淺談矩陣式二維條碼符號質量參數(shù)控制

上海市質量和標準化研究院 劉 芳

近年來，隨著信息技術的迅猛發(fā)展，自動識別技術取得了巨大進展，尤其是二維條碼廣泛應用于生活生產(chǎn)中，書報票據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、手機微信、網(wǎng)上購物、轉賬支付等現(xiàn)代生活方式都離不開二維條碼，同時二維條碼技術在產(chǎn)品追溯、物流倉儲、電子商務等領域的應用也越來越成熟。

二維條碼的種類多達幾十種，其中比較常見的是矩陣式二維條碼，它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的碼制，通常是由深色和淺色模塊構成的矩形符號。GB/T 12905-2000《條碼術語》中對矩陣式二維條碼的定義是：中心距固定的多邊型單元組成的標記，用于表示一定信息的二維條碼。目前，代表性的矩陣式二維條碼包括：快速響應矩陣碼QR Code如圖1所示、Data Matrix如圖2所示和漢信碼如圖3所示等。

圖1 快速響應矩陣碼QR Code

圖2 矩陣式二維碼Data Matrix

圖3 矩陣式二維碼漢信碼

作為一種被機器識讀的數(shù)據(jù)載體，矩陣式二維條碼符號的印制質量首先應能滿足識讀這一基本要求，然后才能進一步實現(xiàn)二維條碼的技術應用。如何提高矩陣式二維條碼符號的印制質量和符號等級呢？

2009年，我國在修改采用二維條碼符號印制質量檢驗的國際標準ISO/IEC 15415-2011《信息技術.自動識別和數(shù)據(jù)捕獲技術.條形碼打印質量試驗規(guī)范.二維符號》的基礎上，發(fā)布了GB/T 23704-2009《信息技術自動識別與數(shù)據(jù)采集技術二維條碼符號印制質量的檢驗》，為二維條碼符號的印制人員提供了質量評價的依據(jù)。隨著ISO/IEC 15415-2011的更新，我國又對之前的標準進行了修改，于2017年12月29日發(fā)布了最新的GB/T 23704-2017《二維條碼符號印制質量的檢驗》。GB/T 23704-2017中明確指出，矩陣式二維條碼的符號等級是參考譯碼、符號反差、調制比、固有圖形污損、軸向不一致性、網(wǎng)格不一致性和未使用的糾錯七個質量參數(shù)的等級以及碼制標準或應用標準規(guī)定的其他參數(shù)（如印刷增量）等級中的最低值。所以，加強這些質量參數(shù)的把控，就能從根本上提升矩陣式二維條碼的符號質量。

矩陣式二維條碼符號的質量參數(shù)及不合格原因分析

參考譯碼

條碼技術是一種根據(jù)碼制規(guī)范，將字符轉換為一定尺寸的條、空或模塊陣列構成的條碼符號圖形的標識技術。參考譯碼就是衡量條碼符號能否被正確識讀的重要參數(shù)。印制系統(tǒng)的軟件錯誤，或者多種因素導致的其他質量參數(shù)的不合格，都有可能最終影響譯碼。

符號反差

符號反差是參考灰度圖像中最高反射率與最低反射率值之差，一個合格的條碼，要求符號中深淺兩種反射狀態(tài)的差異要足夠明顯，這樣才能被高效準確識讀。造成符號反差等級低的原因一般有：印刷載體的顏色選擇不合適，印刷載體的背底帶有光澤，所選擇的油墨吸收入射光的能力不足或油墨的覆蓋遮蓋力不夠等。

調制比

調制比反映的是二維條碼符號深（淺）色模塊整體反射率的一致性程度，通俗地說就是印刷的均勻性。調制比不合格會增加儀器誤判深色和淺色模塊的風險。印刷增益或減少，印刷基底的反射率不規(guī)則，油墨遮蓋力度不夠或者印刷基底的不透明度低等都會影響調制比參數(shù)。

固有圖形污損

較一維條碼和層排式二維條碼而言，固有圖形污損和軸向不一致性、網(wǎng)格不一致性三個參數(shù)是矩陣式二維條碼獨有的參數(shù)。該指標用于衡量尋像圖形、空白區(qū)、定位圖形、校正圖形以及其他固有圖形的污損情況影響符號識讀的程度。印刷過程中如出現(xiàn)噴墨口出墨不均勻，或者印刷載體發(fā)生磨損、撕破等情況都有可能造成固有圖形污損。

軸向不一致性

軸向不一致性反映的是矩陣式二維條碼符號軸向尺寸是否均勻的程度。在某些情況下，這可能會影響符號的正確識讀。在印制過程中如發(fā)生傳送速度與符號尺寸不符合、打印軟件有誤等情況就會影響軸向不一致性。

網(wǎng)格不一致性

網(wǎng)格不一致性研究的是符號的網(wǎng)格交叉位置偏離于其理想位置的最大矢量偏差。造成網(wǎng)格不一致性參數(shù)等級低的原因可能有：在印刷過程中出現(xiàn)加速、減速或滑移等傳送錯誤，打印頭和印刷載體之間的距離發(fā)生變化等。

未使用的糾錯

未使用的糾錯是衡量為糾正符號各種錯誤所消耗的糾錯容量。如果條碼符號發(fā)生磨損或撕裂等情況，或者印刷增量偏大，條碼符號部分變形或模塊位置有誤等都會造成未使用的糾錯等級低。

如何提高矩陣式二維條碼符號的質量

表1（見下頁）列出了用條碼檢測儀檢測一個矩陣式二維條碼符號的質量時能得到的各項參數(shù)及其分級的標準。這種質量評價方式的優(yōu)點是能直接確定導致二維條碼符號質量等級低的具體原因，為條碼符號制作者或使用者指明整改的方向。

表1 符號分級標準

為避免盲目印刷大量無法被識讀的條碼，給印刷企業(yè)造成經(jīng)濟損失，條碼工作人員在對影響條碼符號的各項質量參數(shù)進行研究的基礎上，建議企業(yè)可以從以下幾方面著手提高矩陣式二維條碼符號的質量，提高識讀效率和準確率，滿足應用要求。

設計和生成的規(guī)范化

目前許多二維條碼的設計制作人員對二維條碼的原理并沒有進行充分了解，僅把它當做一個普通的圖片來對待。為糾正這種錯誤認識，從源頭上保障二維條碼的質量，相關工作人員在工作中需注意以下幾點：第一，選擇正規(guī)的二維條碼制作軟件，生成像素較高的圖片，為后期設計和制作提供方便；第二，二維條碼的大小是影響讀取效果的重要因素之一，不能設計得過小，需在版面設計時給條碼預留足夠的空間；第三，二維條碼有固定的長寬比要求，不能隨意縮小或截斷。

特殊印刷基底的處理

一是不透明度低的印刷基底。使用此種印刷基底印制條碼符號時最容易出現(xiàn)透底的現(xiàn)象，導致最高反射率下降，符號反差下降，最終影響條碼符號的順利識讀。建議選擇此種載體印刷條碼時，一定要將空的顏色印實印厚，避免透底的現(xiàn)象發(fā)生。

二是存在光澤的印刷基底。由于此種印刷基底的反射能力較強，印制條碼符號時難度較高，故印刷時要確保上墨均勻，保證油墨印實，增加油墨覆蓋力。

印刷過程的監(jiān)控

在印刷過程中，建議印刷企業(yè)采取有效的質量管理手段，控制印刷增量，降低產(chǎn)品缺陷。不僅要做到油墨均勻覆蓋，避免局部油墨不足，同時還要控制飛墨、拉墨，避免印跡不清晰和空白部分著墨等各類印刷問題的發(fā)生。

今后，屏幕顯示的二維條碼，如手機和電視上生成的二維條碼，應用會越來越廣泛。這種方式不僅成本低，而且大大擴充了數(shù)據(jù)傳輸與采集的能力。但目前對此類二維條碼尚沒有檢驗的標準。如何評價電腦、手機、電視等顯示屏上的二維條碼質量，如何通過高效的質量控制的前置化管理來提高屏幕顯示二維條碼的質量，是值得條碼工作人員研究和探討的課題。