條形碼 tiáoxíngmǎbar code條形碼的概念條形碼或條碼(barcode)是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案。條形碼可以標出物品的生產國、製造廠家、商品名稱、生產日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別、日期等信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、
基本介紹
- 中文名：物品條形碼
- 外文名：bar code
- 拼音：tiáoxíngmǎ
- 優越性：可靠性強
發展歷史,識別原理,產品優勢,掃描原理,技術優點,編碼規則,碼制區別,技術製作,
發展歷史
條形碼技術最早產生在風聲鶴唳的二十世紀二十年代，誕生於威斯汀豪斯（Westinghouse）的實驗室里。一位名叫約翰·科芒德（John Kermode）性格古怪的發明家“異想天開”地想對郵政單據實現自動分檢，那時候對電子技術套用方面的每一個構想都使人感到非常新奇。
他的想法是在信封上做條碼標記，條碼中的信息是收信人的地址，就象今天的郵政編碼。為此科芒德發明了最早的條碼標識，設計方案非常的簡單（註：這種方法稱為模組比較法），即一個“條”表示數字“1”，二個“條”表示數字“2”，以次類推。然後，他又發明了由基本的元件組成的條碼識讀設備：一個掃描器（能夠發射光並接收反射光）；一個測定反射信號條和空的方法，即邊緣定位線圈；和使用測定結果的方法，即解碼器。
科芒德的掃描器利用當時新發明的光電池來收集反射光。“空”反射回來的是強信號，“條”反射回來的是弱信號。與當今高速度的電子元器件套用不同的是，科芒德利用磁性線圈來測定“條”和“空”。就象一個小孩將電線與電池連線再繞在一顆釘子上來夾紙。科芒德用一個帶鐵芯的線圈在接收到“空”的信號的時候吸引一個開關，在接收到“條”的信號的時候，釋放開關並接通電路。因此，最早的條碼閱讀器噪音很大。開關由一系列的繼電器控制，“開”和“關”由列印在信封上“條”的數量決定。通過這種方法，條碼符號直接對信件進行分檢。
此後不久，科芒德的合作者道格拉斯·楊（Douglas Young），在科芒德碼的基礎上作了些改進。
科芒德碼所包含的信息量相當的低，並且很難編出十個以上的不同代碼。而楊碼使用更少的條，但是利用條之間空的尺寸變化，就象今天的UPC條碼符號使用四個不同的條空尺寸。新的條碼符號可在同樣大小的空間對一百個不同的地區進行編碼，而科芒德碼只能對十個不同的地區進行編碼。
直到1949年的專利文獻中才第一次有了諾姆·伍德蘭（Norm Woodland）和伯納德·西爾沃（Bernard Silver）發明的全方位條形碼符號的記載，在這之前的專利文獻中始終沒有條形碼技術的記錄，也沒有投入實際套用的先例。諾姆·伍德蘭和伯納德·西爾沃的想法是利用科芒德和楊的垂直的“條”和“空”，並使之彎曲成環狀，非常象射箭的靶子。這樣掃描器通過掃描圖形的中心，能夠對條形碼符號解碼，不管條形碼符號方向的朝向。
在利用這項專利技術對其進行不斷改進的過程中，一位科幻小說作家艾薩克·阿西莫夫（Isaac Azimov）在他的《赤裸的太陽》（The Naked Sun）一書中講述了使用信息編碼的新方法實現自動識別的事例。那時人們覺得此書中的條形碼符號看上去象是一個方格子的棋盤，但是今天的條形碼專業人士馬上會意識到這是一個二維矩陣條形碼符號。雖然此條形碼符號沒有方向、定位和定時，但很顯然它表示的是高信息密度的數字編碼。
直到1970年Iterface Mechanisms公司開發出“二維碼”之後，才有了價格適於銷售的二維矩陣條碼的列印和識讀設備。那時二維矩陣條形碼用於報社排版過程的自動化。二維矩陣條形碼印在紙帶上，由今天的一維CCD掃描器掃描識讀。CCD發出的光照在紙帶上，每個光電池對準紙帶的不同區域。每個光電池根據紙帶上印刷條碼與否輸出不同的圖案，組合產生一個高密度信息圖案。用這種方法可在相同大小的空間列印上一個單一的字元，作為早期科芒德碼之中的一個單一的條。定時信息也包括在內，所以整個過程是合理的。當第一個系統進入市場後，包括列印和識讀設備在內的全套設備大約要5000美元。
此後不久，隨著LED（發光二極體）、微處理器和雷射二極體的不斷發展，迎來了新的標識符號（象徵學）和其套用的大爆炸，人們稱之為“條碼工業”。今天很少能找到沒有直接接觸過即快又準的條形碼技術的公司或個人。由於在這一領域的技術進步與發展非常迅速，並且每天都有越來越多的套用領域被開發，用不了多久條形碼就會像燈泡和半導體收音機一樣普及，將會使我們每一個人的生活都變得更加輕鬆和方便。
識別原理
要將按照一定規則編譯出來的條形碼轉換成有意義的信息，需要經歷掃描和解碼兩個過程。物體的顏色是由其反射光的類型決定的，白色物體能反射各種波長的可見光，黑色物體則吸收各種波長的可見光，所以當條形碼掃描器光源發出的光在條形碼上反射後，反射光照射到條碼掃描器內部的光電轉換器上，光電轉換器根據強弱不同的反射光信號，轉換成相應的電信號。
根據原理的差異，掃描器可以分為光筆、CCD、雷射三種。電信號輸出到條碼掃描器的放大電路增強信號之後，再送到整形電路將模擬信號轉換成數位訊號。白條、黑條的寬度不同，相應的電信號持續時間長短也不同。 然後解碼器通過測量脈衝數字電信號0，1的數目來判別條和空的數目。
通過測量0，1信號持續的時間來判別條和空的寬度。此時所得到的數據仍然是雜亂無章的，要知道條形碼所包含的信息，則需根據對應的編碼規則（例如：EAN-8碼)，將條形符號換成相應的數字、字元信息。最後，由計算機系統進行數據處理與管理，物品的詳細信息便被識別了。
產品優勢
1.可靠性強。條形碼的讀取準確率遠遠超過人工記錄，平均每15000個字元才會出現一個錯誤。
2.效率高。條形碼的讀取速度很快，相當於每秒40個字元。
3.成本低。與其它自動化識別技術相比較，條形碼技術僅僅需要一小張貼紙和相對構造簡單的光學掃瞄器，成本相當低廉。
4.易於製作。條形碼的編寫很簡單，製作也僅僅需要印刷，被稱作為“可印刷的計算機語言”。
5.易於操作。條形碼識別設備的構造簡單，使用方便。
6.靈活實用。條形碼符號可以手工鍵盤輸入，也可以和有關設備組成識別系統實現自動化識別，還可和其他控制設備聯繫起來實現整個系統的自動化管理。
掃描原理
條形碼的掃描需要掃描器，掃描器利用自身光源照射條形碼，再利用光電轉換器接受反射的光線，將反射光線的明暗轉換成數位訊號。不論是採取何種規則印製的條形碼，都由靜區、起始字元、數據字元與終止字元組成。有些條碼在數據字元與終止字元之間還有校驗字元。
▲靜區：顧名思義，不攜帶任何信息的區域，起提示作用。
▲起始字元：第一位字元，具有特殊結構，當掃描器讀取到該字元時，便開始正式讀取代碼了。
▲數據字元：條形碼的主要內容。
▲校驗字元：檢驗讀取到的數據是否正確。不同編碼規則可能會有不同的校驗規則。
▲終止字元：最後一位字元，一樣具有特殊結構，用於告知代碼掃描完畢，同時還起到只是進行校驗計算的作用。
為了方便雙向掃描，起止字元具有不對稱結構。因此掃描器掃描時可以自動對條碼信息重新排列。 條碼掃描器有光筆、CCD、雷射三種
▲光筆：最原始的掃描方式，需要手動移動光筆，並且還要與條形碼接觸。
▲CCD：以CCD作為光電轉換器，LED作為發光光源的掃描器。在一定範圍內，可以實現自動掃描。並且可以閱讀各種材料、不平表面上的條碼，成本也較為低廉。但是與雷射式相比，掃描距離較短。
▲雷射：以雷射作為發光源的掃描器。又可分為線型、全形度等幾種。
線型：多用於手持式掃描器，範圍遠，準確性高。
全形度：多為臥式，自動化程度高，在各種方向上都可以自動讀取條碼。
技術優點
條形碼是迄今為止最經濟、實用的一種自動識別技術。條形碼技術具有以下幾個方面的優點
A．輸入速度快：與鍵盤輸入相比，條形碼輸入的速度是鍵盤輸入的5倍，並且能實現“即時數據輸入”。
B．可靠性高：鍵盤輸入數據出錯率為三百分之一，利用光學字元識別技術出錯率為萬分之一，而採用條形碼技術誤碼率低於百萬分之一。
C．採集信息量大：利用傳統的一維條形碼一次可採集幾十位字元的信息，二維條形碼更可以攜帶數千個字元的信息，並有一定的自動糾錯能力。
D．靈活實用：條形碼標識既可以作為一種識別手段單獨使用，也可以和有關識別設備組成一個系統實現自動化識別，還可以和其他控制設備聯接起來實現自動化管理。
另外，條形碼標籤易於製作，對設備和材料沒有特殊要求，識別設備操作容易，不需要特殊培訓，且設備也相對便宜。
編碼規則
唯一性：同種規格同種產品對應同一個產品代碼，同種產品不同規格應對應不同的產品代碼。根據產品的不同性質，如：重量、包裝、規格、氣味、顏色、形狀等等，賦予不同的商品代碼。
永久性：產品代碼一經分配，就不再更改，並且是終身的。當此種產品不再生產時，其對應的產品代碼只能擱置起來，不得重複起用再分配給其它的商品。
無含義：為了保證代碼有足夠的容量以適應產品頻繁的更新換代的需要，最好採用無含義的順序碼。
碼制區別
UPC:(統一產品代碼）
只能表示數字有A、B、C、D、E四個版本 版本 A - 12 位數字 版本 E - 7 位數字 最後一位為校驗位 大小是寬1.5" 高1 " ，而且背景要與清晰 主要使用於美國和加拿大地區，用於工業、醫藥、倉庫等部門。當UPC作為十二位進行解碼時，定義如下： 第一位 = 數字標識 (已經由UCC（統一代碼委員會）所建立). 第2-6位 = 生產廠家的標識號(包括第一位) 第7-11 = 唯一的廠家產品代碼 第12位 = 校驗位(used for error detection)
Code 3 of 9 :
能表示字母、數字和其它一些符號共43個字元：A -Z,0 - 9,-.$/+%,pace 條形碼的長度是可變化的，通常用“*”號作為起始、終止符校驗碼不用代碼密度介於3 - 9.4個字元/每英寸，空白區是窄條的10倍，用於工業、圖書、以及票證自動化管理上。
Code 128:
表示高密度數據, 字元串可變長，符號內含校驗碼，有三種不同版本: A, B, and C 可用128個字元分別在 A, B, or C 三個字元串集合中，用於工業、倉庫、零售批發。
Interleaved 2-of-5 (I2 of 5):
只能表示數字0 -9 可變長度，連續性條形碼，所有條與空都表示代碼，第一個數字由條開始，第二個數字由空組成 空白區比窄條寬10倍，套用於商品批發、倉庫、機場、生產/包裝識別、工業中，條形碼的識讀率高，可適用於固定掃描器可靠掃描，在所有一維條形碼中的密度最高。
Codabar（庫德巴碼）:
可表示數字0 - 9,字元$、+、 -、還有隻能用作起始/終止符的a, b, c d四個字元，可變長度，沒有校驗位，套用於物料管理、圖書館、血站和當前的機場包裹傳送中，空白區比窄條寬10，非連續性條形碼，每個字元表示為4條3空。 Codabar 又名 NW 7,NW 7是在日本的叫法。
PDF417 （二維碼）:
多行組成的條形碼，不需要連線一個資料庫，本身可存儲大量數據，套用於：醫院、駕駛證、物料管理、貨物運輸，當條形碼受一定破壞時，錯誤糾正能使條形碼能正確解碼PDF417, 是訊博爾（Symbol）科技公司於1990年研製的產品。它是一個多行、連續性、可變長、包含大量數據的符號標識。每個條形碼有3 - 90行，每一行有一個起始部分、數據部分、終止部分。它的字元集包括所有128個字元，最大數據含量是1850個字元。
一維條形碼只是在一個方向（一般是水平方向）表達信息，而在垂直方向則不表達任何信息，其一定的高度通常是為了便於閱讀器的對準。
一維條形碼的套用可以提高信息錄入的速度，減少差錯率，但是一維條形碼也存在一些不足之處：
* 數據容量較小： 30個字元左右
* 只能包含字母和數字
* 條形碼尺寸相對較大（空間利用率較低）
* 條形碼遭到損壞後便不能閱讀
在水平和垂直方向的二維空間存儲信息的條形碼， 稱為二維條形碼（2-dimensional bar code）。
與一維條形碼一樣，二維條形碼也有許多不同的編碼方法，或稱碼制。就這些碼制的編碼原理而言，通常可分為以下三種類型
1. 線性堆疊式二維碼
是在一維條形碼編碼原理的基礎上，將多個一維碼在縱向堆疊而產生的。典型的碼制如：Code 16K、Code 49、PDF417等。
2. 矩陣式二維碼
是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。典型的碼制如： Aztec、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。
3. 郵政碼
通過不同長度的條進行編碼，主要用於郵件編碼，如：Postnet、BPO 4-State。
在許多種類的二維條形碼中，常用的碼制有：Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等,其中：
* Data Matrix 主要用於電子行業小零件的標識，如英特爾（Intel）的奔騰處理器的背面就印製了這種碼。
* Maxi Code 是由美國聯合包裹服務（UPS）公司研製的，用於包裹的分揀和跟蹤。
* Aztec 是由美國韋林（Welch Allyn）公司推出的，最多可容納3832個數字或3067個字母字元或1914個位元組的數據。
下面，我們以PDF417碼為例，介紹二維條形碼的特性和特點。
一）PDF417簡介
PDF417碼是由留美華人王寅敬（音）博士發明的。PDF是取英文Portable Data File三個單詞的首字母的縮寫，意為“便攜數據檔案”。因為組成條形碼的每一符號字元都是由4個條和4個空構成，如果將組成條形碼的最窄條或空稱為一個模組，則上述的4個條和4個空的總模組數一定為17，所以稱417碼或PDF417碼。
二）PDF417的特點
1. 信息容量大
PDF417碼除可以表示字母、數字、ASCII字元外，還能表達二進制數。為了使得編碼更加緊湊，提高信息密度，PDF417在編碼時有三種格式：
* 擴展的字母數字壓縮格式 可容納1850 個字元；
* 二進制 / ASCII格式 可容納1108 個位元組；
* 數字壓縮格式 可容納2710 個數字。
2. 錯誤糾正能力
一維條形碼通常具有校驗功能以防止錯讀，一旦條形碼發生污損將被拒讀。而二維條形碼不僅能防止錯誤，而且能糾正錯誤，即使條形碼部分損壞，也能將正確的信息還原出來。
3. 印製要求不高
普通列印設備均可列印，傳真件也能閱讀。
4. 可用多種閱讀設備閱讀
PDF417碼可用帶光柵的雷射閱讀器，線性及面掃描的圖像式閱讀器閱讀。
5. 尺寸可調以適應不同的列印空間
6. 碼制公開已形成國際標準，我國也已制定了417碼的國標。
三）PDF417的糾錯功能
二維條形碼的糾錯功能是通過將部分信息重複表示（冗餘）來實現的。比如在PDF417碼中，某一行除了包含本行的信息外，還有一些反映其它位置上的字元（錯誤糾正碼）的信息。這樣，即使當條形碼的某部分遭到損壞，也可以通過存在於其它位置的錯誤糾正碼將其信息還原出來。
PDF417的糾錯能力依錯誤糾正碼字數的不同分為0~8共9級，見圖4，級別越高，糾正碼字數越多，糾正能力越強，條形碼也越大。當糾正等級為8時，即使條形碼污損50%也能被正確讀出。
四）PDF417的幾種變形
PDF417還有幾種變形的碼制形式：
* PDF417截短碼
在相對“乾淨”的環境中，條形碼損壞的可能性很小，則可將右邊的行指示符省略並減少終止符。
* PDF417微碼
進一步縮減的PDF碼。
* 宏PDF417碼
當檔案內容太長，無法用一個PDF417碼錶示時，可用包含多個（1~99999個）條形碼分塊的宏PDF417碼來表示。
二維條形碼的優勢
從以上的介紹可以看出，與一維條形碼相比二維條形碼有著明顯的優勢，歸納起來主要有以下幾個方面：
一）數據容量更大
二）超越了字母數字的限制
三）條形碼相對尺寸小
四）具有抗損毀能力
技術製作
條形碼的製作一般用印刷或通過條碼印表機列印條形碼。條碼印表機和普通印表機的最大的區別就是，條碼印表機的列印是以熱為基礎，以碳帶為列印介質（或直接使用熱敏紙）完成列印，配合不同材質的碳帶可以實現高質量的列印效果和在無人看管的情況下實現連續高速列印。
一、套用軟體
Label mx
CorelDRAW
Photoshop
Illustrator
Label mx屬於專業條形碼生成與列印軟體，集條碼生成、畫圖設計、標籤製作、批量列印於一體，可列印固定與可變數據，CorelDRAW、Photoshop、Illustrator屬於專業的畫圖設計軟體，另外Label mx可以導出條碼為矢量圖片（.emf 和.wmf）和CorelDRAW、Photoshop、Illustrator 互動使用。
