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二維碼基礎(chǔ)各種條碼篇

閱讀：3951 發(fā)布時(shí)間：2020-11-24

二維碼基礎(chǔ)各種條碼篇

一、QR碼的構(gòu)成

QR（Quick Response)碼是由DENSO WAVE株式會(huì)社于1994年發(fā)明的矩陣式二維碼。1997年注冊(cè)為AIM　International標(biāo)準(zhǔn),，隨后于1998年、1999年,、2000年分別注冊(cè)為JEIDA標(biāo)準(zhǔn)、JIS標(biāo)準(zhǔn),、ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn),。QR碼®是DENSO WAVE株式會(huì)社的注冊(cè)商標(biāo)。

1.QR碼的規(guī)格

構(gòu)成QR碼的小黑白正方形稱為單元,。QR碼用單元組合表示,，由尋像圖形、定位圖形,、校準(zhǔn)圖形,、格式信息、糾錯(cuò)信息碼（Reed-Solomon碼）等構(gòu)成,。

QR 碼的概略規(guī)格

符號(hào)大小	版本1 ：21 單元×21 單元（?。?br />版本2 ：25 單元×25 單元～版本40 ：177 單元×177 單元（大） ※ 以4 個(gè)單元為單位
大數(shù)據(jù)容量	僅數(shù)字	7,089 字符
	英文數(shù)字(US-ASCII)	4,296 字符
	二進(jìn)制（8 位）	2,953 字節(jié)
	漢字、假名(ShiftJIS)	1,817 字符

2.尋像圖形（分割符號(hào)）

用于檢測(cè)QR碼位置的圖形,。QR碼分配于3個(gè)區(qū)域,，微型QR碼分配于一個(gè)區(qū)域。黑單元和白單元如下圖所示呈1：1：3：1 ：1的比例,，實(shí)現(xiàn)360度高速讀取,。

3.校準(zhǔn)圖形

校準(zhǔn)因失真引起的各單元的位置偏移。

4.靜態(tài)區(qū)域

二維碼符號(hào)周圍的空白部分,。QR碼需要4個(gè)單元,，微型QR碼需要2個(gè)單元。

5.定位圖形

白單元和黑單元交互配置,。用于確定符號(hào)中的模塊坐標(biāo),。

6.格式信息

包含符號(hào)中使用的糾錯(cuò)級(jí)別和屏蔽處理圖形的信息。左上1個(gè),，左下和右上各1個(gè),、共2個(gè)，當(dāng)一側(cè)無(wú)法讀取時(shí)備用,。

7.糾錯(cuò)符號(hào)（Reed-Solomon碼）

當(dāng)QR碼的一部分因臟污,、浸染、損壞而缺損時(shí)用來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)的符號(hào),，采用數(shù)據(jù)Solomon方式生成,。

糾錯(cuò)能力分為4級(jí)，用戶可自行選擇,。提高級(jí)別,，糾錯(cuò)能力響應(yīng)提高，但信息量也會(huì)增加,，符號(hào)尺寸會(huì)變大,。

糾錯(cuò)能力
糾錯(cuò)級(jí)別	符號(hào)的缺損面積
L	7%
M	15%
Q	25%
H	30%

8.數(shù)據(jù)代碼和糾錯(cuò)碼的配置

數(shù)據(jù)代碼和糾錯(cuò)碼的配置如下圖所示。

在生成QR碼時(shí)進(jìn)行屏蔽,，以避免出現(xiàn)與尋像圖形相同形狀的標(biāo)志,。

二、QR碼的種類,、大小,、數(shù)據(jù)容量

QR碼可分為含校準(zhǔn)圖形的類型1、不含校準(zhǔn)圖形的類型2,、含1個(gè)分割符號(hào)的微型QR碼3種,，它們的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)容量各不相同。以下分別介紹各種QR碼,。

1.類型1

這類QR碼是類型2和微型QR碼的原型,。

版本1 ～ 14為AIMI標(biāo)準(zhǔn)。

符號(hào)大小	版本1 ：21 單元×21 單元（?。?br />版本2 ：25 單元×25 單元～版本14 ：73 單元×73 單元（大） ※ 版本每升1 級(jí),，橫豎將添加4 個(gè)單元。
大數(shù)據(jù)容量	僅數(shù)字	1,167 字符
	英文數(shù)字(US-ASCII)	707 字符
	二進(jìn)制（8 位）	468 字節(jié)
	漢字,、假名(ShiftJIS)	299 字符

2.類型2

在類型1的基礎(chǔ)上增加用于位置校準(zhǔn)功能的校準(zhǔn)圖形,，是一種適用更大容量數(shù)據(jù)的QR碼。符號(hào)大小包括版本1到40,，版本40的情況下,，如果只含有數(shù)字，則條碼中多可包含7089字符,。

符號(hào)大小	版本1 ：21 單元×21 單元（?。?br />版本2 ：25 單元×25 單元～版本14 ：73 單元×73 單元（大） ※ 版本每升1 級(jí)，橫豎將添加4 個(gè)單元,。
大數(shù)據(jù)容量	僅數(shù)字	7,089 字符
	英文數(shù)字(US-ASCII)	4,296 字符
	二進(jìn)制（8 位）	2,953 字節(jié)
	漢字,、假名(ShiftJIS)	1,817 字符

3.微型QR

微型QR碼大的特點(diǎn)是只有1個(gè)分割符號(hào)。QR碼中,，3個(gè)角上均有分割符號(hào),，因此需要一定的大小，而微型QR碼中只含有1個(gè)分割符號(hào),，因此可印刷到更小的空間上,。像這樣可以小尺寸印刷的微型QR碼主要用在電路板等FA用途上,。此外，它包括版本M1 ～ M4 4種,，小的單元構(gòu)成為11×11,。

符號(hào)大小	版本1 ：21 單元×21 單元（小）版本2 ：25 單元×25 單元～版本14 ：73 單元×73 單元（大） ※ 版本每升1 級(jí),，橫豎將添加4 個(gè)單元,。
大數(shù)據(jù)容量	僅數(shù)字	7,089 字符
	英文數(shù)字(US-ASCII)	4,296 字符
	二進(jìn)制（8 位）	2,953 字節(jié)
	漢字、假名(ShiftJIS)	1,817 字符

4.大小的算法

QR碼的大小可按以下步驟確定,。

1)版本的確定

確定數(shù)據(jù)容量,、字符種類、糾錯(cuò)級(jí)別,，選擇候補(bǔ),。

2)單元的確定

根據(jù)打印機(jī)的分辨率、掃描儀的性能確定印刷單元的大小,。

3)大小的確定

用1,、2中確定的版本單元數(shù)乘以單元尺寸，即可根據(jù)以下公式求出QR碼的大小及應(yīng)確保的空間,。

假設(shè)單元大小為x[mm],，版本為y，則QR 碼大小的一邊以下列算式表示,。

x(21+4y)[mm]

應(yīng)確保的空間的一邊以下列算式表示,。（含靜態(tài)區(qū)域）

x(29+4y)[mm]

例如，單元大小為0.25[mm],，版本為10 時(shí),，QR 碼大小的一邊為0.25[mm]×(21+4×10) = 15.25[mm]

應(yīng)確保的空間的一邊為0.25[mm]×(29+4×10) = 17.25[mm]。

5.各版本的大輸入字符數(shù)

1)類型2

2)微型QR

三,、DataMatrix的構(gòu)成

DataMatrix是美國(guó)IDMatrix公司于1987年發(fā)明的二維碼,。

1996年注冊(cè)為AIM International標(biāo)準(zhǔn)，2000年注冊(cè)為ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn),。

DataMatrix包括ECC000,、ECC050、ECC080,、ECC100,、ECC140五個(gè)初的老版本，以及在1995年將糾錯(cuò)方式改為Reed-Solomon,、增加失真校準(zhǔn)功能的新版本ECC200,。

DataMatrix 的概略規(guī)格

符號(hào)大小	ECC000 ～ ECC140 9 單元×9 單元（小）～ 49 單元×49 單元（大） ECC200 10 單元×10 單元（?。?br />～ 144 單元×144 單元（大）
大數(shù)據(jù)容量	僅數(shù)字	3,116 字符
大數(shù)據(jù)容量	英文數(shù)字(US-ASCII)	2,335 字符

1.ECC000,、ECC050,、ECC080、ECC100,、ECC140

單元尺寸為9×9到49×49的符號(hào),，單元數(shù)一定是奇數(shù),。

糾錯(cuò)中采用卷積方式,，當(dāng)數(shù)據(jù)容量較大時(shí)，即使很少的失真也會(huì)使讀取精度大幅降低,，因此基本上不使用,。

2.ECC200

針對(duì)上述DataMatrix初版本中失真的問(wèn)題，這個(gè)版本提高了糾錯(cuò)功能,，單元尺寸為10×10到144×144,，單元數(shù)一定是偶數(shù)。

糾錯(cuò)中采用Reed-Solomon方式,，即使條碼的一部分損壞也能進(jìn)行恢復(fù),，不易受失真影響，還可保持較小的條碼大小,。

使用DataMatrix時(shí),，ECC200也已經(jīng)是化的標(biāo)準(zhǔn)，因此可標(biāo)準(zhǔn)使用,。

四,、DataMatrix（ECC200）的構(gòu)成

1.校準(zhǔn)圖形和定位圖形

DataMatrix構(gòu)成中包括L形的校準(zhǔn)圖形和虛線形的定位圖形，其中包含實(shí)際的數(shù)據(jù),。利用L形校準(zhǔn)圖形,，可判斷條碼的方向，而定位圖形可方便地識(shí)別其中的數(shù)據(jù)單元,。因此,，利用校準(zhǔn)圖形和定位圖形，通過(guò)圖像處理進(jìn)行位置檢測(cè),，可360°q方位讀取,。

此外，數(shù)據(jù)單元超過(guò)24×24單元時(shí),，如下所示,，可通過(guò)分割符號(hào)，為使1塊中的單元保持在24×24以內(nèi),，這樣可大大避免失真的影響,。

2.靜態(tài)區(qū)域

二維碼符號(hào)周圍的空白部分。

至少應(yīng)確保1單元以上,。

3.糾錯(cuò)符號(hào)（Reed-Solomon碼）

DataMatrix中附加有Reed-Solomon碼作為糾錯(cuò)符號(hào),，可在部分?jǐn)?shù)據(jù)損壞的情況下恢復(fù)數(shù)據(jù),。

4.數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)符號(hào)的配置

數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)符號(hào)按以下順序配置。

例如,，制作OMRON這個(gè)數(shù)據(jù)的DataMatrix時(shí),，先將用Reed-Solomon法計(jì)算的糾錯(cuò)符號(hào)與數(shù)據(jù)連接，然后生成DataMatrix,。

五,、DataMatrix的大小和數(shù)據(jù)容量

符號(hào)大小（單元數(shù)）和信息量（ECC200時(shí)）的關(guān)系如下所示,。

右側(cè)示例的條碼時(shí),，符號(hào)大小為12×12。

＊1.關(guān)于大信息量

即使同樣是二維碼,，根據(jù)其符號(hào)大小,，大可保存的信息量有所變化。換言之,，如果所需信息量變大,，符號(hào)大小也需要相應(yīng)變大。此外,，條碼所含的信息中使用哪種字符種類也會(huì)影響大信息量,，QR碼和DataMatrix中的順序是“僅數(shù)據(jù)”＞“數(shù)據(jù)+英文”＞“漢字”，符號(hào)大小相同時(shí),，大字符數(shù)會(huì)逐漸增加,。此外，還會(huì)根據(jù)字符種類的排列方式和組合順序而變化,。

六,、GS1 DataMatrix

GS1 DataMatrix是GS1（Global Standard 1）的標(biāo)準(zhǔn)化二維符號(hào)，主要是為了將ECC200用于流通,。GS1 DataMatrix的特點(diǎn)是在很小的面積上可以記載很多的信息,，近年來(lái)，除了工業(yè)用途之外也廣受關(guān)注,。目前已決定在醫(yī)療,、醫(yī)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用GS1DataMatrix，用于醫(yī)藥品（歐洲）,、手術(shù)刀和剪刀等手術(shù)用具（日本）,。此外，GS1DataMatrix的構(gòu)成與GS1-128相同,。

GS1 DataMatrix的數(shù)據(jù)構(gòu)成

GS1 DataMatrix的編碼數(shù)據(jù)（DataMatrix中記載的所有信息）由起始字符,、應(yīng)用識(shí)別符、數(shù)據(jù)、分割字符構(gòu)成,，可在單個(gè)編碼數(shù)據(jù)中輸入多個(gè)數(shù)據(jù),。

1.起始字符

GS1 DataMatrix中，編碼數(shù)據(jù)的開(kāi)頭配置為FNC１（Function 1符號(hào)）,。

2.應(yīng)用識(shí)別符（AI）

應(yīng)用識(shí)別符與數(shù)據(jù)成套,，定義該數(shù)據(jù)為何種信息。由２～４位數(shù)字構(gòu)成,，數(shù)字,、英文數(shù)字等數(shù)據(jù)屬性和位數(shù)由GS定義。

3.分割字符

GS1 DataMatrix中可使用生產(chǎn)年月日等固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)和序列號(hào)等可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù),。使用可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)時(shí),，在數(shù)據(jù)末尾需要插入FNC1作為分割字符。但是,，如果編碼數(shù)據(jù)末尾含可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，則不需要插入分割字符,。

GS1 DataMatrix示例

4.條碼示例