PDF417条码简介

PDF417是美国符号科技(Symbol Technologies, Inc.)发明的二维条码，发明人是台湾赴美学人王寅君博士，王博士於1984年毕业於国立交通大学资讯系，获得纽约州立大学石溪分校(University of New York at Stony Brook)电脑硕士和博士学位後，在1988年进入符号科技进行二维条码的研发工作，於1992年底推出PDF417，并於1989年至1992年间领导世界第一部二维条码雷射读码系统的开发。1993年3月作者正式将PDF417引进台湾，交由祥记资讯推广及研发相关套装软体(黄庆祥，1995)。

目前PDF417、Maxicode、Datamatrix同被美国国家标准协会 (American National Standards Institute, ANSI) MH10 SBC-8委员会选为二维条码国际标准制定范围，其中PDF417主要是预备应用於运输包裹与商品资料标签(Burnell, 1995)。PDF417不仅具有错误侦测能力，且可从受损的条码中读回完整的资料(Moore, 1994)，亦即「错误复原能力」，其错误复原率最高可达50%，如图8.1所列各种情形，皆可将资料复原。

图8.1 PDF417的错误复原能力

 

PDF417二维条码的结构

由於PDF417二维条码的容量较大，除了可将人的姓名、单位、地址、电话等基本资料进行编码外，还可将人体的特徵如指纹、视网膜扫瞄、及照片等个人纪录储存在条码中，这样不但可以实现证件资料的自动输入，而且可以防止证件的伪造，减少犯罪。PDF417已在美国、加拿大、纽西兰的交通部门的执照年审、车辆违规登记、罚款及定期检验上开始应用。美国并同时将PDF417应用在身分证、驾照、军人证上。此外墨西哥也将PDF417应用在报关单据与证件上，从而防止了仿造及犯罪。

PDF417是一个公开码，任何人皆可用其演算法而不必付费，因此是一个开放的条码系统。PDF417的PDF为可携性资料档(Portable Data File)的缩写，取其条码类似一个资料档，可储存较多资料，且可随身携带或随产品走而得名(Paclidis, 1992)。正如其名，每一个PDF码的储存量可高达1,108个文数字(Bytes)，若将数字压缩则可存放至2,729Bytes。

每一个PDF417码是由3~90横列堆叠而成，而为了扫瞄方便，其四周皆有静空区，静空区分为水平静空区与垂直静空区，至少应为0.020寸，如图8.2所示。

图8.2 PDF417码的结构

其中每一层都包括下列五个部份：

起始码。

左标区：在起始码後面，为一指示符号字元。

资料区：可容纳1~30个资料字元。

右标区: 在资料区的後面，为一指示符号字元。

结束码：在横列之最右边。

除了起始码和结束码外，左标区、资料区和右标区的组成字元皆可称为字码 (Codeword)，每一个字码由17个模组(Modules)所构成，每一个字码又可分成4线条(或黑线)及4空白(或白线)，每个线条至多不能超过6个模组宽。每个417码因资料大小不同，其行数及每行的资料模组数与字码数都可以从1至30不等。字码的组成如图8.3所示。

图8.3 PDF417字码的组成

 

PDF417二维条码的尺寸

也因为符号的组合较有弹性，每一个PDF417二维条码可因应不同的实体设备印成不同的长宽比例与密度，以适应印刷条件及扫瞄条件的要求。其中每个模组宽X是PDF417码中最重要的尺寸之一，X值的最小限制为0.0075英寸(约0.191mm)，在同一个条码符号中，X的值是固定不变的。

PDF417的最小高度与长度可由下列算式算出：　

W＝ (17C＋69)X＋ 2Q

H ＝ R ×Y＋ 2Q

其中：

W= 条码宽度，H=条码高度，X=条码模组宽，Y=层数

C=每层符号字元的总数(含左右标区)，R=层高，Q=静空区大小

 

PDF417二维条码的错误纠正能力 

PDF417二维条码的一个重要特性是其自动纠正错误的能力较高，不过PDF417的错误纠正能力与每个条码可存放的资料量有关，PDF417码将错误复原分为9个等级，其值从0到8，级数愈高，错误纠正能力愈强，但可存放资料量就愈少，一般建议编入至少10%的检查字码。资料存放量与错误纠正等级的关系如表8.1所示。表8.2则建议不同的字数所适用的错误纠正等级。

表8.1 可存放资料量与错误纠正等级对照表

错误纠正等级	纠正码数	可存资料量(位元)
自动设定	64	1024
0	2	1108
1	4	1106
2	8	1101
3	16	1092
4	32	1072
5	64	1024
6	128	957
7	256	804
8	512	496

表8.2 PDF417的建议错误纠正等级

资料字码数	错误纠正等级
1~40	2
40~160	3
161~320	4
321~863	5

如前所述，错误纠正等级涉及拒读错误(E错误)与替代错误(T错误)两种错误类型。无论使用哪一种条码机都有一定的精密度极限，造成线条和空白的宽度与理想宽度间必有偏差存在，条码扫瞄设备能够读出解码演算法所允许范围内的不精确条码符号，目前标准中规定X的值最小为0.0075英寸(约0.191mm)，此一限制同时反映出目前标准设备的技术现状。综合本节所讨论，PDF417的特性如表8.3所示。

表8.3 PDF417的特性

项目	特性
可编码字元集	8位二进制资料，多达811800种不同的字元集或解释
类型	连续型，多层
字元自我检查	有
尺寸	可变 高：3~90层 宽：1~30栏
读码方式	双向可读
错误纠正字码数	2~512个
最大资料容量	安全等级为0， 每个符号可表示1108个位元