二維條碼技術的起源

日常見到的印刷在商品包裝上的條碼，是普通條碼，這種普通的一維條碼自本世紀70年代初期問世以來，很快得到了普及並廣泛應用到工業、商業、國防、交通運輸、金融、醫療衛生、郵電及辦公室自動化等領域。
但是由於一維條碼的信息容量很小，如商品上的條碼僅能容納13位的阿拉伯數字，更多的描述商品的信息只能依賴數據庫的支持，離開了預先建立的數據庫，就沒法存取資訊，因而條碼的應用範圍受到了一定的限制。

二維條碼與磁卡，IC卡，光卡比較, 具有多種優點

具有抗損性，複製性高及方便(可影印,傳真)，生產方便, 便宜 四大特色。

二維條碼與一維條碼的區別

超級市場的條碼,都是一維條碼,其原理是利用條碼的粗細 及黑白線條來代表資料,當拿掃瞄器來掃瞄一維條碼, 即使將條碼上下遮住一部分,其所掃瞄出來的資料都 是一樣,所以一維條碼上下沒有義意,只有左右的粗 細及黑白線條有意義,故稱一維條碼,一維條碼上 下高度,只是為使用者掃瞄方便而已.
二維條碼除了左右的粗細及黑白線條有意義外,上下的黑點也有意義,由於左右上下的線條皆有意義,故 可存放的資料量就比較大.

二維條碼與一維條碼的比較

二維條碼儲存量大、安全性高、具追蹤性、高效益比、抗磨損性及讀取率高。這些特性是一維條碼所沒有的。就二維條碼與一維條碼之不同，編製下表供做參考。

二維條碼的應用範圍

1995為二維條碼的國際標準年，美國電子工業聯誼會(EIA)條碼委員會(MH10 SBC-8)在國家標準協會(ANSI)的支持下宣布二維條碼可以應用在三大範圍：

• 高速搜尋及追蹤(HIGH SPEED SORTATION AND TRACKING)
• 紙上電子資料交換(PAPER EDI)
• 出貨進貨訊(SHIPPING/RECEIVING INFORMATION)

美國條碼委員會發展出二維條碼在流通業的應用標準
(Two-Dimensional Symbols for Use With Unit Loads and Transport packages)
建議內容如下：

• 進貨及出貨單用PDF417 二維條碼，如船運公司的艙單(ANSI MH10.8 shipping label)
• 電子資料交換(EDI)的訊息及相關文件用PDF417 二維條碼
• 輸送帶上產品搜尋及追蹤採用MaxiCode(二維條碼)

如今已有新完成的二維條碼標準草案(ANSI/EIA PN3132) 整合在各行業的需求。

二維條碼應用層面包括

• 表單： ?採購單、出貨單、進出口報單、各種商業表單之傳送，可利用電腦之「自動辨識」達到資料「自動輸入」的效果，避免資料重覆輸入，降低資料處理成本。
  
  
  1. 證照： 身分証、掛號証、駕照、會員証、識別証等証件，可讓「資訊隨著產品走」，隨時 隨地將証件資料內容「自動輸入」電腦，例如旅館登記、會客登記、急診掛號等。
     
     
  2. 盤點: 倉儲中心、物流中心、聯勤中心等貨品財產設備之自動盤點。
     
     
  3. 追蹤：公文書、生產零件、客戶服務、郵購、維修記錄、危險物品、後勤補給、生態研究 (鳥類,魚類) 畜牧業,農業的產地來源….等自動追蹤。
     
     
  4. 保密：商業經濟情報、政治情報、軍事情報、私人情報等機密資料之傳真影印及及傳遞。
     
  5. 醫療業: 主要為了將含有檢驗報告及檢驗樣本之電子醫囑（Electronic Ordering）能夠同步配.解決醫療檢驗工作愈來愈繁重的問題，改善現有資訊網路的傳輸問題醫療資訊網路（DONAET）二維條碼可視為救命條碼

二維條碼優點

包括儲存量大,抗損性強,影印性高,傳真 性強,正確性高,成本便宜等優點:

• 儲存量大
  二維條碼可儲存較多的資料,故條碼本身即是一個小型檔 案,可發揮資訊隨著產品走,分散式資料庫,Paper EDI等資 訊管理的新觀念
  
  
• 抗損性強
  大部份的二維條碼皆具有自動糾正錯誤的能力,故條碼 抗損性強,臺語稱為粗勇

PDF417

是美國符號科技(Symbol Technologies,Inc.)發明的二維條碼, 發明人是一位台灣去的中國人王寅君博士, 王博士於1984年畢業於國立交通大學資訊系, 1987年及1989年先後獲得紐約州立大學石溪分校(University of New York at Stony Brook)的電腦碩士和博士，1988年進入符號科技進行二維條碼的研發工作,PDF417即是其博士論文的直接應用;1989年至1992年,王博士在符號科技擔任高級經理期間,領導一批工程師開發成功世界第一部二維條碼雷射讀碼系統.

PDF417的PDF是可攜資料檔(Portable Data File)的縮寫，取其條碼類似一個資料檔，可儲存較多資料，且可隨身攜帶或隨產品走而得名。 417則是此二維條碼的編碼方式，就是(n,k)編號方式，n為17， k為4， n代表PDF417的每個字碼(Codeword)包含17個模組(Modules); k代表這17個模組是由4個線條(Bar)及4個空白(Space)組成，每個線條最多不能超過6個模組。

• 信息容量大
  根據不同的條空比例每平方英寸可以容納250到1100個字符。在國際標準的證卡有效面積上(相當於信用卡面積的2/3，約為76mm*25mm), PDF417條碼可以容納1848個字母字符或2729個數字字符，約500個漢字信息。這種二維條碼比普通條碼信息容量高幾十倍。
• 每個條碼有3 - 90行，每一行有一個起始部分、數據部分、終止部分。它的字符集包括所有128個字符，最大數據含量是1850個字符。
• 編碼範圍廣
  PDF417條碼可以將照片、指紋、掌紋、簽字、聲音、文字等…凡可數字化的信息進行編碼。
• 保密、防偽性能好
  PDF417條碼具有多重防偽特性，它可以採用密碼防偽、軟件加密及利用所包含的信息如指紋、照片等進行防偽，因此具有極強的保密防偽性能。
• 譯碼可靠性高
  普通條碼的譯碼錯誤率約為百萬分之二左右，而PDF417條碼的誤碼率不超過千萬分之一，譯碼可靠性極高。
• 修正錯誤能力強
  PDF417條碼採用了世界上最先進的數學糾錯理論，如果破損面積不超過50％，條碼由於沾污、破損等所丟失的信息，可以照常破譯出丟失的信息。
• 容易製作且成本很低
  利用現有的點陣、激光、噴墨、熱敏/熱轉印、制卡機等打印技術，即可在紙張、卡片、PVC、甚至金屬表面上印出PDF417二維條碼。由此所增加的費用僅是油墨的成本，因此人們又稱PDF417是「零成本」技術。

Data Matrix

由黑色及白色的方格組成. 內存的資料可以是文字及未符. 資料可由幾個bytes到2k bytes, 面積大小由資料多小而變更, 如有部份損耗仍然可以完整解讀資料. Data Matrix 最多可儲存2,335英文字母.? 細小的方格組成一小組, 幾個小組組成為完整的條碼, 白色小格為=0, 黑色小格為=1.
DataMatrix 二???原名Datacode，由International Data Matrix-ID Matrix於1989年研究成功是以最小的面積存放最大的資料, Data Martix是現時最小尺寸的條碼, 適用於細小零件，及直接印刷在產品上。

Data Matrix可分?ECC000-140与ECC200?种?型，ECC000-140具有多种不同等?的???正功能，而ECC200?透?Reed-Solomon演算法?生多?式?算出???正?，其尺寸可以依需求印成不同大小，但采用的???正??与尺寸配合，由於其演算法??容易，且尺寸?有?性，故一般以ECC200??普遍，本?也?介?ECC200?格的Data Matrix二????，以下所?的Data- Matrix二???事?上都是指ECC200而言。

? Data Matrix二???的外?
如?所示，Data Matrix二???的外?是一?由?多小方格所?成的正方形或?方形符?，其??的?存是以?色与深色方格的排列?合，以二位元?(Binary-code)方式???，故??可直接?取其?料?容，而不需要如??一???的符??映表(Character Look-up Table)。深色代表 “1”，?色代表 “0”，再利用成串(String)的?色与深色方格?描述特殊的字元??，?些字串再列成一?完成的矩?式?，形成DataMatrix二????，再以不同的印表机印在不同材?表面上。由於Data Matrix二???只需要?取?料的20%即可精确辨?，因此很适合?用在??容易受?的?所，例如印在暴露於高?、化?清洁?、机械??等特殊?境的零件上。
Data Matrix二???的尺寸可任意?整，最大可到14平方英寸，最小可到0.0002平方英寸，??尺寸也是目前一?与二???中最小的，因此特?适合印在?路板的零?件上。另一方面，大多?的??的大小与?入的?料量有??的?系，但是Data Matrix二???的尺寸与其?入的?料量?是相互?立的，因此它的尺寸比?有?性。 此外，DataMatrix二???最大?存量?2,000bytes，自??正??的能力?低，只适用特?的CCD?瞄器?解?。

Data Matrix二???的?构

1. 特性: 可??字元集包括全部的ASCII字元及?充ASCII字元，共256?字元。
2. ??大小(不包括空白?)：10×10 ~ 144×144
3. ?料容量：235?文?字?料，1556?8位元?料，3116??字?料。
4. ???正：透?Reed-Solomon演算法?生多?式?算?得???正?。不同尺寸宜采用不同?量的???正?。
   

基本?构
每?Data Matrix二???符?由??排列的方形模?构成的?料??成，?料?的四周由定位?形(Finder Pattern)所包?，定位?形的四周?由空白?包?，?料?再以排位?形(Alignment Patterns)加以分隔。
定位?形
定位?形是?料?域的一?周界，?一?模??度。其中?????暗??，主要用於限定物理尺寸；定位和符?失真。另????由交替的深色和?色模??成，主要用於限定符?的?元?构，但也能?助确定物理尺寸及失真。
符?尺寸
ECC000-140符?有奇?行与奇?列。符?外??一方形矩?，尺寸?9×9至49×49，不包括空白?。?些符?可透?右上角深色方格??出?。
ECC200符?有偶?行与偶?列。有些符?是正方形，尺寸?10×10至144×144，不包括空白?。有些是?方形，尺寸?8×18至16×48，不包括空白?。所有的ECC200符?都可以透?右上角?色方格??出?。

?料表示方法
Data Matrix二???按以下步??表示?料：
?料??
先分析要表示的?料，?取合适的??方案，按所?定的方案??料流??字?流，并加入必要的填字，如果使用者未?定矩?寸，???取能?足要存放?料的最小尺寸。DataMatrix二???共有6种??方案，即6种字?集，?表10.1。
Data Matrix二???的??方案与相??之字元集

Maxicode

Maxicode是一種中等容量、尺寸固定的矩陣式二維條碼，它由緊密相連的六邊形模組和位於符號中央位置的定位圖形所成。 Maxicode是特別為高速掃瞄而設計，主要應用於包裹搜尋和追蹤上。
Maxicode的基本特徵有(1)外形近乎正方形(2)符號大小固定(3)定位圖形(4)資料欄位劃分成兩大部分(5)共有7種模式(模式0~模式6)。

AZTEC CODE

是一種矩陣式的條碼,抗損性與資料保密性高，條碼的儲存量可編碼3000字元, 使用者能自行設定其錯誤糾正能力，使磨損率達50%的條碼能正確地讀出內容。

QR Code

QR碼是一種矩陣碼，1994年由日本Denso-Wave公司發明。QR是英文Quick Response的縮寫，即快速反應的意思，源自發明者希望QR碼可讓其內容快速被解碼。QR碼常見於日本，並為目前日本最流行的二維空間條碼。QR碼比一維條碼可儲存更多資料，亦無需像普通條碼般在掃描時需直線對準掃描器。

QR碼呈正方形，只有黑白兩色。在4個角落的其中3個，印有較小，像「回」字的的正方圖案。這3個是供解碼軟體作定位用的圖案，使用者無需對準，無論以任何角度掃描，資料仍可正確被讀取。

日本QR碼的標準JIS X 0510在1999年1月發佈，而對應的ISO國際標準ISO/IEC18004，則在2000年6月獲得批准。根據Denso Wave公司的網站資料，QR碼是屬於開放式的標準，QR碼的規格公開，而由Denso Wave公司持有的專利權益，則不會被執行。
QR碼的原本是在汽車製造廠為追蹤零件而設，今日QR碼已廣泛被採用於各行各業的存貨管理。使用者亦可透過設有RS-232C界面的個人電腦及解碼程式，連接掃描器取得QR碼中的資料，對存貨管理等企業應用甚為適合。

• 日本的流動通訊商: 最早設有QR碼閱讀功能的手提電話是J-PHONE(今Vodafone)的J-SH09。現在日本很多的手機都已配置解讀QR Code的功能，只要用手機的鏡頭當作素描器，拍一張照片，有關的資料就會顯示在手機上。因此現在日本很多平面廣告都有印上QR Code，記錄了與產品有關的資訊(如網址)，方便讀者可以不需要用紙筆抄下，也不再需要用手機每個字母輸入。如果手機有上網功能的話，拍下QR Code後更可以即時上網溜覽，方便得很。
• 廣告宣傳: 以QR碼儲存商店地址及網址，在日本的雜誌及廣告上越來越流行。
• 名片: 上加入QR碼亦逐漸成為趨勢，並使把新相識者的個人資料輸入手提電話的工作變得更簡單。
• 零售消費: 使用相機手機掃瞄例如車站海報、商店型錄等地方的QR條碼之後，就能夠連上條碼所在的產品網頁了解訂購與人物資訊，或撥打電話號碼讓使用者取得該商品的優惠。而大型的日本網站如Yahoo等也有應用QR碼，為消費者提供網址及優惠等資訊。
• 公共事務: 在日本許多公共汽車站牌都已增加上QR碼，乘客只需用手機閱讀解碼，就可以及時獲得該站牌的路線與班車時刻資訊。
• 日本那邊更有人用QR Code來寫Blog呢!! 真有創意!!