二維碼設計與應用

一、簡介

二維條碼/二維碼（dimensional barcode）是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的;在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎" 二維碼：QR碼的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理：它具有條碼技術的一些共性：每種碼制有其特定的字符集;每個字符占有一定的寬度;具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉變化等特點。在許多種類的二維條碼中，常用的碼制有：Data Matrix，Maxi Code，Aztec，QR Code，Vericode，PDF417，Ultracode，Code 49，Code 16K 等，QR碼是1994年由日本Denso-Wave公司發明。QR來自英文「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碼最常見于日本、韓國;并為目前日本最流行的二維空間條碼。

二、二維碼的編碼技術原理

二維碼可以分為堆疊式/行排式二維碼和矩陣式二維碼。堆疊式/行排式二維碼形態上是由多行短截的一維碼堆疊而成;矩陣式二維碼以矩陣的形式組成，在矩陣相應元素位置上用“點”表示二進制“1”，用“空”表示二進制“0”，由“點”和“空”的排列組成代碼。

（一）堆疊式/行排式二維碼

行排式二維碼（又稱：堆積式二維碼或層排式二維碼），其編碼原理是建立在一維碼基礎之上，按需要堆積成二行或多行。它在編碼設計、校驗原理、識讀方式等方面繼承了一維碼的一些特點，識讀設備與條碼印刷與一維碼技術兼容。但由于行數的增加，需要對行進行判定、其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維碼。有代表性的行排式二維碼有CODE49、CODE 16K、PDF417等。其中的CODE49，是1987年由 David Allair 博士研制，Intermec 公司推出的第一個二維碼。

Code 49條碼

Code 49是一種多層、連續型、可變長度的條碼符號，它可以表示全部的128個ASCII字符。每個Code 49條碼符號由2到8層組成，每層有18個條和17個空。層與層之間由一個層分隔條分開。每層包含一個層標識符，最后一層包含表示符號層數的信息。

Code 16K碼

Code 16K條碼是一種多層、連續型可變長度的條碼符號，可以表示全ASCII字符集的128個字符及擴展ASCII字符。它采用UPC及Code128字符。一個16層的Code 16K符號，可以表示77個ASCII字符或154個數字字符。Code 16K通過唯一的起始符/終止符標識層號，通過字符自校驗及兩個模107的校驗字符進行錯誤校驗。

（二）矩陣式二維碼

短陣式二維碼（又稱棋盤式二維碼）它是在一個矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進行編碼。在矩陣相應元素位置上，用點（方點、圓點或其他形狀）的出現表示二進制“1”，點的不出現表示二進制的“0”，點的排列組合確定了矩陣式二維碼所代表的意義。矩陣式二維碼是建立在計算機圖像處理技術、組合編碼原理等基礎上的一種新型圖形符號自動識讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維碼有：Code One、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。在目前幾十種二維要碼中，常用的碼制有：PDF417二維碼，Datamatrix二維碼，Maxicode二維碼，QR Code，Code 49，Code 16K，Code one等，除了這些常見的二維碼之外，還有Vericode條碼、CP條碼、Codablock F條碼、田字碼、Ultracode條碼，Aztec條碼。

三、二維碼的應用及發展前景

二維碼可以被廣泛應用于各個行業，如，物流業、生產制造業、交通、安防、票證等行業，由于各行業特性不同，二維碼被應用于不同行業的不同工作流程中。目前，二維碼在應用比較廣泛的幾個行業的具體應用如下：

1.物流行業應用

二維碼在物流行業的應用主要包括四個環節。第一，入庫管理：入庫時識讀商品上的二維碼標簽，同時錄入商品的存放信息，將商品的特性信息及存放信息一同存入數據庫，存儲時進行檢查，看是否是重復錄入。第二，出庫管理：產品出庫時，要掃描商品上的二維碼，對出庫商品的信息進行確認，同時更改其庫存狀態。第三，倉庫內部管理：在庫存管理中，一方面二維碼可用于存貨盤點，另一方面二維碼可用于出庫備貨。第四，貨物配送：配送前將配送商品資料和客戶訂單資料下載到移動終端中，到達配送客戶后，打開移動終端，調出客戶相應的訂單，然后根據訂單情況挑選貨物并驗證其條碼標簽，確認配送完一個客戶的貨物后，移動終端會自動校驗配送情況，并做出相應的提示。

2.生產制造業

以食品的生產為例，二維碼在食品的生產與流通過程中的應用主要在三個環節。第一，原材料信息錄入與核實：原材料供應商在向食品廠家提供原材料時，將原材料的原始生產數據制造日起、食用期限、原產地、生產者、遺傳基因組合的有無、使用的藥劑等信息錄入到二維碼中并打印帶有二維碼的標簽，粘貼在包裝箱上后交與食品廠家。第二，生產配方信息錄入與核實：在根據配方進行分包的原材料上粘貼帶有二維碼的標簽，其中含有原材料名稱、重量、投入順序、原材料號碼等信息。第三，成品信息錄入與查詢：在原材料投入后的各個檢驗工序，使用數據采集器錄入檢驗數據;將數據采集器中記錄的數據上傳到電腦中，生成生產原始數據，使用該數據庫，在互聯網上向消費者公布產品的原材料信息。

3.安防類應用

由于二維碼具有可讀而不可改寫的特性，也被廣泛應用于證卡的管理。將持證人的姓名、單位、證件號碼、血型、照片、指紋等重要信息進行編碼，并且通過多種加密方式對數據進行加密，可有效地解決證件的自動錄入及防偽問題。此外，證件的機器識讀能力和防偽能力是新一代證件的標志。

4.交通管理應用

二維碼在交通管理中的應用主要應用環節有：行車證駕駛證管理、車輛的年審文件、車輛的隨車信息、車輛違章處罰、車輛監控網絡。

行車證駕駛證管理：采用印制有二維碼行車證，將有關車輛上的基本信息，包括車駕號、發動機號、車型、顏色等車輛的基本信息轉化保存在二維碼中，信息的數字化和網絡化便于管理部門的實時監控與管理。

車輛的年審文件：在自動檢測年審文件的過程中實現通過確認采用二維碼自動記錄的方式，保證通過每個檢驗程序的信息輸入自動化。

車輛的隨車信息：在隨車的年檢等標志上將車輛的有關信息，包括通過年檢時的技術性能參數，年檢時間，年檢機構、年檢審核人員等信息印制在標志的二維碼上，以便隨時查驗核實。

車輛違章處罰：交警可通過二維碼掌上識讀設備對違章駕駛員的證件上的二維碼進行識讀，系統自動將其碼中的相關資料和違章情況記錄到掌上設備的數據庫中，再進一步通過聯網，實現違章信息與中心數據庫信息的交換，實現全網的監控與管理。

車輛監控網絡：以二維碼為基本信息載體，建立局部的或全國性的車輛監控網絡。

當前，我國二維碼產業還處于成長期，總體來看，我國的條碼標準體系尚顯單薄，具有自主知識產權的二維碼核心技術不多，二維碼技術標準的應用和推廣也存在一些困難。但是，各方面條件的逐漸成熟，正推動整個產業的發展提速。目前，幾方面有利因素是我國二維碼產業發展的重要驅動力：首先，二維碼自身的優勢和價值使將其在全球范圍內得到更廣泛更深入的應用。其次，作為物聯網產業的重要技術，二維碼將成為優先受益市場，背景行業的發展將對二維碼產業的發展起到推波助瀾的作用。另外，二維碼與手機的結合，將開辟二維碼的更廣闊的市場空間。經過了近幾年的技術、應用推廣和產業鏈的不斷壯大，我國二維碼市場日漸繁榮，未來2-3年將保持高速的成長態勢。