二维码的原理

什么是条码技术？
　　条形码，简称“条码”，是由一组黑白相间、宽度不同的条状符号组成。
　　条码技术是研究如何把计算机所需要的数据表示成条码形式，和如何将条码表示的数据和符号转变为计算机可以自动采集、识别的数据。因而，条码技术就包括从编码到制作、识读、处理等一系列技术。
　　根据不同的编码规则，提出的编码方案已经有多达四十余种，目前应用最为广泛的有：交叉二五码、三九码、UPC码、EAN码、128码等。
　　从印制条形码的材料、颜色分类，可分黑白条形码、彩色条形码、发光条形码（荧光条形码、磷光条形码）和磁性条形码等。
　　近年来又出现了按矩阵方式或堆栈方式排列信息的二维条形码。
　　 我国的适用标准：一维条码通用商品条码是与EAN码等效，二维条码是与PDF417兼容的码制。

条形码有什么优点？
A．输入速度快：与键盘输入相比，条码输入的速度是键盘输入的5倍，并且能实现"即时数据输入"。
B．可靠性高：键盘输入数据出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术出错率为万分之一，而采用条码技术误码率低于百万分之一。
C．采集信息量大：利用传统的一维条码一次可采集几十位字符的信息，二维条码更可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。
D．灵活实用：条码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也可以和有关识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可以和其他控制设备联接起来实现自动化管理。
另外，条码标签易于制作，对设备和材料没有特殊要求，识别设备操作容易，不需要特殊培训，且设备也相对便宜。

条形码的应用领域
仓库管理系统（商品、库位标识）
在工业中的应用（零部件标识，过程控制，信息传递等）
办公室自动化管理(固定资产管理，门卫、考勤管理等)
还可以用于如，图书管理、商场管理、血库管理、邮电管理、海关报关单管理等等。

一维条码的结构与组成
　　我国采用的一维条码是通用商品条码，采用EAN条码结构。EAN条码是国际上通用的通用商品代码。我国主版是由13位数字及相应的条码符号组成，在较小的商品上也采用8位数字码及其相应的条码符号。
每个条码的组成可分为：
1．前缀码。由三位数字组成，是国家的代码，我国为690，是国际物品编码会统一决定的。
2．制造厂商代码。由四位数字组成，我国物品编码中心统一分配并统一注册，一厂一码。
3商品代码。由五位数字组成，表示每个制造厂商的商品，由厂商确定，可标识十万种商品。
4．校验码。由一位数字组成，用以校验前面各码的正误。

一维条码的特点

• 条形码符号图形结构简单；
• 每个条形码字符由一定的条符组成，占有一定的宽度和印制面积；
• 每种编码方案均有自己的字符集；
• 每种编码方案与对应的阅读装置的性能要求密切配合。
  
  一维条码的容量
  　　多数一维条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Code l28条码，所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符。
  
  什么是二维条码？
  　　二维条码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。
  　　二维条码可以分为堆叠式二维条码和矩阵式二维条码。堆叠式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。
  　　堆叠式二维条码，有代表性的包括PDF417、Code 49、Code 16K等。
  　　矩阵式二维条码有代表性的是Code one、Aztec、Date Matrix、QR码等。
  
  二维条码的特点
  1．高密度编码，信息容量大：可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。
  2．编码范围广：该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。
  3．容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50％仍可恢复信息。
  4．译码可靠性高：它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。
  5．可引入加密措施：保密性、防伪性好
  6．成本低，易制作，持久耐用
  7．条码符号形状、尺寸大小比例可变
  8．二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。
  
  二维条码与一维条码的不同

一维条码	二维条码
可直接显示内容为英文、数字、简单符号	可直接显示英文、中文、数字、符号、图型
贮存数据不多，主要依靠数据库	贮存数据量大，是一维条码的几十到几百倍
保密性能不高	保密性高（可加密）
损污后可读性差	安全级别最高时，损污50%仍可读取完整信息
译码错误率约为百万分之二左右	误码率不超过千万分之一,可靠性极高

二维条码与磁卡等的比较

二维条码同磁卡、IC卡、光卡的比较

比较点	二维条码	磁卡	IC卡	光卡
抗磁力	强	弱	中等	强
抗静电	强	中等	中等	强
抗损性	强 可折叠 可穿孔 可切割	弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割	弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割	弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割
影印性	可	不可	不可	不可
传真性	可	不可	不可	不可
容量	1,100Byte	76Byte	3Kbyte	2Mbyte
成本	1元	10元	300元	500元

二维条码的适用范围
1．单证：公文单证、订购单、报关单、商业单证；
2．证照：护照、身份证、挂号证、驾驶执照、会员证、识别证；
3．仓储盘点：物流中心、仓储中心等的物品盘点；
4．物品追踪：会议资料、生产零件、客户服务、邮购运送、维修记录、危险物品、后勤补给、生态研究；
5．资料保密：商业机密、政治情报、军事机密、私人信函。

条码识别
　　条码识别是采用各种条码扫描器把编辑在条形码中的信息、数码等“识别”出来的技术、操作、过程。

条码扫描器种类
条码扫描器等种类很多，常见的有以下几类：
手持式条码扫描器
小滚筒式条码扫描器
平台式条码扫描器
其它：还有大幅面扫描用的大幅面条码扫描器、笔式条码扫描器、底片条码扫描器（注意不是平板条码扫描器加透扫，效果要好得多，价格当然也高）、实物条码扫描器（不是有实物扫描能力的平板条码扫描器，有点类似于数码相机），还有主要用于印刷排版领域的滚筒式条码扫描器等很多。

手持式条码扫描器
　　手持式扫描器是1987年推出的技术形成的产品，外形很像超市收款员拿在手上使用的条码扫描器一样。手持式条码扫描器绝大多数采用CIS技术，光学分辨率为200dpi，有黑白、灰度、彩色多种类型，其中彩色类型一般为18位彩色。也有个别高档产品采用CCD作为感光器件，可实现位真彩色，扫描效果较好。

小滚筒式条码扫描器
　　这是手持式条码扫描器和平台式条码扫描器的中间产品（这几年有新的出现，因为是内置供电且体积小被称为笔记本条码扫描器）这种产品绝大多数采用CIS技术，光学分辨率为300dpi，有彩色和灰度两种，彩色型号一般为24位彩色。也有极少数小滚筒式条码扫描器采用CCD技术，扫描效果明显优于CIS技术的产品，但由于结构限制，体积一般明显较大。
　　小滚筒式的设计是将条码扫描器的镜头固定，而移动要扫描的物品之条码标签通过镜头来扫描，运作时就象打印机那样，要扫描的物件必须穿过机器再送出，因此，被扫描的物体不可以太厚。这种条码扫描器最大的好处就是，体积很小，但是由于使用起来有多种局限，例如只能扫描薄薄的纸张，范围还不能超过条码扫描器的大小。

平台式条码扫描器
　　又称平板式条码扫描器、台式条码扫描器。目前在市面上大部分的条码扫描器都属于平板式条码扫描器，是主流。
　　这类条码扫描器光学分辨率在300dpi-8000dpi之间，色彩位数从24位到48位，扫描幅面一般为A4或者A3。平板式的好处在于像使用复印机一样，只要把条码扫描器的上盖打开，不管是书本、报纸、杂志、照片底片都可以放上去扫描，相当方便，而且扫描出的效果也是所有常见类型条码扫描器中最好的。

条码扫描器的接口：
条码扫描器的常用接口类型有以下三种：
　　(1)SCSI（小型计算机标准接口）：此接口最大的连接设备数为7个，通常最大的传输速度是40M/S，速度较快，一般连接高速的设备。在PC机上一般要另加SCSI卡，安装时注意硬件冲突。
　　(2)EPP（增强型并行接口）：一种增强了的双向并行传输接口，最高传输速度为1．5Mbps。无限制连接数目（只要你有足够的端口），设备的安装及使用容易。缺点是速度较低。此接口因安装和使用简单方便而在中低端对性能要求不高的场合应用比较广泛。
　　(3)USB（通用串行总线接口）：是一种最近几年刚开发出来的高速串行接口， USB1.1标准最高传输速度为12Mbps，并且有一个辅通道用来传输低速数据。USB2.0的条码扫描器速度可扩展到480M/s。具热插拔功能，即插即用。配置了此接口的条码扫描器将随着USB标准推广而逐渐普及。

条码扫描器内部结构和工作原理：
　　以常见的平板式条码扫描器为例，条码扫描器一般由光源、光学透镜、扫描模组、模拟数字转换电路加塑料外壳构成。它利用光电元件将检测到的光信号转换成电信号，再将电信号通过模拟数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。当扫描一副图像的时候，光源照射到图像上后反射光穿过透镜会聚到扫描模组上，由扫描模组把光信号转换成模拟数字信号（即电压，它与接受到的光的强度有关），同时指出那个像数的灰暗程度。这时候模拟-数字转换电路把模拟电压转换成数字讯号，传送到电脑。颜色用RGB三色的8、10、12位来量化，既把信号处理成上述位数的图像输出。如果有更高的量化位数，意味着图像能有更丰富的层次和深度，但颜色范围已超出人眼的识别能力，所以在可分辨的范围内对于我们来说，更高位数的条码扫描器扫描出来的效果就是颜色衔接平滑，能够看到更多的画面细节。

条码扫描器的分辨率：
　　条码扫描器的分辨率要从三个方面来确定：光学部分、硬件部分和软件部分。也就是说，条码扫描器的分辨率等于其光学部件的分辨率加上其自身通过硬件及软件进行处理分析所得到的分辨率。
　　光学分辨率是条码扫描器的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数，是指条码扫描器CCD（或者其它光电器件）的物理分辨率，也是条码扫描器的真实分辨率，它的数值是由光电元件所能捕捉的像素点除以条码扫描器水平最大可扫尺寸得到的数值。如分辨率为1200DPI的条码扫描器，往往其光学部分的分辨率只占400～600DPI。扩充部分的分辨率由硬件和软件联合生成，这个过程是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行数学填充所产生的（这一过程也叫插值处理）。
　　光学扫描与输出是一对一的，扫描到什么，输出的就是什么。经过计算机软硬件处理之后，输出的图像就会变得更逼真，分辨率会更高。目前市面上出售的条码扫描器大都具有对分辨率的软、硬件扩充功能。有的条码扫描器产品广告上写9600×9600DPI，这只是通过软件插值得到的最大分辨率。所以对条码扫描器来讲，其分辨率有光学分辨率（或称光学解析度）和最大分辨率之别。
　　我们说某台条码扫描器的分辨率高达4800DPI（这个4800DPI是光学分辨率和软件差值处理的总和），是指用条码扫描器输入图像时，在1平方英寸的扫描幅面上，可采集到4800×4800个像素点（Pixel）。1英寸见方的扫描区域，用4800DPI的分辨率扫描后生成的图像大小是4800Pixel×4800Pixel。在扫描图像时，扫描分辨率设得越高，生成的图像的效果就越精细，生成的图像文件也越大，但插值成分也越多。

条码扫描器的光电器件：
　　目前市场上条码扫描器所使用的感光器件主要有四种：光电倍增管，硅氧化物隔离CCD，半导体隔离CCD，接触式感光器件（CIS或LIDE），主流产品是两种CCD。
　　CCD的简单原理：CCD是数字耦合器件（digital-coupled device）的缩写。CCD是一种微型半导体感光器件，其成像原理类似于照相机，对印刷的条码图案进行成像，然后再译码。它是在一片硅单晶上集成了几千到几万个光电三极管，这些光电三极管分为三列，分别用红绿蓝色的滤色镜罩住，从而实现彩色扫描。两种CCD相比较，硅氧化物隔离CCD比半导体隔离CCD要好。简单的说是半导体的CCD三极管间漏电现象会影响扫描精度，用硅氧化物隔离会大大减小漏电现象（硅氧化物是绝缘体的），当然最好再加上温度控制，因为不管是半导体还是绝缘体，一般都是温敏的，导电性一般会随着温度升高而提高。但因为成本较高，市场上的硅氧化物隔离CCD 还比较少。

　　接触式感光器件，它使用的感光材料一般是我们用来制造光敏电阻的硫化镉，生产成本应该是较CCD低得多（市场上同等精度的CIS条码扫描器总是比CCD的条码扫描器便宜不少正是这个原因）。扫描距离短，扫描清晰度低甚至有的时候达不到标称值，温度变化比较容易影响扫描精度，这些正是这种条码扫描器的致命问题。
　　光电倍增管，感光材料主要是金属铯的氧化物。他的扫描精度，甚至受温度影响的程度和噪音等都是最好的，可价格也是最贵的。
　　一台条码扫描器的光电器件是决定其性能的重要因素，其它的如控制电路，软件等也很重要。我们在判断一款条码扫描器的性能到底如何时，只有靠实际操作和评测软件等方法来了解。

商业条码扫描器的选择
1．CCD扫描器的优势：
◇ 扫描器内无转动部分，寿命长
◇ 价格便宜
◇ 选择时的主要参数：
　　　景深 　优秀的CCD无须紧贴条码即可识读，而且体积适中，操作舒适。
　　　分辨率 低价CCD的分辨率较低，一般是指512像素，用于识读EAN，UPC等商业码也就够用了。中档CCD的分辨率是指1024像素，有些甚至达到2048像素，能分辨最窄条/空为0.1mm的条码。

2．激光手持式扫描器
　　有转镜式和颤镜式两种：
　　转镜式是采用高速马达带动一个棱镜组旋转，使二极管发出的单点激光变成一线。
　　颤镜式扫描器的扫描速度较低，一般为33次／秒，个别型号可以达到100次／秒。颤镜式的成本也较低。
　　在选择激光扫描器时，最重要的是扫描速度和分辨率，而景深并不关键。因为当景深加大时，分辨率会明显降低。优秀的手持激光扫描器应当是有高扫描速度，并在固定景深范围内有很高的分辨率。

3．全角度扫描器
　　也是一种激光扫描器.它通过光学系统使激光二极管发出的激光折射成多条扫描线，以达到全角度扫描的目的，主要是为了提高采集效率，减轻操作人员的劳动。
选择时的注意事项：　　
　　在一个方向上有多条平行线；
　　在某一点上有多条扫描线通过；
　　在一定的空间范围内各点的解读机率趋于一致。
能同时满足这三点的就是优秀扫描器。

条码打印
　　条码打印目前主要有两种方式：一种是专用条码打印机方式，一种是软件配合激光打印机方式。
　　条码打印机是一种专用设备，一般有热敏型和热转印型，使用专用的标签纸和碳带。条码打印机打印速度快，可打印特殊材料（PVC等），可外接切刀等进行功能扩展，但价格昂贵，使用维护较复杂，适合于需大量制作标签的专业用户使用。
　　应用激光打印机配合专门的条码标签设计打印软件方式可实现一机多用，且激光打印机精度高，图形表现能力强，可打印彩色标签。但其打印速度较慢，且可打印材料较少。

条码打印方式的选择
　　在需大量打印标签的地方，特别是工厂需在短时间内大量打印以及需要特殊标签（如PVC材料、防水材料）、需要即用即打（如售票处等）的地方，应选择条码打印机。
　　在标签打印量较少，且多为一次性打印的地方（如图书馆），应选择激光打印方式。
　　在一些小型商场、小型工厂等地方，两种方式都可选择。
　　也就是说，如果您经常大量打印标签，或对标签有特殊要求，且您的财力又允许，您应选择条码打印机；如您的标签打印量不很大，财力上又不想花费太多，您应选择激光打印机。利用软件和激光打印方式，不仅能满足您条码标签打印的需求，还能用它来制作名片、胸卡、打印信函签等。

条码在物流管理中的应用
条码的应用位置
条码在物流管理中，主要用在仓储管理环节。
　　用于货位、物品的标识
　　其它办公管理应用

应用条码的必要性
条码的生成和采集，是物流管理信息化的龙头。而物流管理信息化是企业全面信息化的龙头。应用了条码，对货品的管理才有可能进入信息化的范畴，从此，物流管理才一可能跟上信息时代的发展步伐。

给物流管理带来的好处
仓储管理人员的劳动强度大幅度降低
仓储操作中的出错率大幅度降低
物流管理成本明显降低
物流企业（部门）的生产效率显著提升
企业的全面信息化因而得到有力、持久地推动

在物流管理的哪些环节发挥作用
条码在物流管理的全过程都会发挥重要的，不可替代的作用，如：
入货时货品的核对
仓库管理中的一切操作，如摆货、拣货、盘库、出货、装车配送等
一切单据、报表、报告等