二维条形码

来自通约智库
明华讨论 | 贡献2020年12月26日 (六) 17:53的版本
(差异) ←上一版本 | 最后版本 (差异) | 下一版本→ (差异)
跳转至: 导航搜索


二维条形码

二维条形码

二维码又称QR Code,QR全称Quick Response,是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式,它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息,也能表示更多的数据类型。

二维条码/二维码(2-dimensional bar code)用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理:它具有条码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化点。

2016年8月3日,支付清算协会向支付机构下发《条码支付业务规范》(征求意见稿),意见稿中明确指出支付机构开展条码业务需要遵循的安全标准。这是央行在2014年叫停二维码支付以后首次官方承认二维码支付地位。

目录

1历史简介

二维码技术诞生于20世纪40年代初,但得到实际应用和迅速发展还是在近20年间。在通用商品条码的应用系统中,最先采用的是一维码,国外对二维码技术的研究始于20世纪80年代,在二维码符号表示技术研究方面,已研制出多种码制,常见的有PDF417,QR Code,Code 49,Code 16K,Code One等。这些二维码的密度都比传统的一维码有了较大的提高。专家介绍说,在二维码标准化研究方面,国际自动识别制造商协会(AIM)、美国标准化协会(ANSI)已完成了PDF417,QR Code,Code 49,Code 16K,Code One等码制的符号标准。在二维码设备开发研制、生产方面,美国、日本等国的设备制造商生产的识读设备、符号生成设备,已广泛应用于各类二维码应用系统。

二维码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术,自诞生之日起就得到了许多国家的关注。据了解,美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴林、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国,不仅将二维码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理,而且也将二维码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理,商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理,邮政部门对邮政包裹的管理,工业生产领域对工业生产线的自动化管理。二维码的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度,改善了人们的工作和生活环境,为管理的科学化和现代化做出了重要贡献。

2两大分类

近年来,随着资料自动收集技术的发展,用条形码符号表示更多资讯的要求与日俱增,而一维条形码最大资料长度通常不超过15个字元,故多用以存放关键索引值(Key),仅可作为一种资料标识,不能对产品进行描述,因此需透过网路到资料库抓取更多的资料项目,因此在缺乏网路或资料库的状况下,一维条形码便失去意义。此外一维条形码有一个明显的缺点,即垂直方向不携带资料,故资料密度偏低。当初这样设计有二个目的:(1) 为了保证局部损坏的条形码仍可正确辨识,(2) 使扫描容易完成。

要提高资料密度,又要在一个固定面积上印出所需资料,可用二种方法来解决:

(1) 在一维条形码的基础上向二维条形码方向扩展,

(2) 利用图像识别原理,采用新的几何形体和结构设计出二维条形码。前者发展出堆叠式(Stacked)二维条形码,后者则有矩阵式(Matrix)二维条形码之发展,构成现今二维条形码的两大类型。

堆叠式二维条形码的编码原理是建立在一维条形码的基础上,将一维条形码的高度变窄,再依需要堆成多行,其在编码设计、检查原理、识读方式等方面都继承了一维条形码的特点,但由于行数增加,对行的辨别、解码算法及软体则与一维条形码有所不同。较具代表性的堆叠式二维条形码有PDF417, Code16K, Supercode, Code49等。

矩阵式二维条形码是以矩阵的形式组成,在矩阵相应元素位置上,用点(Dot)的出现表示二进制的 "1",不出现表示二进制的 "0",点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其中点可以是方点、圆点或其它形状的点。矩阵码是建立在电脑图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制,已较不适合用"条形码"称之。具有代表性的矩阵式二维条形码有 Datamatrix, Maxicode, Vericode, Softstrip, Code1, Philips Dot Code等。

二维条形码的新技术在1980年代晚期逐渐被重视,在"资料储存量大"、"资讯随着产品走"、"可以传真影印"、"错误纠正能力高"等四大特性下,二维条形码在1990年代初期已逐渐被使用。

折叠堆叠式

堆叠式/行排式二维条码(又称堆积式二维条码或层排式二维条码),其编码原理是建立在一维条码基础之上,按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的一些特点,识读设备与条码印刷与一维条码技术兼容。但由于行数的增加,需要对行进行判定,其译码算法与软件也不完全相同于一维条码。有代表性的行排式二维条码有:Code 16K、Code 49、PDF417等。

折叠矩阵式

短阵式二维条码(又称棋盘式二维条码)它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上,用点(方点、圆点或其他形状)的出现表示二进制"1",点的不出现表示二进制的"0",点的排列组合确定了矩阵式二维条码所代表的意义。矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维条码有:Code One、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。

在目前几十种二维条码中,常用的码制有:PDF417二维条码、Datamatrix二维条码、Maxicode二维条码、QR Code、Code 49、Code 16K 、Code one等,除了这些常见的二维条码之外,还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、 Ultracode条码,Aztec条码。 要对条码进行质量检测,需要用到条形码检测仪。因为市场容量不大,所以这类检测仪并不多见。只有datalgic、HHP、LIVS、webscan几个厂家在做。能对dataMatrix检测的,webscan公司的trucheck 系统最具性价比。但webscan公司还没有在中国设立办公室。只有一家公司(信亦达科技)做销售代理。

3设备分类

二维码设备分为两类:二维码识读设备和二维码打印设备。

二维码识读设备是用来读取条码信息的设备。它使用一个光学装置将条码的条空信息转换成电平信息,再由专用译码器翻译成相应的数据信息。

二维码识读设备一般不需要驱动程序,接上后可直接使用,如同键盘一样。二维码扫描设备从形式上有手持式和固定式两种。

条码打印设备主要是用于二维码标签的打印。

目前,打印二维码标签有两种方式:二维码打印机打印方式和软件配合激光打印机方式。

现在二维码应用软件也日趋增多,很多带有二维码生成功能的软件可使文字、图片生成二维码来应用。

折叠

4涉及概念

1、堆叠式二维条形码(2D Stacked Code)

堆叠式二维条形码是一种多层符号(Multi-Row Symbology),通常是将一维条形码的高度截短再层叠起来表示资料。

2、矩阵式二维条形码(2D Matrix Code)

矩阵式二维条形码是一种由中心点到与中心点固定距离的多边形单元所组成的图形,用来表示资料及其它与符号相关功能。

3、资料字元(Data Character)

用于表示特定资料的ASCII字元集的一个字母、数字或特殊符号等字元。

4、符号字元(Symbol Character)

依条形码符号规则定义来表示资料的线条、空白组合形式。资料字元与符号字元间不一定是一对一的关系。一般情况下,每个符号字元分配一个唯一的值。

5、代码集(Code Set)

代码集是指将资料字元转化为符号字元值的方法。

6、字码(Codeword)

字码是指符号字元的值,为原始资料转换为符号字元过程的一个中间值,一种条形码的字码数决定了该类条形码所有符号字元的数量。

7、字元自我检查(Character Self-Checking)

字元自我检查是指在一个符号字元中出现单一的印刷错误时,扫描器不会将该符号字元解码成其它符号字元的特性。

8、错误纠正字元(Error Correction Character)

用于错误侦测和错误纠正的符号字元,这些字元是由其它符号字元计算而得,二维条形码一般有多个错误纠正字元用于错误侦测以及错误纠正。有些线性扫描器有一个错误纠正字元用于侦测错误。

9、E错误纠正(Erasure Correction)

E错误是指在已知位置上因图像对比度不够,或有大污点等原因造成该位置符号字元无法辨识,因此又称为拒读错误。通过错误纠正字元对E错误的恢复称为E错误纠正。对于每个E错误的纠正仅需一个错误纠正字元。

10、T错误纠正(Error Correction)

T错误是指因某种原因将一个符号字元识读为其它符号字元的错误,因此又称为替代错误。T错误的位置以及该位置的正确值都是未知的,因此对每个T错误的纠正需要两个错误纠正字元,一个用于找出位置,另一个用于纠正错误。

11、错误侦测(Error Detection)

一般是保留一些错误纠正字元用于错误侦测,这些字元被称为侦测字元,用以侦测出符号中不超出错误纠正容量的错误数量,从而保证符号不被读错。此外,也可利用软体透过侦测无效错误纠正的计算结果提供错误侦测功能。若仅为E错误纠正则不提供错误侦测功能。

特点

1.高密度编码:信息容量大:比普通条码信息容量约高几十倍。

2.编码范围广:该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码,用条码表示出来;可以表示多种语言文字;可表示图像数据。

3.容错能力强:具有纠错功能:这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时,照样可以正确得到识读,损毁面积达50%仍可恢复信息。

4.译码可靠性高:它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多,误码率不超过千万分之一。

5.可引入加密措施:保密性、防伪性好。

6.成本低,易制作,持久耐用。

7.条码符号形状、尺寸大小比例可变。

8.二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。

5码制

常用的码制有:PDF417二维条码,Datamatrix二维条码,Maxicode二维条码,QRCode,Code49,Code16K,Codeone,等,除了这些常见的二维条码之外,还有Vericode条码、CP条码、CodablockF条码、田字码、Ultracode条码,Aztec条码。

6数据编码

Numeric mode 数字编码,从0到9。如果需要编码的数字的个数不是3的倍数,那么,最后剩下的1或2位数会被转成4或7bits,则其它的每3位数字会被编成 10,12,14bits,编成多长还要看二维码的尺寸(下面有一个表Table 3说明了这点)

Alphanumeric mode 字符编码。包括 0-9,大写的A到Z(没有小写),以及符号$ % * + – . / : 包括空格。这些字符会映射成一个字符索引表。如下所示:(其中的SP是空格,Char是字符,Value是其索引值) 编码的过程是把字符两两分组,然后转成下表的45进制,然后转成11bits的二进制,如果最后有一个落单的,那就转成6bits的二进制。而编码模式和字符的个数需要根据不同的Version尺寸编成9, 11或13个二进制(如下表中Table 3)[1]

二维条形码 二维条形码

7社会应用

二维条码具有储存量大、保密性高、追踪性高、抗损性强、备援性大、成本便宜等特性,这些特性特别适用于表单、安全保密、追踪、证照、存货盘点、资料备援等方面。

1、表单应用:公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料之传送交换,减少人工重覆输入表单资料,避免人为错误,降低人力成本。

2、保密应用:商业情报、经济情报、政治情报、军事情报、私人情报等机密资料之加密及传递。

3、追踪应用:公文自动追踪、生产线零件自动追踪、客户服务自动追踪、邮购运送自动追踪、维修记录自动追踪、危险物品自动追踪、后勤补给自动追踪、医疗体检自动追踪、生态研究(动物、鸟类...)自动追踪等。

4、证照应用:护照、身份证、挂号证、驾照、会员证、识别证、连锁店会员证等证照之资料登记及自动输入,发挥「随到随读」、「立即取用」的资讯管理效果。

5、盘点应用:物流中心、仓储中心、联勤中心之货品及固定资产之自动盘点,发挥「立即盘点、立即决策」的效果。

6、备援应用:文件表单的资料若不愿或不能以磁碟、光碟等电子媒体储存备援时,可利用二维条码来储存备援,携带方便,不怕折叠,保存时间长,又可影印传真,做更多备份。

虽然二维码真正的火起来还是最近两年的事情,但其实它并不是一个新技术,早在2007年左右就出现了相关的应用。但由于那时候智能手机等硬件支持并未到位,许多很有创意的二维码项目不得不黯然夭折。从2010年开始,国内二维码市场才开始迅速升温,各种应用软件层出不穷。二维码应用已经渗透到餐饮、超市、电影、购物、旅游、汽车等行业,在国外,二维码甚至应用在了啤酒瓶和墓碑上。

归结起来,二维码目前主要应用于以下四个方面:

1、传递信息。如个人名片、产品介绍、质量跟踪等;

2、电商平台入口。顾客线下扫描商品广告的二维码,然后在线购物;

3、移动支付。顾客扫描二维码进入支付平台,使用手机进行支付;

4、凭证。比如团购的消费凭证,会议的入场凭证等。

尽管二维码应用渐趋广泛,但与日韩等国相比,我国的二维码发展还远远不够。制约因素除了运营商的支持度外,还有技术、终端适配、盈利模式等方面。最近炒得很火热的是二维码与O2O(Online To Offline)模式的结合,即利用二维码的读取将线上的用户引流给线下的商家。尽管有些人不看好二维码的应用,但无可否认,只要培养了足够多的用户群,再结合良好的商业模式,二维码将成为桥接现实与虚拟最得力的工具之一。

手机二维条形码应用

手机扫描二维码技术简单的说是通过手机拍照功能对二维码进行扫描,快速获取到二维条码中存储的信息,进行上网、发送短信、拨号、资料交换、自动文字输入等,手机二维码已经被各大手机厂商使用开发。

手机二维码是二维码的一种,手机二维码不但可以印刷在报纸、杂志、广告、图书、包装以及个人名片上,用户还可以通过手机扫描二维码,或输入二维码下面的号码即可实现快速手机上网功能,并随时随地下载图文、了解企业产品信息等。

餐厅的应用一

手机电子菜单:

为商家建立一个手机电子菜单,餐饮店可以很轻松的将餐饮文化、菜品介绍等信息按照相关的指引录入。用户通过扫码获得该手机网站的跳转链接获取商家相关信息。应用场景 :各宣传海报、手册,餐桌牌。商家利益 :

①解决消费者由于等位、等餐带来的客户流失、客户抱怨问题;

②差异化营销,提升用户体验水平,增强品牌竞争力;

③通过电子菜单,餐厅会获得更广泛的关注和口碑宣传。

④提升服务员工作效率。消费者利益 :

①到店就餐之前就可以通过电子菜单确定今天要点什么,节省点餐时间;

②扫码后电子菜单可以永久保存在消费者手机里,引导消费者的再次消费。菜单信息商家可以实时更新,一次宣传,恒久收益;

③更加详细的了解菜品,选择符合自己口味的菜品。

作用

二维条形码,能够在横向和纵向两个方位同时以图形表达信息,因此,能在很小的面积内表达大量的信息。

折叠四大优势

与一维条形码相比二维条形码有着明显的优势,归纳起来主要有以下几个方面:

一)数据容量更大

二)超越了字母数字的限制

三)条形码相对尺寸小

四)具有抗损毁能力

二维码营销必须考虑五大因素:

1、提供一个有价值的扫描的理由

你的手机网站必须有足够的诱惑力,解决顾客的问题,例如售后,优惠,顾客需要阅读的信息。

2、必须要建立移动版网页

当顾客已经被吸引,扫描完二维码后,居然迟迟无法打开,好不容易打开,居然是电脑桌面版的网站,你的营销还有机会么?移动版网页是必须的,整个网页必须为手机设备优化,能快速加载页面,适应不同的手机浏览器类型和屏幕大小。如果不能提供,简单地放一段文字和微博链接等内容也比电脑版网站强。

如果你不想那么费事做移动版网站,可以用草料的商用二维码,其本质就是一个为二维码扫描设计的,能够快速生成的移动网站。如果手上有素材,花5分钟就能搞定一个看起来很专业的移动版网站。

3、内容编排要简洁

不是有移动版网页就万事大吉了,要记住用户是有明确目的的,他们不想探索你复杂的手机版网站,他们需要立即在他的小屏幕中找到他需要的内容。对移动设备的心理学调查表明,用户只喜欢一个维度的内容,稍微复杂的分类,用户就很可能关闭网页。 所以,牢记一个原则:简单而清晰。

4、把你的二维码放在合适的地点

高速公路边上的广告牌么?这是为超人准备的?

过道广告牌、路边橱窗上的二维码,那匆匆而过的人群,也很少会有人停留。楼顶灯箱广告上就更不靠谱了,你自己扫一扫就知道有多难。

在没有手机信号覆盖的地方,你的手机网页加载不出来,除了让用户骂以外,不会有任何效果,所以电梯上如果没有覆盖手机信号,还是算了吧。

最适合的地方就是大家比较闲的地方,例如公交车站的灯箱,餐厅的桌角,电影院排队的地方。

5、二维码边上的文字提示

在二维码边上可以附上使用方法介绍,但不要太详细,你不是专业培训二维码应用的,浪费宝贵的空间写扫描教程,会用的嫌你啰嗦,不会用的根本不会去看。

折叠阅读设备

二维条形码的阅读设备依阅读原理的不同可分为三大类:

(1) 线性CCD和线性图像式阅读器(Linear Imager)

可阅读一维条形码和线性堆叠式二维码(如PDF417),在阅读二维码时需要沿条形码的垂直方向扫过整个条形码,我们称为"扫动式阅读"。这类产品比较便宜。

(2)带光栅的激光阅读器

可阅读一维条形码和线性堆叠式二维码。阅读二维码时将光线对准条形码,由光栅元件完成垂直扫描,不需要手工扫动。

(3) 图像式阅读器(Image Reader)

采用面阵CCD摄像方式将条形码图像摄取后进行分析和解码,可阅读一维条形码和所有类型的二维条形码。

另外,二维条形码的识读设备依工作方式的不同还可以分为:手持式、固定式和平版扫描式。

二维条形码的识读设备对于二维条形码的识读会有一些限制,但是均能识别一维条形码。

8识别方法

二维条形码的识别有两种方法:

(1) 透过线型扫描器逐层扫描进行了解码,

(2) 透过照相和图像处理对二维条形码进行解码。对于堆叠式二维条形码,可以采用上述两种方法识读,但对绝大多数的矩阵式二维条形码则必须用照相方法识读,例如使用面型CCD扫描器。

二维条形码的识别 二维条形码的识别

二维条形码的识别

用线型扫描器如线型CCD、雷射枪对二维条形码进行辨识时,如何防止垂直方向的资料漏读是主要的技术关键,因为在识别二维条形码符号时,扫描线往往不会与水平方向平行。解决这个问题的方法之一是必须保证条形码的每一层至少有一条扫描线完全穿过,否则解码程序不识读。这种方法简化了处理过程,但却降低了资料密度,因为每层必须要有足够的高度来确保扫描线完全穿过,如图所示。我们所提到的二维条形码中,如Code 49, Code 16K的识别即是如此。

图二维条形码的识别(每层至少一条扫描线通过)

不同于其它堆叠式二维条形码,PDF417建立了一种能「缝合」局部扫描的机制,只要确保有一条扫描线完全落在任一层中即可,因此层与层间不需要分隔线,而是以不同的符号字元 (Cluster)来区分相邻层,因此PDF417的资料密度较高,是Code 49及Code 16K的两倍多,但其识读设备也比较复杂。

9对比评鉴

对比评鉴

因为二维码比一维码的更为复杂,在容错方面已比一维码有了很大的提高,但,在实际生产过程中,通常还是要对二维条码的印制质量进行检测评鉴的。在欧洲,一般采用全检测,而美国则采用抽检的方式。又因为中国是世界制造中心,所以事实上大多数的检测工作就是在中国进行的。

比较

一维条条形码与二维条形码应用处理的比较示,

表:二维条形码与一维条形码之比较 表:二维条形码与一维条形码之比较

表:二维条形码与一维条形码之比较

虽然一维和二维条形码的原理都是用符号(Symbology)来携带资料,达成资料的自动辨识。但是从应用的观点来看,一维条形码偏重于"标识"商品,而二维条形码则偏重于「描述」商品。因此相较于一维条形码,二维条形码(2D)不仅只存关键值,并可将商品的基本资料编入二维条形码中,达到资料库随着产品走的效益,进一步提供许多一维条形码无法达成的应用。例如一维条码必须搭配电脑资料库才能读取产品的详细资讯, 若为新产品则必须再重新登录,对产品特性为多样少量的行业构成应用上的困扰。此外,一维条码稍有磨损即会影响条码阅读效果,故较不适用于工厂型行业。除了这些资料重覆登录与条码磨损等问题外,二维条形码还可有效解决许多一维条码所面临的问题,让企业充分享受资料自动输入、无键输入的好处,对企业与整体产业带来相当的利益,也拓宽了条形码的应用领域。

一维条码与二维条形码的差异可以从资料容量与密度、

表:二维条形码与磁卡、IC卡、光卡之比较 表:二维条形码与磁卡、IC卡、光卡之比较

表:二维条形码与磁卡、IC卡、光卡之比较

错误侦测能力及错误纠正能力、主要用途、资料库依赖性、识读设备 等项目看出,二者的比较如表所示。需要智能手机

10国际标准

国际组织在二维条形码标准上的努力已有初步成效,将详细介绍美国国家标准协会(ANSI)所制定的二维条形码国际标准,包括PDF417、Maxicode、Datamatrix。其中以PDF417应用范围最广,从生产、运货、行销、到存货管理都很适合,故PDF417特别适用于流通业者。Maxicode通常用于邮包的自动分类和追踪,Datamatrix则特别适用于小零件的标识。

国际标准组织

标准制定委员会最大的任务,在避免同一行业采用不同的二维条形码,造成资讯传输上的困扰。目前国际组织在二维条码标准上的努力已有初步成效,例如下列国际组织皆设有二维条形码标准制订委员会:

美国国家标准协会, American National Standards Institute,简称ANSI。

美国自动辨识协会,Automatic Identification Manufacturers, 简称AIM-USA。

电子工业协会,Electronic Industries Association--EIA PEPS Industrial--PN3132。

汽车工业协会,Automotive Industry Action Group,简称 AIAG。

国际航空协会,International Air Transport Association,简称 IATA。

公用事业工业协会,Utility Industry Group,简称 UIG。

欧洲的标准技术协会225委员会,Commit European Normalization Technical Committee 225,简称 CEN TC225。

欧洲的电子资料交换协会,Electronic Data Interchange Forum for Companies with Interests in Computing and Electronics,简称 EDIFICE。

日本的电子工业协会,简称EIA-J。

国际标准组织,International Standard Organization, 简称ISO。

上述国际组织虽分属不同的行业或国家,为求二维条码的共同标准,常常会举行国际会议相互交换意见。

防骗支招

为了防止上当受骗,警方提醒:

了解收付款二维码的功能,不要随意将自己的付款二维码给别人;

对于陌生的二维码不要随便扫,对于一些常见的二维码也要保持警惕,下载安装手机APP必须通过官方渠道。在进行扫码支付或者进入链接、关注公众号时,务必确认二维码安全有效。一旦发现二维码存在覆盖、损毁或其他明显异常的情况,务必及时核实,防止有犯罪分子偷梁换柱更换二维码;

在通过网络社交软件非面对面转账时,不要使用识别图片二维码的方式进行转账汇款;手机里安装一些安全软件,以增加手机的安全系数。

=二维码是谁发明的=