【物联网】矩阵式二维条码 介绍

一、QR Code条码

QR Code是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，它除具有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信息、保密防伪性强等优点外，还具有以下特点：

• 超高速识读：QR Code码的超高速识读特性，使它适宜应用于工业自动化生产线管理等领域。
• 全方位识读：QR Code具有全方位（360°）识读特点。 能够有效地表示中国汉字、日本汉字。
  

1、QR Code 与Data Martix和 PDF 417的比较

2、编码字符集

• 数字型数据（数字0-9）；
• 字母数字型数据（数字0-9；
• 大写字母A-Z；
• 9个其他字符：space ，$， %， *， +， -， .， /， ：）；
• 8位字节型数据；
• 日本汉字字符；
• 中国汉字字符（GB 2312《信息交换用汉字编码字符集基本集》对应的汉字和非汉字字符）。

3、QR CODE 基本特性

4、QR CODE 符号结构
每个QR Code码符号由名义上的正方形模块构成，组成一个正方形阵列，它由编码区域和包括寻像图形、分隔符、定位图形和校正图形在内的功能图形组成。

符号版本和规格
QR Code码版本共有40种规格，分别为版本1、版本2、…、版本40。

寻像图形

寻像图形包括三个相同的位置控测图形，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在三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。
位置探测图形的模块宽度比为1：1：3：1：1。

分隔符

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，它全部由浅色模块组成。

定位图形

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/浅模块交替组成，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，符号的第六行。垂直定位图形位于左侧的两个位置探测图形之间，符号的第六列。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。

校正图形

每个校正图形可看作是三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，在模式2的符号中，版本2以上(含版本2)的符号均有校正图形。

编码区域

编码区域包括表示数据码字、纠错码字、版本信息和格式信息的符号字符。

空白区

空白区为环绕在符号四周的四个模块宽的区域，其反射率应与浅色模块相同.

5、码字符号的表示
码字在矩阵中的布置
符号字符表示

在QR Code码符号中有两种类型的符号字符：规则的和不规则的。它们的使用取决于它们在符号中的位置以及与其他符号字符和功能图形的关系。

功能图形的布置

按照与使用的版本相对应的模块数构成空白的正方形矩阵，在寻像图形、分隔符、定位图形以及校正图形相应的位置，填入适当的深色、浅色模块。

二、Data Matrix条码

Data Matrix 主要用于电子行业小零件的标识。Data Matrix是一种矩阵式二维条码。它有两种类型，即ECC000-140和ECC200。ECC000-140具有几种不同等级的卷积纠错功能；而ECC200则使用Reed-Solomon纠错。

1、Data Matrix特性

2、Data Matrix符号结构
每个Data Matrix符号由规则排列的方形模块构成的数据区组成。在较大的ECC200符号中，数据区由校正图形分隔。数据区的四周由寻像图形包围，寻像图形的四周则由空白区包围。
寻像图形：

寻像图形是数据区域的一个周界，为一个模块宽度。两条邻边（左边的和下面的）为暗实线，形成了一个L型边界，主要用于限定物理尺寸、定位和符号失真。

符号尺寸和容量：

ECC000-140符号有奇数行和奇数列。符号是方阵形，尺寸从9×9至49×49，不包括空白区。ECC200符号有偶数行和偶数列。有些符号是正方形的，尺寸从10×10至144×144，不包括空白区。有些是长方形的，尺寸从8×18至16×48，不包括空白区。

三、Maxi Code 条码

一种固定长度（尺寸）的矩阵式二维条码，它由紧密相连的平行六边形模块和位于符号中央位置的定位图形组成。
Maxicode符号共有7种模式（包括两种作废模式）。可表示全部ASCII字符和扩展ASCII字符。

1、 Maxicode条码的特性

2、Maxicode基本特征
编码字符集

Maxi code 符号的默认字符集允许对256个国际字符编码；
数字压缩允许在6个码字中有9个被压缩的数字；
为达到代码转换和其它控制目的，可使用多种符号控制字符。

字符集

Maxi code符号的字符集共有64个码字。
码字的范围为0－63，二进制表示为000000 － 111111。在每个符号字符中，最高有效位是编号最低的模块。

Maxi Code符号码字的表示

每个码字由６个六边形的模块组成。 每个模块表示一个二进制位，深色模块表示“1”，浅色模块表示“0”。
通常６个模块排列成３层，顺序为从右上至左下，上图是所示典型的符号字符模块。 由于Maxi code符号的特殊结构，符号字符1－9 和137－ 144 具有特殊的排列形式，见图 。

符号尺寸

每个Maxi code符号共有884个六边形模块组成，它们分33层围绕着中央寻像图形。每一层最多包含30个模块；
包括空白区在内，名义尺寸为宽28.14mm×高26.91mm；
用于表示数据编码和纠错的模块共有864个（144个符号字符号），另有两个模块没有使用； 非数据辅助操作 每个条码符号有18个模块用于定位；
中央寻像图形相当于90个模块。

最大数据容量

数字字母型字符93个； 数字字符138个。

纠错：

每个Maxi code符号有50或66个纠错码字。

类型：

矩阵式二维条码。

独立定位：

可以。

3、Maxi code附加特征
Maxi code固有的或可选的附加特征

寻像图形（固有）：Maxi code具有一个唯一的中央寻像图形，为3个黑色的同心圆，用于扫描定位。
纠错（固有）：Maxicode有纠错码字，它通过Reed-Solomon纠错算法计算得到。
模式（固有）：Maxi code共有7种模式。
扩充解释（可选）：Maxi code可以表示其他字符集的字符。
结构化追加（可选）：允许数据文件以最多8个Maxi code符号表示。

4、Maxi code符号结构
每个Maxi code符号有一个中央寻像图形，四周成正方形排列着由六边形模块组成的层。符号共有33层，每层分别由30个或29个模块组成。符号四周应有空白区。
寻像图形

寻像图形由3个同心圆构成暗带及其相间的明带组成。寻像图形的中央为一个虚拟模块。中央寻像图形及其周围的排列情况见图。

定位图形

定位的信息由6组以3个模块组成的图形给出，定位图形的精确位置见图。

四、Code one条码

Code one是一种用成像设备识别的矩阵式二维条码。Code one符号中包含可由快速线性探测器识别的识别图案。每一模块的宽和高的尺寸为X。
Code one符号共有10种版本及14种尺寸。最大的符号，即版本B，可以表示2218个数字字母型字符或3550个数字，以及560个纠错字符。Code one 可以表示全部256个ASCII字符，另加4个功能字符及1个填充字符。
Code one版本A、B、C、D、E、F、G、H为一般应用而设计，可以表示较大的数据长度范围。Code one的版本S和T有固定高度，这两种版本各有3种子版本，它们是
S-10，S-20，S-30，T-16，T-32与T-48。
S-10

T-16

1、 Code one条码的特性

五、汉信码

汉信码是由中国物品编码中心自主研发的，具有自主知识产权的一种二维条码，是国家“十五”重要技术标准研究专项——《二维条码新码制开发与关键技术标准研究》课题的研究成果。汉信码的研制成功有利于打破国外公司在二维条码生成与识读核心技术上的商业垄断，降低我国二维条码技术的应用成本，推进二维条码技术在我国的应用进程。
汉信码在汉字表示方面，支持GB 18030大字符集，汉字表示信息效率高，达到了国际领先水平。汉信码具有抗畸变、抗污损能力强，信息容量高的特点，达到了国际先进水平。

1、汉信码主要特点

信息容量大

汉信码可以用来表示数字、英文字母、汉字、图像、声音、多媒体等一切可以二进制化的信息，并且在信息容量方面远远领先于其他码制。

具有高度的汉字表示能力和汉字压缩效率

汉信码支持GB18030中规定的160万个汉字信息字符，并且采用12比特的压缩比率，每个符号可表示12~2174个汉字字符。

编码范围广

汉信码可以将照片、指纹、掌纹、签字、声音、文字等凡可数字化的信息进行编码。

支持加密技术

汉信码是第一种在码制中预留加密接口的条码，它可以与各种加密算法和密码协议进行集成，因此具有极强的保密防伪性能。

抗污损和畸变能力强

汉信码具有很强的抗污损和畸变能力，可以被附着在常用的平面或桶装物品上，并且可以在缺失两个定位标的情况下进行识读。

修正错误能力强

汉信码采用世界先进的数学纠错理论，采用太空信息传输中常采用的Reed-Solomon纠错算法，使得汉信码的纠错能力可以达到30%。

可供用户选择的纠错能力

汉信码提供四种纠错等级，使得用户可以根据自己的需要在8%、15%、23%和30%各种纠错等级上进行选择，从而具有高度的适应能力。

容易制作且成本低

利用现有的点阵、激光、喷墨、热敏/热转印、制卡机等打印技术，即可在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出汉信码。由此所增加的费用仅是油墨的成本，可以真正称得上是一种“零成本”技术。

条码符号的形状可变

汉信码支持84个版本，可以由用户自主进行选择，最小码仅有指甲大小。

外形美观

汉信码在设计之初就考虑到人的视觉接受能力，所以较之现有国际上的二维条码技术，汉信码在视觉感官上具有突出的特点。

2、汉信码基本特性
编码字符集

数据型数据(数字0-9)；
ASClI字符集；
二进制数据(包括图像等其他任意二进制信息)；
支持GBl8030大汉字字符集的字符。

数据表示

深色模块表示二进制1，浅色模块表示二进制0。

符号规格(不包括空臼区)

23 x23模块到189x189模块(版本1到84,每一版本符号比前一版本符号每边增加2个模块)。

纠错的选择：四种纠错等级,可恢复的码字比例为:

L1 8%；
L2 15%；
L3 23%；
L4 30%

3、汉信码符号结构
每个汉信码符号是由n×n个正方形模块组成的一个正方形阵列构成，整个正方形的码图区域由信息编码区与功能图形区构成，其中功能图形区主要包括寻像图形、寻像图形分割区与校正图形。功能图形不用于数据编码。码图符号的四周为3模块宽的空白区。

符号版本和规格

汉信码符号共有84种规格，分别为版本1、版本2、……. 版本84。
版本1的规格为23模块×23模块；版本2为25模块×25模块。依此类推，每一版本符号比前一版本每边增加2个模块，直到版本84，其规格为189模块×189模块。

寻像图形

汉信码图的寻像图形为四个位置探测图形，分别位于符号的左上角、右上角、左下角和右下角，如图所示。各位置探测图形形状相同，只是摆放的朝向不同，位于右上角和左下角的寻像图形摆放朝向相同，位于右下角和左上角的寻像图形摆放朝向相反。位置探测图形大小为7×7个模块，整个位置探测图形可以理解为将3×3个深色模块，沿着其左边和上边外扩1个模块宽的浅色边，后继续分别外扩1模块宽的深色边、一个模块宽的浅色边、一个模块宽的深色边所得。其扫描的特征比例为l:1:1:1:3和3:1:1:1:1。识别组成寻像图形的4个位置探测图形，可以明确地确定视场中符号的位置和方向。

寻像图形分割区

在每个位置探测图形和编码区域之间有宽度为1个模块的寻像图形分割区,它是一个由两个宽为1个模块,长为8个模块的浅色模块矩形垂直连接成的“L”形图形,如图所示。

校正图形

汉信码的校正图形是一组由黑白相邻边组成的阶梯形的折线，以及排布于码图四个边缘上的2×3(5个浅色,1个深色)个模块组成的辅助校正图形，如图所示。整个校正图形的排布分为两种情况，其中码图最左边与最下边区域的校正折线长度是一个特殊值r，而剩余区域的校正折线则是平均分布，宽度为k。对不同版本的码图，其校正图形的排布各有差异，各版本校正折线的r与k的值以及平分为k模块宽的个数m满足关系:码图宽度
n=r+m·k，而对于版本小于3的码图，则没有任何校正图形，在码图的4个边缘上,在校正图形交点和相邻码图顶点之间以及相邻校正图形交点之间，排布2×3模块大小的辅助校正图形，其中一个模块为深色，其余5个模块为浅色。

功能信息区域

功能信息区域是指4个寻像图形分割区与内部码区之间的一个模块宽的区域，每个功能信息区域的模块大小为17个，总共的功能信息区容量为17×4 =68。其中功能信息所包含的内容有：版本信息，纠错等级，掩模方案。其中版本信息、纠错等级、掩模方案分别用8位、2位、2位二进制数来表示，共计12位，用Reed-Solomon(7,3,2)编码进行功能信息的纠错。

编码区域

信息编码区域的内容主要包括数据码字、纠错码字和填充码字。

空白区

空白区为环绕在码图符号四周的3个模块宽的区域，空白区模块的反射率应与码图符号中的浅色模块相同。

六、龙贝码

龙贝二维矩阵码，英文全称是Lots Perception Matrix Code；简称：龙贝码（LP code）。“LP”是英文“Lots Perception”的缩写，取义“大容量的感知”，释义龙贝码是大数据容量的矩阵码。龙贝码是我国第一个完全自主原创的、唯一拥有底层核心算法国际发明专利的全新二维码制。
北京龙贝世纪科技股份有限公司拥有龙贝码全部知识产权。
龙贝码是存储容量最大的二维码，目前单一符号的数据容量已经超过300K字节。龙贝码所采用独创的特殊掩模加密算法，可以对存储数据进行高达2的8960次方重加密，所以信息更安全；
龙贝码是全信息二维矩阵符号系统，可以存储包括视频、声音、指纹、图片、文字、URL地址等在内的更多种类的信息。
龙贝码是目前全球范围内唯一可以变形的码制图形符号；龙贝码还具备对数据分级授权识读的技术能力。

优势1：高安全性加密
龙贝码具备高安全性加密功能，被称为零破解概率。
优势2：信息容量超大
龙贝码拥有超强的信息密度,信息容量大于300KB。
优势3：无版本限制
龙贝码是全球目前唯一的全信息码制，不受形状和版本的限制。
优势4：超强纠错能力
龙贝码可以有效地克服对现有二维码抗畸变（如透视畸变、扫描速度畸变、球形畸变和凹凸畸变等）能力差的问题，这些全方位同步信息可以有效地用来指导对各种类型畸变的校正和图像的恢复，因此具有超强识读和纠错能力。
用户可自定义纠错等级，纠错能力超过50%。
优势5：码符可变形
龙贝码首创并唯一实现码符外形可变，充分适应载体介质的特征，码符尺寸及外形比例可以根据用户需求任意调整。