二维码的应用.docx

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二维码的应用

、二维码的起源

二维码技术从上世纪八十年代末开始出现，经过20年的推广应用，在传统行业的信息管理和信息交换领域发挥了巨大作用。

如果说一维码对工业发展产生了巨大贡献的话，二维码的明天无疑就是一维码的今天，甚至由于其具有的独特优势，能够对社会的经济发展贡献更多。

二维码技术是在一维码无法满足实际应用需求的前提下产生的。

由于受信息容量的限制，一维码通常是对物品的标识，而不是对物品的描述。

所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维码本身不表示该产品的描述性信息。

因此，在通用商品条码的应用系统中，对商品信息，如生产日期、价格等的描述必须依赖数据库的支持。

在没有预先建立商品数据库或不便联网的地方，一维码表示汉字和图像信息几乎是不可能的，即使可以表示，也显得十分不便且效率很低。

随着现代高新技术的发展，迫切需要用条码在有限的几何空间内表示更多的信息，以满足千变万化的信息表示的需要。

因此二维码技术应运而生。

二、二维码的编码原理

二维码可以分为堆叠式/行排式二维码和矩阵式二维码。

堆叠式/行排式二维码形态上是由多行短截的一维码堆叠而成；矩阵式二维码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“1”，用“空”表示二进制“0”，由“点”和“空”的排列组成代码。

（一）堆叠式/行排式二维码

行排式二维码（又称：

堆积式二维码或层排式二维码），其编码原理是建立在一维码基础之上，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码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。

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码。

有代表性的行排式二维码有CODE49CODE16KPDF417等。

（二）矩阵式二维码

短阵式二维码（又称棋盘式二维码）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码所代表的意义。

矩阵式二维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码有：

CodeOneMaxiCode、QRCodeDataMatrix等。

在目前几十种二维码中，常用的码制有：

PDF417二维码，Datamatrix二维

码，Maxicode二维码，QRCodeCode49，Code16K,Codeone等，除了这些常见的二维码之外，还有Vericode条码、CP条码、CodablockF条码、田字码、Ultracode条码，Aztec条码。

下图列举了国内外二维码制及符号。

匚ode

OatcrMctrix

Code

qm”U

Code

Code

CMcode

Code

Mfscodeone^cciuio具档肢ft冶等

Code.BPO4,Srcle

Code.FosTne*Codetf

三、二维码技术标准

国外对二维码技术的研究始于20世纪80年代末，已研制出多种码制，全球

现有的一维码、二维码多达250种以上，其中常见的有PDF417QRCodeCode49,

Code16KCodeOn（等20余种。

二维码技术标准在全球范围得到了应用和推广。

目前得到广泛应用的二维码国际标准有QR码、PDF417码、DM码和CM码

QR码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，其全称为QuicklyResponse，意思是快速响应。

它除具有一维码及其他二维码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种文字信息、保密防伪性强等优点外，还可高效地表示汉字，相同内容，其尺寸小于相同密度的PDF417条码。

它是目前日本主流的手机二维码技术标准，目前市场上的大部分条码打印机都支持QRcode条码。

PDF417码是由美籍华人王寅敬（音）博士发明的。

PDF是取英文PortableDataFile三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。

因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条码的最窄条或统称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17,所以称417码或PDF417码。

DM码，其全称为DataMatrix，中文名称为数据矩阵。

DM采用了复杂的纠错码技术，使得该编码具有超强的抗污染能力。

主要用于电子行业小零件的标识，如Intel的奔腾处理器的背面就印制了这种码，DM码由于其优秀的纠错能力成

为韩国手机二维码的主流技术。

MC（Maxicode）码（又称牛眼码），是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维码，它由紧密相连的六边形模组和位于符号中央位置的定位图形所组成。

Maxicode是特别为高速扫描而设计，主要应用于包裹搜寻和追踪上。

是由美国联合包裹服务（UPS）公司研制的，用于包裹的分拣和跟踪。

Maxicode的基本特征：

外形近乎正方形，由位于符号中央的同心圆（或称公牛眼）定位图形（FinderPattern），及其周围六边形蜂巢式结构的资料位元所组成，这种排列方式使得Maxicode可从任意方向快速扫描。

在我国，GM《二维码网格矩阵码（GM）〉SJ/T11349-2006和CM《二维码紧密矩阵码（CM）》SJ/T11350-2006标准是由原国家信息产业部于2006年5月25日所颁布的两项国产行业推荐标准。

此两项标准于2006年5月30日起实施。

GM码其全称为网格码（GridMatrixCode）是一种正方形的二维码码制，

该码制的码图由正方形宏模块组成，每个宏模块由6乘6个正方形单元模块组成。

网格码可以编码存储一定量的数据并提供5个用户可选的纠错等级。

CM码意为“紧密矩阵”，是英文CompactMatrix的缩写。

码图采用齿孔定位技术和图像分段技术，通过分析齿孔定位信息和分段信息可快速完成二维码图像的识别和处理。

四、二维码技术的优越性

二维码是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”、“T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，因此，与一维码技术的比较中，其优越性显而易见。

首先，二维码的高密度特性克服了一维码技术识别技术较低的缺陷。

目前,

应用比较成熟的一维码如EANkUPC条码，因密度较低，故仅作为一种标识数据，不能对产品进行描述。

要知道产品的有关信息，必须通过识读条码而进入数据库。

这就要求必须事先建立以条码所表示的代码为索引字段的数据库。

二维码通过利

用垂直方向的尺寸来提高条码的信息密度。

通常情况下其密度是一维码的几十到几百倍，这样就可以把产品信息全部存储在一个二维码中，要查看产品信息，只

要用识读设备扫描二维码即可，因此不需要事先建立数据库，真正实现了用条码对“物品”的描述。

其次，二维码的纠错功能使得二维码成为一种安全可靠的信息存储和识别方法。

一维码的应用建立在这样一个基础上，那就是识读时拒读（即读不出）要比误读（读错）好。

因此一维码通常同其表示的信息一同印刷出来。

当条码受到损坏（如污染，脱墨等）时，可以通过键盘录入代替扫描条码。

鉴于以上原则，一维码没有考虑到条码本身的纠错功能，尽管引入了校验字符的概念，但仅限于防止读错。

二维码可以表示数以千计字节的数据，通常情况下，所表示的信息不可能与条码符号一同印刷出来。

如果没有纠错功能，当二维码的某部分损坏时，该条码便变得毫无意义，因此二维码引入错误纠正机制。

这种纠错机制使得二维码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读。

二维码的纠错算法与人造卫星和VCD等所用的纠错算法相同。

这种纠错机制使得二维码成为一种安全可靠的信息存储和识别的方法，这是一维码无法相比的。

第三，可以表示多种语言文字的功能为条码表示技术提供了一条前所未有的途径。

多数一维码所能表示的字符集不过是10个数字，26个英文字母及一些特殊字符。

条码字符集最大的Code128条码，所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符。

因此要用一维码表示其它语言文字（如汉字、日文等）是不可能的。

多数二维码都具有字节表示模式，即提供了一种表示字节流的机制。

我们知道，不论何种语言文字，它们在计算机中存储时都以机内码的形式表现，而内部码都是字节码。

这样我们就可以设法将各种语言文字信息转换成字节流，然后再将字

节流用二维码表示，从而为多种语言文字的条码表示提供了一条前所未有的途径。

最后，可表示图像数据。

既然二维码可以表示字节数据，而图像多以字节形式存储，因此使图像（如照片、指纹等）的条码表示成为可能。

可引入加密机制加密机制的引入是二维码的又一优点。

比如我们用二维码表示照片时，我们可以先用一定的加密算法将图像信息加密，然后再用二维码表示。

在识别二维码时，再加以一定的解密算法，就可以恢复所表示的照片。

这样便可以防止各种证件、

卡片等的伪造。

五、二维码的特点

二维码既保留了一维码的特点，同时又对其功能进行了扩展。

概括起来二维码具有以下几大特点：

一是编码密度高，可存储大量信息：

二维码能在横向和纵向两个方向存储信息，因此可在小面积内表达大量信息，比普通条码信息容量约高几十倍。

二是编码范围很广：

诸如文字、图像、声音、指纹等信息都可以转换为二维码形式。

三是译码可靠性高：

误码率不超过千万分之一。

四是容错能力强，具有抗损毁能力和纠错功能：

当条形码受一定程度破坏时，二维码纠错功能仍能使条形码正确解码，即便损毁面积达50%仍可恢复信息。

五是可对数据加密性，有效防伪。

六是制作成本低，持久耐用。

七是二维码可以使用激光或CCD阅读器识读。

八是符号外观、尺寸大小可任意变化调整。

六、二维码的应用及发展前景

二维码可以被广泛应用于各个行业，如，物流业、生产制造业、交通、安

防、票证等行业，由于各行业特性不同，二维码被应用于不同行业的不同工作流

程中。

目前，二维码在应用比较广泛的几个行业的具体应用如下：

1.物流行业应用

二维码在物流行业的应用主要包括四个环节。

第一，入库管理：

入库时识

读商品上的二维码标签，同时录入商品的存放信息，将商品的特性信息及存放信

息一同存入数据库，存储时进行检查，看是否是重复录入。

第二，出库管理：

产品出库时，要扫描商品上的二维码，对出库商品的信息进行确认，同时更改其库存状态。

第三，仓库内部管理：

在库存管理中，一方面二维码可用于存货盘点，另一方面二维码可用于出库备货。

第四，货物配送：

配送前将配送商品资料和客户订单资料下载到移动终端中，到达配送客户后，打开移动终端，调出客户相应的订单，然后根据订单情况挑选货物并验证其条码标签，确认配送完一个客户的货物后，移动终端会自动校验配送情况，并做出相应的提示。

2.生产制造业

以食品的生产为例，二维码在食品的生产与流通过程中的应用主要在三个环节。

第一，原材料信息录入与核实：

原材料供应商在向食品厂家提供原材料时，将原材料的原始生产数据制造日起、食用期限、原产地、生产者、遗传基因组合的有无、使用的药剂等信息录入到二维码中并打印带有二维码的标签，粘贴在包

装箱上后交与食品厂家。

第二，生产配方信息录入与核实：

在根据配方进行分包的原材料上粘贴带有二维码的标签，其中含有原材料名称、重量、投入顺序、原材料号码等信息。

第三，成品信息录入与查询：

在原材料投