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第40章 条形码与RFID技术(2)

⑤校验符:数据符之后是校验符。它通过对数据字符的一种算术运算,对所译出的条码进行校验,以确认所阅读信息的正确性。

⑥导入值:为EAN-13的最左边第一个数字,即国家代码的第一码,是不用条码符号表示的,其功能仅作为左侧数据码的编码设定之用。

⑦前缀码(国家代码):国际编码组织已分配给各国的国家号码。

(二)一维条形码的编码方案

一般来说,条码的编码方法有两种:模块组合法和宽度调节法。

1.模块组合法

模块组合法是指条码符号中,条与空由标准宽度的模块组合而成,模块的标准宽度是0.33毫米。一个标准宽度的条表示二进制的“1”,而一个标准宽度的空表示二进制的“0”。每个商品条码的一个字符由两个条和两个空构成,每一个条或空由1~4个模块组成,每个条码字符的总模块数为7。

2.宽度调节法

宽度调节法是指条码中条与空的宽窄设置不同,用宽单元表示二进制的“l”,而用窄单元表示二进制的“0”,宽窄单元之比一般控制在2~3倍。

(三)EAN编码

1.EAN码的类型

EAN(European Article Numbering)主要应用于全球超市的标准条形码。EAN条码有两种类型:标准版(EAN-13)和缩短版(EAN-8)。

(1)标准版商品条码是按照“模块组合法”进行编码的,所表示的代码由13位数字组,由左侧静区、起始符、左侧数据符、中间分隔符、右侧数据符、校验符、终止符、右侧静区及供人识别字符组成。

(2)缩短版商品条码采用了EAN-8码,是EAN-13码的压缩版,由8位数字组成。与标准版商品条码相比,缩短版商品条码没有制造厂商代码,仅有前缀码、商品项目代码和校验码。

2.EAN编码符号

3.EAN编码的逻辑值

(1)EAN字符集编码。

EAN-13数制码的第一个字符将被用来确定左手字符的奇偶性上。

对于“左手编码”来说,奇偶性经常使用“字符集A”(奇)和“字符集B”(偶)来表示。“右手编码”使用“字符集C”。

(2)EAN奇偶性编码。

奇偶性取决于EAN-13值的第一个数位。例如,我们的CD的EAN-13值是0075678164125。

4.编码举例

这个例子将对值“6903685000317”进行EAN-13编码。“690”是前缀码,“3685”是厂商码,“00031”是产品码,“7”是校验码。这是国产中药“六味地黄丸”包装盒上的条码。

(1)计算校验位。

第1步:将此13位数从右到左顺序编号,校验字符为第1号;

第2步:将偶数号位置字符的数值相加,其和再乘以3,

结果=(9+3+8+0+0+1)×3=63;

第3步:将奇数号位置字符的数值相加,

结果=(6+0+6+5+0+3)=20;

第4步:将2、3步得到的和再相加,

结果=63+20=83,

83除以10取余为3,再求10与3的差为7,得到校验值7。

(2)编码步骤。

步骤1:左警戒条(总是相同的):101.

步骤2:第二数制位[9]:按照左手边奇数性进行编码,0001011.

步骤3:第三数制位[0]:按照左手边偶数性进行编码,0100111.

步骤4:厂商码第1个数位[3]:按照左手边偶数性进行编码,0100001.

步骤5:厂商码第2个数位[6]:按照左手边偶数性进行编码,0000101.

步骤6:厂商码第3个数位[8]:按照左手边奇数性进行编码,0110111.

步骤7:厂商码第4个数位[5]:按照左手边奇数性进行编码,0110001.

步骤8:中间警戒条(总是相同的):01010.

步骤9:产品码第1个数位[0]:按照右手边字符进行编码,1110010.

步骤10:产品码第2个数位[0]:按照右手边字符进行编码,1110010.

步骤11:产品码第3个数位[0]:按照右手边字符进行编码,1110010.

步骤12:产品码第4个数位[3]:按照右手边字符进行编码,1000010.

步骤13:产品码第5个数位[1]:按照右手边字符进行编码,1100110.

步骤14:校验位[7]:按照右手边字符进行编码,1000100.

步骤15:右边警戒条(总是相同的):101.

记住,一个“1”代表一个条,一个“0”代表一个空间。因此,可以将这个数字字符串转换成它们的图形表示,最终可以得到条形码。

为了能够更清晰地看出条码的构造,这就是那个条码,只是在这张图上,每个字符或者说每个段使用了虚线加以区分。在这个条码上,每对虚线区间的段都对应着1~15步骤中的一步,它覆盖了上面所描述的所有“步骤”。

5.EAN系统的图书代码

国际物品编码协会(EAN)与国际标准书号(international standard book number,ISBN)中心达成了一致协议,把图书作为特殊的商品,将EAN前缀码978,作为国际标准书号(ISBN)系统的前缀码,并将ISBN书号条形码化。

按照国际物品编码协会(EAN)的规范规定,EAN图书代码可以用两种不同的代码结构来表示,一种是利用图书本身的ISBN编号,按EAN和ISBN协议规定,将978作为图书商品的前缀进行编码。另一种是把图书视为一般商品,然后按EAN商品编码方法进行编码。根据EAN的规定,各国编码组织有权根据自己的国情在图书编码的两种方案中做出选择。由于我国已加入了ISBN组织,并且全国的图书已采用ISBN书号,因此我国选择图书本身的ISBN编号,按EAN和ISBN协议规定,将978作为图书商品的前缀进行编码。

①直接采用图书的ISBN号编码。

三、二维条码

1.二维条码的产生

一维条码自出现以来,发展速度很快,极大地提高了数据录入和采集的效率。但是一维条码的信息容量很小,如商品上的条码仅能容纳几位或者几十位阿拉伯数字或字母,在应用中,更多的是对“物品”进行标识,而不是对“物品”进行描述。对商品的详细描述只能依赖数据库提供,在没有数据库和不便联网的地方,一维条码的使用受到了较大的限制,有时甚至变得毫无意义。另外,在用一维条码表示汉字时十分不方便,且效率很低。基于上述原因,人们迫切希望发明一种新的码制,除具备一维条码的优点外,同时还有信息容量大、可靠性高、保密防伪性强等优点。为了满足人们的这种需求,美国Symbol公司经过几年的努力,于1991年正式推出名为PDF417的二维条码,简称为PDF417条码(Portable Data File417),即“便携式数据文件”。二维条码主要用于以下几个方面:电子商务中的单证;证件(如护照、身份证、驾驶执照等);物流中心、仓储中心等的物品盘点;商业机密;政治情报;军事机密;私人信函等。

2.二维条码的特点

与一维条码相比,二维条码具有以下特点:

①信息容量大。根据不同的条空比例,每平方英寸可以容纳250~1100个字符。在国际标准的证卡有效面积上(相当于信用卡面积的2/3,约为76毫米×25毫米),如PDF417条码可以容纳1848个字母字符或2729个数字字符,约500个汉字信息,比普通条码信息容量高几十倍。

②编码范围广。二维条码可以将照片、指纹、掌纹、签字、声音、文字等凡可数字化的信息进行编码。

③保密、防伪性能好。二维条码具有多重防伪特性,它可以采用密码防伪、软件加密及利用所包含的信息如指纹、照片等进行防伪,因此具有极强的保密防伪性能。

④译码可靠性高。普通条码的译码错误率约为百万分之二左右,而二维条码的误码率不超过千万分之一,译码可靠性极高。

⑤修正错误能力强。二维条码大多采用了数学纠错技术,如PDF417条码采用了世界上最先进的数学纠错理论,如果条码由于玷污、破损等造成信息丢失,只要破损面积不超过50%,照常可以被破译出来。

⑥条码符号的形状可变。同样的信息量,二维条码的形状可以根据载体面积及美工设计等进行自我调整。

3.二维条码的分类

二维条码可以分为堆叠式(行排式)和矩阵式(棋盘式)2种。堆叠式的二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成;矩阵式二维条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。

四、QR码的数据编码

QR码(Quick Response)是日本Denso Wave公司于1994年发明的,QR码的标准JISX0510在1999年1月发布, ISO国际标准ISO/IEC18004,在2000年6月获得批准。根据Denso Wave公司的网站资料,QR码是属于开放式的标准,QR码的规格公开,而由Denso Wave公司持有的专利权益则不会被执行。

QR码如今被越来越广泛地应用于电子票务领域,电影票、电子优惠券、电子会员卡等,给人们的日常生活带来很大的便利。在我国,2009年12月,广州机场已经开始使用电子机票了,无需登机牌,一条二维码短信就可以轻松登机。铁道部于2009年12月10日开始改版铁路车票,新版车票采用QR码作为防伪措施,取代以前的一维条码。

(一)QR码的结构

QR码符号共有40种规格,分别为版本1、版本2……版本40。版本1的规格为21模块×21模块、版本2为25模块×25模块,以此类推,每一版本符号比前一版本每边增加4个模块,直到版本40,规格为177模块×177模块。

寻像图形包括3个相同的位置探测图形,分别位于符号的左上角、右上角和左下角。每个位置探测图形可以看作是由3个重叠的同心的正方形组成,它们分别为7×7个深色模块、5×5个浅色模块和3×3个深色模块。

在每个位置探测图形和编码区域之间有宽度为一个模块的分隔符,全部由浅色模块组成。

水平和垂直定位图形分别为一个模块宽的一行和一列,由深色和浅色模块交替组成,其开始和结尾都是深色模块。水平定位图形位于上部的两个位置探测图形之间,符号的第6行;垂直定位图形位于左侧的两个位置探测图形之间,符号的第6列。它们的作用是确定符号的密度和版本,提供决定模块坐标的基准位置。

每个校正图形可看作3个重叠的同心正方形,由5×5个深色模块、3×3个浅色模块以及位于中心的一个深色模块组成。校正图形的数量视符号的版本号而定,版本1没有校正图形,版本2~6有1个校正图形,版本7~13有6个校正图形,版本14~20有13个校正图形,版本21~27有22个校正图形,版本28~34有33个校正图形,版本35~40有46个校正图形。

①位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形:用于对二维码的定位,对每个QR码来说,位置都是固定存在的,只是大小规格会有所差异;

②校正图形:规格确定,校正图形的数量和位置也就确定了;

③格式信息:表示二维码的纠错级别,分为L、M、Q、H;

④版本信息:即二维码的规格,QR码符号共有40种规格的矩阵(一般为黑白色);

⑤数据和纠错码字:实际保存的二维码信息和纠错码字(用于修正二维码损坏带来的错误)。

(二)数据编码

QR码的模式(Mode)分为Model1和Model2两种模式,Model1是对QR的初始定义,Model2是对Model1的扩展,目前使用较为普遍的是Model2。模式包括数字、字符、8bit字节码、多字节码等。对于不同的模式,都有对应的模式标识符(Mode Indicator)来帮助解码程序进行匹配,模式标识符是4bit的二进制数。

(1)数字模式下的编码。

在数字模式下,数据被限制为3个数字一段,分成若干段。如:“123456”将分成“123”和“456”,分别被编码成10bit的二进制数。“123”的10bit二进制表示法为:0001111011。

当数据的长度不足3个数字时,如果只有1个数字则用4bit,如果有2个数字就用7个bit来表示。如:“9876”被分成“987”和“6”两段,因此被表示为“1111011011,0110”(实际表示中没有逗号)。

(2)混合字符模式下的编码。

编码方式为:

源码被分成两个字符一段,每段的第一个字符乘上45,再与第二个数字相加。因此,每段变成了11bit的2进制码,如果字符个数只有1个,则用6bit表示。

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