二维码设计与应用

一、简介

二维条码/二维码（dimensional barcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础 二维码：QR码的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。在许多种类的二维条码中，常用的码制有：Data Matrix，Maxi Code，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K 等，QR码是1994年由日本Denso-Wave公司发明。QR来自英文「Quick Response的缩写，即快速反应的意思，源自发明者希望QR码可让其内容快速被解码。QR码最常见于日本、韩国;并为目前日本最流行的二维空间条码。

二、二维码的编码技术原理

二维码可以分为堆叠式/行排式二维码和矩阵式二维码。堆叠式/行排式二维码形态上是由多行短截的一维码堆叠而成;矩阵式二维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。

（一）堆叠式/行排式二维码

行排式二维码（又称：堆积式二维码或层排式二维码），其编码原理是建立在一维码基础之上，按需要堆积成二行或多行。它在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维码的一些特点，识读设备与条码印刷与一维码技术兼容。但由于行数的增加，需要对行进行判定、其译码算法与软件也不完全相同于一维码。有代表性的行排式二维码有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49，是1987年由 David Allair 博士研制，Intermec 公司推出的第一个二维码。

Code 49条码

Code 49是一种多层、连续型、可变长度的条码符号，它可以表示全部的128个ASCII字符。每个Code 49条码符号由2到8层组成，每层有18个条和17个空。层与层之间由一个层分隔条分开。每层包含一个层标识符，最后一层包含表示符号层数的信息。

Code 16K码

Code 16K条码是一种多层、连续型可变长度的条码符号，可以表示全ASCII字符集的128个字符及扩展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一个16层的Code 16K符号，可以表示77个ASCII字符或154个数字字符。Code 16K通过唯一的起始符/终止符标识层号，通过字符自校验及两个模107的校验字符进行错误校验。

（二）矩阵式二维码

短阵式二维码（又称棋盘式二维码）它是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点（方点、圆点或其他形状）的出现表示二进制“1”，点的不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵式二维码所代表的意义。矩阵式二维码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理码制。具有代表性的矩阵式二维码有：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。在目前几十种二维要码中，常用的码制有：PDF417二维码，Datamatrix二维码，Maxicode二维码，QR Code，Code 49，Code 16K，Code one等，除了这些常见的二维码之外，还有Vericode条码、CP条码、Codablock F条码、田字码、Ultracode条码，Aztec条码。

三、二维码的应用及发展前景

二维码可以被广泛应用于各个行业，如，物流业、生产制造业、交通、安防、票证等行业，由于各行业特性不同，二维码被应用于不同行业的不同工作流程中。目前，二维码在应用比较广泛的几个行业的具体应用如下：

1.物流行业应用

二维码在物流行业的应用主要包括四个环节。第一，入库管理：入库时识读商品上的二维码标签，同时录入商品的存放信息，将商品的特性信息及存放信息一同存入数据库，存储时进行检查，看是否是重复录入。第二，出库管理：产品出库时，要扫描商品上的二维码，对出库商品的信息进行确认，同时更改其库存状态。第三，仓库内部管理：在库存管理中，一方面二维码可用于存货盘点，另一方面二维码可用于出库备货。第四，货物配送：配送前将配送商品资料和客户订单资料下载到移动终端中，到达配送客户后，打开移动终端，调出客户相应的订单，然后根据订单情况挑选货物并验证其条码标签，确认配送完一个客户的货物后，移动终端会自动校验配送情况，并做出相应的提示。

2.生产制造业

以食品的生产为例，二维码在食品的生产与流通过程中的应用主要在三个环节。第一，原材料信息录入与核实：原材料供应商在向食品厂家提供原材料时，将原材料的原始生产数据制造日起、食用期限、原产地、生产者、遗传基因组合的有无、使用的药剂等信息录入到二维码中并打印带有二维码的标签，粘贴在包装箱上后交与食品厂家。第二，生产配方信息录入与核实：在根据配方进行分包的原材料上粘贴带有二维码的标签，其中含有原材料名称、重量、投入顺序、原材料号码等信息。第三，成品信息录入与查询：在原材料投入后的各个检验工序，使用数据采集器录入检验数据;将数据采集器中记录的数据上传到电脑中，生成生产原始数据，使用该数据库，在互联网上向消费者公布产品的原材料信息。

3.安防类应用

由于二维码具有可读而不可改写的特性，也被广泛应用于证卡的管理。将持证人的姓名、单位、证件号码、血型、照片、指纹等重要信息进行编码，并且通过多种加密方式对数据进行加密，可有效地解决证件的自动录入及防伪问题。此外，证件的机器识读能力和防伪能力是新一代证件的标志。

4.交通管理应用

二维码在交通管理中的应用主要应用环节有：行车证驾驶证管理、车辆的年审文件、车辆的随车信息、车辆违章处罚、车辆监控网络。

行车证驾驶证管理：采用印制有二维码行车证，将有关车辆上的基本信息，包括车驾号、发动机号、车型、颜色等车辆的基本信息转化保存在二维码中，信息的数字化和网络化便于管理部门的实时监控与管理。

车辆的年审文件：在自动检测年审文件的过程中实现通过确认采用二维码自动记录的方式，保证通过每个检验程序的信息输入自动化。

车辆的随车信息：在随车的年检等标志上将车辆的有关信息，包括通过年检时的技术性能参数，年检时间，年检机构、年检审核人员等信息印制在标志的二维码上，以便随时查验核实。

车辆违章处罚：交警可通过二维码掌上识读设备对违章驾驶员的证件上的二维码进行识读，系统自动将其码中的相关资料和违章情况记录到掌上设备的数据库中，再进一步通过联网，实现违章信息与中心数据库信息的交换，实现全网的监控与管理。

车辆监控网络：以二维码为基本信息载体，建立局部的或全国性的车辆监控网络。

当前，我国二维码产业还处于成长期，总体来看，我国的条码标准体系尚显单薄，具有自主知识产权的二维码核心技术不多，二维码技术标准的应用和推广也存在一些困难。但是，各方面条件的逐渐成熟，正推动整个产业的发展提速。目前，几方面有利因素是我国二维码产业发展的重要驱动力：首先，二维码自身的优势和价值使将其在全球范围内得到更广泛更深入的应用。其次，作为物联网产业的重要技术，二维码将成为优先受益市场，背景行业的发展将对二维码产业的发展起到推波助澜的作用。另外，二维码与手机的结合，将开辟二维码的更广阔的市场空间。经过了近几年的技术、应用推广和产业链的不断壮大，我国二维码市场日渐繁荣，未来2-3年将保持高速的成长态势。