Datamatrix

Datamatrix是二維碼的一個成員，與1989年由美國國際資料公司發明，廣泛用於商品的防偽、統籌標識。

基本介紹

• 中文名：二維碼
• 外文名：Datacode
• 起源：美國
• 用途：識別

基本信息

Datamatrix原名Datacode，由美國國際資料公司(International Data Matrix, 簡稱ID Matrix)於1989年發明。

Datamatrix是一種矩陣式二維條碼，其發展的構想是希望在較小的條碼標籤上存入更多的資料量。Datamatrix的最小尺寸是目前所有條碼中最小的，尤其特別適用於小零件的標識，以及直接印刷在實體上。

Datamatrix又可分為ECC000-140與ECC200兩種類型，ECC000-140具有多種不同等級的錯誤糾正功能，而ECC200則透過Reed-Solomon演算法產生多項式計算出錯誤糾正碼，其尺寸可以依需求印成不同大小，但採用的錯誤糾正碼應與尺寸配合，由於其演算法較為容易，且尺寸較有彈性，故一般以ECC200較為普遍，本節也僅介紹ECC200規格的Datamatrix碼，以下所說的Datamatrix事實上都是指ECC200而言。

特點

DataMatrix碼密度高，尺寸小，信息量大，給這種識別提供了可能，國內對DM碼研究也較少。DataMatrix碼是一種矩陣式二維條碼，其最大特點就是密度高，其最小尺寸是目前所有條碼中最小的碼。DM碼可在僅僅25mm?的面積上編碼30個數字。DM採用了複雜的糾錯碼技術，使得該編碼具有超強的抗污染能力。Datamatrix因提供極小又高密度的標籤，且仍可存放合理的資料內容，故特別適用於小零件標識，商品防偽，電路標識等。由於其優秀的糾錯能力，DM碼己成為韓國手機二維條碼的主流技術。相對QR而言，DM碼由於信息容量差異不多，套用簡單，被業內稱為“簡易碼”，對終端要求不高，30萬像素的手機就可識別，它更多的是基於WAP的增值。二維碼給手機上網帶來了新的入口，通過掃描各類條碼，用戶很快就能進入WAP網站，進行快速瀏覽。

設計

現在條碼的標準和壓縮算法雖已公開，但是套用於普通攝像頭的編碼與識別算法卻很少。本課題提出基於DataMatrix的編碼與識別算法，在設備上主要採用成本低廉的攝像頭或者普通家用設備攝像頭或者手機攝像頭等，實現完整的自動識別和解碼算法，對比價格昂貴的條碼識讀器具有極大的成本優勢。同時，對於那些干擾和變形嚴重的條碼圖像仍有較高的識別成功率，非常具有實用和推廣價值。
首先在DataMatrix變體中加入了新的鐵道線和L邊界，同時針對該二維條碼圖像進行相對應的預處理技術。通過圖像預處理，解決實際環境下拍攝的DataMatrix碼受到各種環境因素的影響，這些影響可以使得該條碼成像畫面出現亮度不均、畫面有污漬、高斯噪聲等，影響了條碼圖畫面的質量問題。而通過預處理，可以有效的對圖像進行增強，並將圖像轉化為二值圖像，有利於後續的解碼工作。
其次，根據 DataMatrix 二維條碼的特點，使用對鐵道線邊界中點坐標的提取，這箇中點的提取是整個條碼識別中最關鍵的部分，中點坐標提取得好，則識別效果好，反之則識別效果差。然後，通過幾何校正，利用控制點（Ground Control Point， GCP）進行的幾何校正，它是用一種數學模型來挖描述圖像的幾何畸變過程，並利用畸變的遙感圖像與標準地圖之間的一些對應點（即控制點）求得這個幾何畸變模型，然後利用此模型進行幾何畸變的校正，這種校正不考慮畸變的具體原因，而只考慮如何利用畸變模型來校正圖像。幾何糾正的過程一般包含兩方面的內容：幾何位置的變換；變換後各像元亮度值的確定。該模型能夠達到0.2%的回歸誤差精度，在針對象素點坐標操作的時候，產生像素差的可能性極低。另外，這種方法避免了對邊界線的檢測與條碼圖像旋轉等，可較大提高圖像識別速度。

外觀

如圖所示，DataMatrix的外觀是一個由許多小方格所組成的正方形或長方形符號，其資訊的儲存是以淺色與深色方格的排列組合，以二位元碼(Binary-code)方式來編碼，故電腦可直接讀取其資料內容，而不需要如傳統一維條碼的符號對映表(Character Look-up Table)。深色代表 “1”，淺色代表 “0”，再利用成串(String)的淺色與深色方格來描述特殊的字元資訊，這些字串再列成一個完成的矩陣式碼，形成Datamatrix碼，再以不同的印表機印在不同材質表面上。DataMatrix只需要20%的對比率就可以被讀取，因此很適合套用在條碼容易受損的場所，例如印在暴露於高熱、化學清潔劑、機械剝蝕等特殊環境的零件上。

Datamatrix的尺寸可任意調整，最大可到14平方英寸，最小可到0.0002平方英寸，這個尺寸也是目前一維與二維條碼中最小的，因此特別適合印在電路板的零組件上。另一方面，大多數的條碼的大小與編入的資料量有絕對的關係，但是Datamatrix的尺寸與其編入的資料量卻是相互獨立的，因此它的尺寸比較有彈性。

此外，Datamatrix最大儲存量為2,000bytes，自動糾正錯誤的能力較低，只適用特別的CCD掃瞄器來解讀。

結構

(一) 特性

Datamatrix碼具有以下特性：

可編碼字元集包括全部的ASCII字元及擴充ASCII字元，共256個字元。

條碼大小(不包括空白區)：10×10 ~ 144×144

資料容量：235個文數字資料，1556個8位元資料，3116個數字資料。

錯誤糾正：透過Reed-Solomon演算法產生多項式計算獲得錯誤糾正碼。不同尺寸宜採用不同數量的錯誤糾正碼。

(二 )基本結構

每個Datamatrix符號由規則排列的方形模組構成的資料區組成，資料區的四周由定點陣圖形(Finder Pattern)所包圍，定點陣圖形的四周則由空白區包圍，資料區再以排點陣圖形(Alignment Patterns)加以分隔。

定點陣圖形

定點陣圖形是資料區域的一個周界，為一個模組寬度。其中兩條鄰邊為暗實線，主要用於限定物理尺寸；定位和符號失真。另兩條鄰邊由交替的深色和淺色模組組成，主要用於限定符號的單元結構，但也能幫助確定物理尺寸及失真。

符號尺寸

ECC000-140符號有奇數行與奇數列。符號外觀為一方形矩陣，尺寸從9×9至49×49，不包括空白區。這些符號可透過右上角深色方格識別出來。

ECC200符號有偶數行與偶數列。有些符號是正方形，尺寸從10×10至144×144，不包括空白區。有些是長方形，尺寸從8×18至16×48，不包括空白區。所有的ECC200符號都可以透過右上角淺色方格識別出來。

表示方法

Datamatrix按以下步驟來表示資料：

1.資料編碼

先分析要表示的資料，選取合適的編碼方案，按所選定的方案將資料流轉為字碼流，並加入必要的填字，如果使用者未規定矩陣寸，則應選取能滿足要存放資料的最小尺寸。Datamatrix共有6種編碼方案，即6種字碼集，見下表：

編碼方案　字元集

ASCII 　十進位數字

ASCII值0~127

擴展ASCII值128~255

C40　基本大寫文數字型

Text　基本小寫文數字型

X12　ANSI X12 EDI數據集

EDIFACT　32~94

Base256　0~255

2.錯誤檢測和糾正字碼(ECC)的產生

對少於255個字碼的Datamatrix碼，錯誤糾正字碼可由資料字碼計算得出。對於多於255個字碼的符號，應將資料字碼分成多個模組，然後再產生每一個模組的錯誤糾正字碼。錯誤糾正字碼能夠糾正兩種類誤字碼，包括E錯誤(已知位置上的錯誤字碼)，以及T錯誤(未知位置上的錯誤字碼)。換句話說，E錯誤是不能被掃瞄或不能被解碼的符號字元，T錯誤則是被錯誤解碼的符號字元。

用途

二維條碼具有儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強、備援性大、成本便宜等特性，這些特性特別適用於表單、安全保密、追蹤、證照、存貨盤點、資料備援等方面。
表單套用
公文表單、商業表單、進出口報單、艙單等資料之傳送交換，減少人工重覆輸入表單資料，避免人為錯誤，降低人力成本
保密套用
商業情報、經濟情報、政治情報、軍事情報、私人情報等機密資料之加密及傳遞。
追蹤套用
公文自動追蹤、生產線零件自動追蹤、客戶服務自動追蹤、郵購運送自動追蹤、維修記錄自動追蹤、危險物品自動追蹤、後勤補給自動追蹤、醫療體檢自動追蹤、生態研究(動物、鳥類...)自動追蹤等。
證照套用
護照、身份證、掛號證、駕照、會員證、識別證、連鎖店會員證等證照之資料登記及自動輸入，發揮「隨到隨讀」、「立即取用」的資訊管理效果。
盤點套用
物流中心、倉儲中心、聯勤中心之貨品及固定資產之自動盤點，發揮「立即盤點、立即決策」的效果。
備援套用
檔案表單的資料若不願或不能以磁碟、光碟等電子媒體儲存備援時，可利用二維條碼來儲存備援，攜帶方便，不怕摺疊，保存時間長，又可影印傳真，做更多備份。
網路資源下載　可以套用到網上的資源下載，比如電子書，遊戲，套用軟體等等

防偽作用：多用於產品的包裝，由於二維碼的進制構造，對於產品的追溯性有很大幫助