快速矩阵二维条码―QR码

QR Code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，它除具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点外，还具有如下主要特点：

普通的一维条码只能在横向位置表示大约20为的字母或数字信息，无纠错功能，使用时候需要后台数据库的支持，而二维条码是横向纵向都存有信息，可以放入字母、数字、汉字、照片、指纹等大量信息，相当一个可移动的数据库。如果用一维条码与二维条码表示同样的信息，QR二维码占用的空间只是条码1／11的面积。

QR 码 (2D 符号) 在横向和纵向上都包含有信息，而 条码只有一个方向上包含有信息。QR 码能够包含的信息比条码多得多

　　QR二维码比其他二维码相比，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。QR码的三个角上有三个寻象图形，使用CCD识读设备来探测码的位置、大小、倾斜角度、并加以解码，实现360读高速识读。每秒可以识读30个含有100个字符QR码。QR码容量密度大，可以放入1817个汉字、7089个数字、4200个英文字母。QR码用数据压缩方式表示汉字，仅用13bit即可表示一个汉字，比其他二维条码表示汉字的效率提高了20%。QR具有4个等级的纠错功能，即使破损或破损也能够正确识读。QR码抗弯曲的性能强，通过QR码中的每隔一定的间隔配置有校正图形，从码的外形来求得推测校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差来修正各个模快的中心距离，即使将QR码贴在弯曲的物品上也能够快速识读。QR码可以分割成16个QR码，可以一次性识读数个分割码，适应于印刷面积有限及细长空间印刷的需要。此外微型QR码可以在1厘米的空间内放入35个数字或9个汉字或21个英文字母，适合对小型电路板对ID号码进行采集的需要。

多到 7,089 数字可以被编码（下图为300 个字符或数字被编进这样大小的QR码里面）

同样的数据只有条码的十分之一大小

超高速识读：
从QR Code码的英文名称Quick Response Code可以看出，超高速识读特点是QR Code码区别于四一七条码、Data Matrix等二维码的主要特性。由于在用CCD识读QR Code码时，整个QR Code码符号中信息的读取是通过QR Code码符号的位置探测图形，用硬件来实现，因此，信息识读过程所需时间很短，它具有超高速识读特点。用CCD二维条码识读设备，每秒可识读30个含有100个字符的QR Code码符号；对于含有相同数据信息的四一七条码符号，每秒仅能识读3个符号；对于Data Martix矩阵码，每秒仅能识读2～3个符号。QR Code码的超高速识读特性是它能够广泛应用于工业自动化生产线管理等领域。

全方位识读：
QR Code码具有全方位（360°）识读特点,这是QR Code码优于行排式二维条码如四一七条码的另一主要特点,由于四一七条码是将一维条码符号在行排高度上的截短来实现的,因此,它很难实现全方位识读,其识读方位角仅为±10°.

能够有效地表示中国汉字、日本汉字：
由于QR Code码用特定的数据压缩模式表示中国汉字和日本汉字，它仅用13bit可表示一个汉字，而四一七条码、Data Martix等二维码没有特定的汉字表示模式，因此仅用字节表示模式来表示汉字，在用字节模式表示汉字时，需用16bit（二个字节）表示一个汉字，因此QR Code码比其它的二维条码表示汉字的效率提高了20%。

编码字符集：
1、数字型数据（数字0～9）；
2、字母数字型数据（数字0～9；大写字母A～Z；9个其他字符：space ，$, %, *, +, -, ., /, ：）；
3、8位字节型数据；
4、日本汉字字符；
5、中国汉字字符（GB 2312对应的汉字和非汉字字符）。

QR Code码符号的基本特性

符号规格 21×21模块（版本1）-177×177 模块（版本40） (每一规格：每边增加4个模块)

数据类型与容量（指最大规格符号版本40-L级）
· 数字数据 :7,089个字符
· 字母数据 :4,296个字符
· 8位字节数据 :2,953个字符
· 中国汉字、日本汉字数据 :1,817个字符

数据表示方法 深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。

纠错能力
· L级：约可纠错7%的数据码字
· M级：约可纠错15%的数据码字
· Q级：约可纠错25%的数据码字
· H级：约可纠错30%的数据码字

结构链接（可选） 可用1-16个QR Code码符号表示一组信息

掩模（固有） 可以使符号中深色与浅色模块的比例接近1：1，使因相邻模块的排列造成译码困难的可能性降为最小。

扩充解释（可选） 这种方式使符号可以表示缺省字符集以外的数据（如阿拉伯字符、古斯拉夫字符、希腊字母等），以及其他解释（如用一定的压缩方式表示的数据）或者对行业特点的需要进行编码。 独立定位功能

QR Code码可高效地表示汉字，相同内容，其尺寸小于相同密度的PDF417条码。目前市场上的大部分条码打印机都支持QR code条码，其专有的汉字模式更加适合我国应用。因此，QR code在我国具有良好的应用前景。

Data Matrix

Data　Matrix 二维条码的发展

Data　Matrix 二维条码原名Datacode，由美国国际资料公司(International Data Matrix, 简称ID Matrix)於1989年发明。Data-Matrix二维条码是一种矩阵式二维条码，其发展的构想是希望在较小的条码标签上存入更多的资料量。Data Matrix二维条码的最小尺寸是目前所有条码中最小的，尤其特别适用於小零件的标识，以及直接印刷在实体上。

Data　Matrix 二维条码又可分为ECC000-140与ECC200两种类型，ECC000-140具有多种不同等级的错误纠正功能，而ECC200则透过Reed-Solomon演算法产生多项式计算出错误纠正码，其尺寸可以依需求印成不同大小，但采用的错误纠正码应与尺寸配合，由於其演算法较为容易，且尺寸较有弹性，故一般以ECC200较为普遍，本节也仅介绍ECC200规格的Data Matrix二维条码码，以下所说的Data- Matrix二维条码事实上都是指ECC200而言。

图 Data Matrix二维条码的外观

如图所示，Data Matrix二维条码的外观是一个由许多小方格所组成的正方形或长方形符号，其资讯的储存是以浅色与深色方格的排列组合，以二位元码(Binary-code)方式来编码，故电脑可直接读取其资料内容，而不需要如传统一维条码的符号对映表(Character Look-up Table)。深色代表 “1”，浅色代表 “0”，再利用成串(String)的浅色与深色方格来描述特殊的字元资讯，这些字串再列成一个完成的矩阵式码，形成DataMatrix二维条码码，再以不同的印表机印在不同材质表面上。由於Data Matrix二维条码只需要读取资料的20%即可精确辨读，因此很适合应用在条码容易受损的场所，例如印在暴露於高热、化学清洁剂、机械剥蚀等特殊环境的零件上。

Data Matrix二维条码的尺寸可任意调整，最大可到14平方英寸，最小可到0.0002平方英寸，这个尺寸也是目前一维与二维条码中最小的，因此特别适合印在电路板的零组件上。另一方面，大多数的条码的大小与编入的资料量有绝对的关系，但是Data Matrix二维条码的尺寸与其编入的资料量却是相互独立的，因此它的尺寸比较有弹性。 此外，DataMatrix二维条码最大储存量为2,000bytes，自动纠正错误的能力较低，只适用特别的CCD扫瞄器来解读。

Data Matrix二维条码的结构

(一) 特性

Data Matrix二维条码码具有以下特性：

可编码字元集包括全部的ASCII字元及扩充ASCII字元，共256个字元。
　

条码大小(不包括空白区)：10×10 ~ 144×144
　

资料容量：235个文数字资料，1556个8位元资料，3116个数字资料。
　

错误纠正：透过Reed-Solomon演算法产生多项式计算获得错误纠正码。不同尺寸宜采用不同数量的错误纠正码。
　

(二 )基本结构

每个Data Matrix二维条码符号由规则排列的方形模组构成的资料区组成，资料区的四周由定位图形(Finder Pattern)所包围，定位图形的四周则由空白区包围，资料区再以排位图形(Alignment Patterns)加以分隔。

定位图形
定位图形是资料区域的一个周界，为一个模组宽度。其中两条邻边为暗实线，主要用於限定物理尺寸；定位和符号失真。另两条邻边由交替的深色和浅色模组组成，主要用於限定符号的单元结构，但也能帮助确定物理尺寸及失真。
　

符号尺寸
ECC000-140符号有奇数行与奇数列。符号外观为一方形矩阵，尺寸从9×9至49×49，不包括空白区。这些符号可透过右上角深色方格识别出来。

ECC200符号有偶数行与偶数列。有些符号是正方形，尺寸从10×10至144×144，不包括空白区。有些是长方形，尺寸从8×18至16×48，不包括空白区。所有的ECC200符号都可以透过右上角浅色方格识别出来。

资料表示方法

Data Matrix二维条码按以下步骤来表示资料：

资料编码
先分析要表示的资料，选取合适的编码方案，按所选定的方案将资料流转为字码流，并加入必要的填字，如果使用者未规定矩阵寸，则应选取能满足要存放资料的最小尺寸。DataMatrix二维条码共有6种编码方案，即6种字码集，见表10.1。

Data Matrix二维条码的编码方案与相对应之字元集

错误检测和纠正字码(ECC)的产生
对少於255个字码的Data Matrix二维条码，错误纠正字码可由资料字码计算得出。对於多於255个字码的符号，应将资料字码分成多个模组，然後再产生每一个模组的错误纠正字码。错误纠正字码能够纠正两种类误字码，包括E错误(已知位置上的错误字码)，以及T错误(未知位置上的错误字码)。换句话说，E错误是不能被扫瞄或不能被解码的符号字元，T错误则是被错误解码的符号字元。