條形碼的背后–常見編碼系統(tǒng)技術(shù)概述

條形碼在工業(yè)中廣泛應(yīng)用，讀碼器制造商不斷尋求突破創(chuàng)新。

即使假期已經(jīng)過去（消費(fèi)者零售/線上消費(fèi)、物流和運(yùn)輸、制造和分銷的季節(jié)性高峰）， 每天仍有超過50億個(gè)條形碼被掃描。首個(gè)條形碼是20世紀(jì)70年代在一包口香糖上被掃描的，它顯然是一種提供機(jī)器可讀UPC（通用產(chǎn)品代碼）的強(qiáng)大方法。條形碼自被發(fā)明后演化相對較少，但另一方面，識別和解碼條形碼的系統(tǒng)得到了長足發(fā)展并持續(xù)前進(jìn)，以提供更快速、更小巧、更便宜和更穩(wěn)健的閱讀器。

所有的成功創(chuàng)新都來自于需求，并由一個(gè)理念和一個(gè)解決方案來實(shí)現(xiàn)。通用產(chǎn)品代碼（UPC）的理念可以追溯到首個(gè)商業(yè)代碼被掃描以及由 Bernard Silver 和 Norman Joseph Woodland申請專利的解決方案出現(xiàn)之前幾十年。Woodland首先提出了基于摩爾斯電碼的條形碼符號理念。

據(jù)《史密森尼》雜志報(bào)道，伍德蘭坐在沙灘椅上，思考如何更輕松地識別和分類超市里的商品，從而減少人們的排隊(duì)時(shí)間。他需要一種計(jì)算機(jī)能識別的代碼。摩爾斯電碼闖入他的腦海：“我記得當(dāng)我把四根手指伸到沙子里時(shí)，我正在考慮點(diǎn)和破折號，不知道出于什么原因——我也不知道——我把手拉過來，我有了四條線。我說，天哪！現(xiàn)在我有四條線，它們可以是寬線和窄線而不是點(diǎn)和破折號。現(xiàn)在我更有機(jī)會找到那個(gè)東西了。”

最初的專利實(shí)際上是具有各種厚度帶的同心圓形式，但70年代商業(yè)化的UPC條形碼符號與我們今天仍在使用的熟悉一維條形碼相似。Woodland的影響非常之大，當(dāng)他于1971年去世時(shí)，《MAD》雜志為紀(jì)念他專門發(fā)行了一期?？?。

Joe Woodland（左）和Bernard Silver在1949年申請了一項(xiàng)專利，該專利于1952年獲得批準(zhǔn)。來源：耶魯大學(xué)出版社

印刷技術(shù)的發(fā)展使UPC變得越來越小，但讀碼技術(shù)已經(jīng)從使用激光和光電放大器的電子機(jī)械掃描，發(fā)展到基于成像器抓取和處理圖像的系統(tǒng)。盡管基于一維激光的掃描器仍在生產(chǎn)和部署，但閱讀系統(tǒng)最顯著的進(jìn)步來自基于二維成像器的閱讀器的發(fā)明?；诔上衿鞯拈喿x器可以讀取任意方向的一維條形碼（不包括基于單向激光的系統(tǒng)），還實(shí)現(xiàn)了向基于二維矩陣的條形碼符號的演變。

閱讀器技術(shù)的這一轉(zhuǎn)變大約始于15年前，但現(xiàn)在已經(jīng)占據(jù)當(dāng)今的大部分市場，據(jù)估計(jì)每年生產(chǎn)的掃描器超過3500萬臺。與傳統(tǒng)的一維條形碼相比，各種形式的二維碼在編碼數(shù)據(jù)方面有顯著增加——通常，一維條形碼可以有20-25個(gè)字符，二維碼則可以超過2000個(gè)字符，這取決于特定的條形碼類型。除了存儲更多產(chǎn)品信息和詳情外，二維碼可以進(jìn)行編碼校驗(yàn)和其他校正，以提高不良印刷或代碼損壞的容忍度。

條形碼如何運(yùn)行？

條形碼符號對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)串或數(shù)據(jù)鍵進(jìn)行編碼：

●   一維條形碼通常用于編碼物品的部件號、產(chǎn)品代碼或序列號。通常，一個(gè)數(shù)據(jù)串被鏈接到一個(gè)數(shù)據(jù)庫并用于檢索一個(gè)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫記錄。例如，雜貨店UPC符號從商店數(shù)據(jù)庫中檢索產(chǎn)品的描述、價(jià)格、單位和大小。

●   二維碼可以容納數(shù)百個(gè)字符的數(shù)據(jù)，通常可以編碼整個(gè)數(shù)據(jù)庫記錄，因此不需要連接到數(shù)據(jù)庫，也不需要任何軟件中的搜索功能。二維碼可以包含多語言字符或其他二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如網(wǎng)址、電子郵箱地址、電話/文本數(shù)據(jù)甚至數(shù)字化的語音數(shù)據(jù)或圖像。二維碼還包含錯(cuò)誤檢測和校正算法，因而非常穩(wěn)健。

一維條形碼的主要類型

●   39條碼是最古老的條形碼設(shè)計(jì)之一，在電子、醫(yī)療保健和政府部門中很常見。它可以包含整個(gè)128 ASCII字符集，且只受標(biāo)簽大小的限制。

●   128條碼源自ASCII 128字符集，但經(jīng)過優(yōu)化而更緊湊，使其在全球范圍內(nèi)的包裝和運(yùn)輸應(yīng)用中非常流行。

●   交叉2/5條碼是一種數(shù)字條形碼，通常見于倉庫、配送和制造中。

●   國際商品編碼（EAN）被認(rèn)為是UPC的超集，書商、圖書館、大學(xué)和批發(fā)商專門將其用于書籍追溯。

●   通用產(chǎn)品代碼（UPC）幾乎可以在每一種零售產(chǎn)品上找到，用于快速收據(jù)打印和庫存跟蹤。

由于使用圖像傳感器，基于二維成像器的閱讀器帶來重大發(fā)展的可能性。它還提供了在過去不可能的附加功能，包括拍攝照片或錄制視頻以及實(shí)現(xiàn)更高級的功能，如文檔掃描、OCR（正交字符識別）及對象檢測和尺寸標(biāo)注。這只是其中一些流行的應(yīng)用示例。

39條碼是最古老的條形碼設(shè)計(jì)之一，在電子、醫(yī)療保健和政府部門中很常見。它可以包含整個(gè)128 ASCII字符集，且只受標(biāo)簽大小的限制。

128條碼源自ASCII 128字符集，但經(jīng)過優(yōu)化而更緊湊，使其在全球范圍內(nèi)的包裝和運(yùn)輸應(yīng)用中非常流行。

交叉2/5條碼是一種數(shù)字條形碼，通常見于倉庫、配送和制造領(lǐng)域。

國際商品編碼（EAN）被認(rèn)為是UPC的超集，書商、圖書館、大學(xué)和批發(fā)商專門將其用于書籍追溯。

通用產(chǎn)品代碼（UPC）幾乎可以在每一種零售產(chǎn)品上找到，用于快速收據(jù)打印和庫存跟蹤。

PDF417是一種堆疊線性二維碼，具有復(fù)雜的編碼特性，使其成為美國郵政和國土安全部的選擇。

數(shù)據(jù)矩陣已經(jīng)成為一種極其常見的二維碼，能夠在小空間中包含大量信息，但需要復(fù)雜的掃描器來翻譯圖像。

快速響應(yīng)（QR）碼是條形碼的最新趨勢。雖然不像其他二維碼那樣緊湊，但經(jīng)常在營銷中使用，以鏈接到網(wǎng)絡(luò)資源。

Teledyne e2v 圖像傳感器 是當(dāng)今市場上獨(dú)一無二的，相比其他二維傳感器更具優(yōu)勢。這主要是因?yàn)樗鼈兪菍ｉT為條形碼讀取應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，而不是針對更一般化的用途，如消費(fèi)者或汽車應(yīng)用。