二維碼設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、簡介

二維條碼/二維碼（dimensional barcode）是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的;在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)" 二維碼：QR碼的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理：它具有條碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的字符集;每個(gè)字符占有一定的寬度;具有一定的校驗(yàn)功能等。同時(shí)還具有對(duì)不同行的信息自動(dòng)識(shí)別功能、及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。在許多種類的二維條碼中，常用的碼制有：Data Matrix，Maxi Code，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K 等，QR碼是1994年由日本Denso-Wave公司發(fā)明。QR來自英文「Quick Response」的縮寫，即快速反應(yīng)的意思，源自發(fā)明者希望QR碼可讓其內(nèi)容快速被解碼。QR碼最常見于日本、韓國;并為目前日本最流行的二維空間條碼。

二、二維碼的編碼技術(shù)原理

二維碼可以分為堆疊式/行排式二維碼和矩陣式二維碼。堆疊式/行排式二維碼形態(tài)上是由多行短截的一維碼堆疊而成;矩陣式二維碼以矩陣的形式組成，在矩陣相應(yīng)元素位置上用“點(diǎn)”表示二進(jìn)制“1”，用“空”表示二進(jìn)制“0”，由“點(diǎn)”和“空”的排列組成代碼。

（一）堆疊式/行排式二維碼

行排式二維碼（又稱：堆積式二維碼或?qū)优攀蕉S碼），其編碼原理是建立在一維碼基礎(chǔ)之上，按需要堆積成二行或多行。它在編碼設(shè)計(jì)、校驗(yàn)原理、識(shí)讀方式等方面繼承了一維碼的一些特點(diǎn)，識(shí)讀設(shè)備與條碼印刷與一維碼技術(shù)兼容。但由于行數(shù)的增加，需要對(duì)行進(jìn)行判定、其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維碼。有代表性的行排式二維碼有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49，是1987年由 David Allair 博士研制，Intermec 公司推出的第一個(gè)二維碼。

Code 49條碼

Code 49是一種多層、連續(xù)型、可變長度的條碼符號(hào)，它可以表示全部的128個(gè)ASCII字符。每個(gè)Code 49條碼符號(hào)由2到8層組成，每層有18個(gè)條和17個(gè)空。層與層之間由一個(gè)層分隔條分開。每層包含一個(gè)層標(biāo)識(shí)符，最后一層包含表示符號(hào)層數(shù)的信息。

Code 16K碼

Code 16K條碼是一種多層、連續(xù)型可變長度的條碼符號(hào)，可以表示全ASCII字符集的128個(gè)字符及擴(kuò)展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一個(gè)16層的Code 16K符號(hào)，可以表示77個(gè)ASCII字符或154個(gè)數(shù)字字符。Code 16K通過唯一的起始符/終止符標(biāo)識(shí)層號(hào)，通過字符自校驗(yàn)及兩個(gè)模107的校驗(yàn)字符進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。

（二）矩陣式二維碼

短陣式二維碼（又稱棋盤式二維碼）它是在一個(gè)矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。在矩陣相應(yīng)元素位置上，用點(diǎn)（方點(diǎn)、圓點(diǎn)或其他形狀）的出現(xiàn)表示二進(jìn)制“1”，點(diǎn)的不出現(xiàn)表示二進(jìn)制的“0”，點(diǎn)的排列組合確定了矩陣式二維碼所代表的意義。矩陣式二維碼是建立在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號(hào)自動(dòng)識(shí)讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維碼有：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。在目前幾十種二維要碼中，常用的碼制有：PDF417二維碼，Datamatrix二維碼，Maxicode二維碼，QR Code，Code 49，Code 16K，Code one等，除了這些常見的二維碼之外，還有Vericode條碼、CP條碼、Codablock F條碼、田字碼、Ultracode條碼，Aztec條碼。

三、二維碼的應(yīng)用及發(fā)展前景

二維碼可以被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如，物流業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)、交通、安防、票證等行業(yè)，由于各行業(yè)特性不同，二維碼被應(yīng)用于不同行業(yè)的不同工作流程中。目前，二維碼在應(yīng)用比較廣泛的幾個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用如下：

1.物流行業(yè)應(yīng)用

二維碼在物流行業(yè)的應(yīng)用主要包括四個(gè)環(huán)節(jié)。第一，入庫管理：入庫時(shí)識(shí)讀商品上的二維碼標(biāo)簽，同時(shí)錄入商品的存放信息，將商品的特性信息及存放信息一同存入數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)時(shí)進(jìn)行檢查，看是否是重復(fù)錄入。第二，出庫管理：產(chǎn)品出庫時(shí)，要掃描商品上的二維碼，對(duì)出庫商品的信息進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)更改其庫存狀態(tài)。第三，倉庫內(nèi)部管理：在庫存管理中，一方面二維碼可用于存貨盤點(diǎn)，另一方面二維碼可用于出庫備貨。第四，貨物配送：配送前將配送商品資料和客戶訂單資料下載到移動(dòng)終端中，到達(dá)配送客戶后，打開移動(dòng)終端，調(diào)出客戶相應(yīng)的訂單，然后根據(jù)訂單情況挑選貨物并驗(yàn)證其條碼標(biāo)簽，確認(rèn)配送完一個(gè)客戶的貨物后，移動(dòng)終端會(huì)自動(dòng)校驗(yàn)配送情況，并做出相應(yīng)的提示。

2.生產(chǎn)制造業(yè)

以食品的生產(chǎn)為例，二維碼在食品的生產(chǎn)與流通過程中的應(yīng)用主要在三個(gè)環(huán)節(jié)。第一，原材料信息錄入與核實(shí)：原材料供應(yīng)商在向食品廠家提供原材料時(shí)，將原材料的原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)制造日起、食用期限、原產(chǎn)地、生產(chǎn)者、遺傳基因組合的有無、使用的藥劑等信息錄入到二維碼中并打印帶有二維碼的標(biāo)簽，粘貼在包裝箱上后交與食品廠家。第二，生產(chǎn)配方信息錄入與核實(shí)：在根據(jù)配方進(jìn)行分包的原材料上粘貼帶有二維碼的標(biāo)簽，其中含有原材料名稱、重量、投入順序、原材料號(hào)碼等信息。第三，成品信息錄入與查詢：在原材料投入后的各個(gè)檢驗(yàn)工序，使用數(shù)據(jù)采集器錄入檢驗(yàn)數(shù)據(jù);將數(shù)據(jù)采集器中記錄的數(shù)據(jù)上傳到電腦中，生成生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，使用該數(shù)據(jù)庫，在互聯(lián)網(wǎng)上向消費(fèi)者公布產(chǎn)品的原材料信息。

3.安防類應(yīng)用

由于二維碼具有可讀而不可改寫的特性，也被廣泛應(yīng)用于證卡的管理。將持證人的姓名、單位、證件號(hào)碼、血型、照片、指紋等重要信息進(jìn)行編碼，并且通過多種加密方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，可有效地解決證件的自動(dòng)錄入及防偽問題。此外，證件的機(jī)器識(shí)讀能力和防偽能力是新一代證件的標(biāo)志。

4.交通管理應(yīng)用

二維碼在交通管理中的應(yīng)用主要應(yīng)用環(huán)節(jié)有：行車證駕駛證管理、車輛的年審文件、車輛的隨車信息、車輛違章處罰、車輛監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

行車證駕駛證管理：采用印制有二維碼行車證，將有關(guān)車輛上的基本信息，包括車駕號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)、車型、顏色等車輛的基本信息轉(zhuǎn)化保存在二維碼中，信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化便于管理部門的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。

車輛的年審文件：在自動(dòng)檢測(cè)年審文件的過程中實(shí)現(xiàn)通過確認(rèn)采用二維碼自動(dòng)記錄的方式，保證通過每個(gè)檢驗(yàn)程序的信息輸入自動(dòng)化。

車輛的隨車信息：在隨車的年檢等標(biāo)志上將車輛的有關(guān)信息，包括通過年檢時(shí)的技術(shù)性能參數(shù)，年檢時(shí)間，年檢機(jī)構(gòu)、年檢審核人員等信息印制在標(biāo)志的二維碼上，以便隨時(shí)查驗(yàn)核實(shí)。

車輛違章處罰：交警可通過二維碼掌上識(shí)讀設(shè)備對(duì)違章駕駛員的證件上的二維碼進(jìn)行識(shí)讀，系統(tǒng)自動(dòng)將其碼中的相關(guān)資料和違章情況記錄到掌上設(shè)備的數(shù)據(jù)庫中，再進(jìn)一步通過聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)違章信息與中心數(shù)據(jù)庫信息的交換，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的監(jiān)控與管理。

車輛監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)：以二維碼為基本信息載體，建立局部的或全國性的車輛監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前，我國二維碼產(chǎn)業(yè)還處于成長期，總體來看，我國的條碼標(biāo)準(zhǔn)體系尚顯單薄，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二維碼核心技術(shù)不多，二維碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用和推廣也存在一些困難。但是，各方面條件的逐漸成熟，正推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提速。目前，幾方面有利因素是我國二維碼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力：首先，二維碼自身的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值使將其在全球范圍內(nèi)得到更廣泛更深入的應(yīng)用。其次，作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù)，二維碼將成為優(yōu)先受益市場(chǎng)，背景行業(yè)的發(fā)展將對(duì)二維碼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到推波助瀾的作用。另外，二維碼與手機(jī)的結(jié)合，將開辟二維碼的更廣闊的市場(chǎng)空間。經(jīng)過了近幾年的技術(shù)、應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)鏈的不斷壯大，我國二維碼市場(chǎng)日漸繁榮，未來2-3年將保持高速的成長態(tài)勢(shì)。