2D Barcode

Introduction
Provenance of 2D Code 條碼是將資料輸入電腦的一種方式.它簡化了可減少由傳統鍵盤輸入的麻煩及商易出錯,加快資料的讀取時間,配合應用系統軟體,將資料做更有效的處理和管理。 在產品自動化的發展歷史中,條碼的應用已大量出現在各式各樣的產品,台灣目前條碼相當普及,有90%以上的商品有條碼。散佈在工廠的物料管理,生產流程的品管活動,現今的使用更觸及到SA(商店自動化)、OA(辦公室自動化)、FA(工廠自動化)、BA(大樓自動化)和HA(家庭自動化),利用電腦連線可以得到全部控制 . 條碼應用舉凡產品種類眾多的行業,如出版品、藥品、服飾業等。近來更用於服務業、餐飲業,利用條碼點歌、點菜,經由電腦網路傳至音控室、吧台、櫃台或廚房,以取代以往服務生的形式,用於醫院門診可縮短醫療流程,用於貨車可確實掌握貨品流向,不但新鮮且節省了人力,使效率更好,同時亦提高服務品質不少。 條碼已經與我們的生活融合在一起了.目前一般市面上看到的條碼都是一維(由多個不同寬度的條碼組合而成的).如下圖.

下列為常見的一維條碼:


UPC碼(Universal Product Code統一商品條碼) : (容量: 12 - 7 位數) 美國超市公會SMI在1973年推廣的條碼系統,也是世界上第一套商用條碼系統,主要通行於美、加地區。其只支援數字0-9,有一位檢查碼,編碼有UPC-A及 UPC-E兩種系統,是EAN碼的前身。UPC的特性:僅提供數字編碼,限制位數(12位和7位)、需要檢查碼、允許雙向掃描、數字為OCR-B的字型。 主要應用:超市與百貨業。

EAN碼(European Article Numbering歐洲商品條碼) 1977年由歐洲十二個工業國家在比利時簽署創設草約,成立「國際商品條碼協會」(IANA International Article Numbering Association),參考美、加UPC碼,訂定與之相容的EAN碼, EAN的特性:僅有 數字 號碼,通常為 13碼 ,允許 雙向 掃描,縮短碼為8號碼,數字為 OCR-B 字型。 主要應用:超市與百貨業。

交錯式25碼(Interlard 2 of 5) : 支援數字資料的編碼方式,條碼長度沒有限定,但是其數字資料必須為偶位數、條碼長度較短,因為交錯式且2碼為一組條碼較節省空間、允許雙向掃描,有00-99組的編碼方式。 主要應用:工業產品、郵政系統、倉儲、一般工業、汽車業及零售業。

三九碼(Code 3 of 9) : 因為在九個碼素中,一定有三個碼素是粗線,故名「39碼」, 除數字0-9外,尚提供英文字母 (A-Z)及特殊符號(+,-,*,,,%,$,•,Space). 39 碼的特性:允許雙向掃描,檢查碼可有可無,支援 44 組條碼、資料與資料之間的空白不代表碼義,以*號作為 起始碼及終止碼。 主要應用:工業產品、商業資料、醫院的保健資料、圖書館、錄影帶出租業…等。

CODABAR碼 : 可以支援數字0-9,及符號(+,-,?,$,*,:,A,B,C,D等)不需檢查碼. CODABAR 的特性:提供數字、特殊符號及4個英文字母,共計 21 組、條碼共有7個組模,且必定是4條黑線條及3個空白線條、起始碼及終止碼均可由A、B、C、D 共同組成,無需檢查碼而條碼有自我偵測的功能。 主要應用:工廠庫存管理、血庫管理、圖書館借閱書籍管理及照片沖洗業等。

ISBN碼(International Standard Book Number國際標準書號): 因應圖書出版、管理的需要,並使於國際間出版品的交流與統計所發展的一套國際統一的編號制度,由一組有"ISBN"代號的十位數號所組成,用以識別出版品所屬國別地區(語言),出版機構、書名、版本及裝訂方式。這組號碼也可以說是圖書的代表號碼,大部份應用於出版社圖書管理系統。1972年國際標準組織(International Standards Organization ,ISO)正式將國際標準書號訂定為ISO-2108號國際標準書號總部(International ISBN Agency)。目前擁有一百多個國家及地區二十萬多家出版機構採用標準書號。我國的國家代碼為"957"。


    上面的條碼都有一個容量小共同的缺點,條碼容量提昇的兩大關鍵,1.將線的寬度降低,以較細的線來代替.2.直接對條碼的格式作修正.然而這兩個關鍵都遷涉到機器的解析度與精確度的問題.當條碼越來越細時,讀取錯誤的機率也相對的更高了.因為過去限於讀取條碼硬體設備,所以大部份的商品自動化都是以1D來做其格式.為了克服1D條碼儲存的資料量少的缺點,一般都必須搭配商品資料庫,利用1D條碼的資料進行索引.
近年來由於VLSI技術的增進,而導致許多過去無法完成的工作,都可以藉由VLSI來完成,條碼的讀取機也因此而功能大為增進,使得條碼的讀取可以更加的精密準確,進而增加條碼的儲存空間.所以條碼的面積越來越小,而新的架構也一直被提出來討論,為的就是增加條碼的容量與抵抗污染的能力.其中2D Barcode 就是一個例子.

二維條碼(二次元)

與一般條碼之不同,在於文字資料也可以條碼化。他的資料不只可應用在英文數字、漢字、記號、各字型、甚至空白也可處理。而且,尺寸自由選擇,印刷方面,不只在白紙上印黑字,也可以彩色印刷。印刷機器、印刷對象不拘,廣幅也可使用。資料讀取可由線到面、到 360度。而且,也可應用於特別數字、及採用Error訂正功能。不污損或破損也可復原。誤讀率為6100萬回之幾,甚至為一度,精度頗高。將多個data 濃縮在一個標籤上,可利用分割方式從主電腦中 Host Computer 讀取到 Portable database上(資料庫)。本條碼可印刷在一般紙張上作低成本的記憶。用途特別廣泛。 2D Barcode

由於結構方面的不同,2D Barcode 分成兩種主要的型態.

  1. 堆疊式(Stacked): 將原先1D條碼高度縮小,然後一層層的疊起來.現在用stacked type 的code為PDF417,CodaBlock,code 49,SuperCode,Code16k,SoftStrip.
    矩陣式(Matrix): 利用直線陣列方格代表1或0.現在用matrix type 的code為Vericode,DataCode,maxicode,Code1,Phillips Dot Code , Array Tag .

    二維條碼的特性:

       1.  儲存量大 : 可存1100個文數字,比起一維條碼的15個文數字,儲存量大增,
              並且可儲存中文.

      2.  抗損性強 : 在二維條碼中使用Error Correct的技術,即使條碼受損程度高達
              50%, 仍可正確解讀出資訊.

      3.  安全性高 : 在二維碼中可加上加解密的技術,所以可使安全性大幅提昇.

      4.  可傳真和影印 : 經傳真和影印後仍可使用,一維條碼經傳真和影印後即
                 無法判讀.

      5. 資訊隨著產品走 : 關於產品的資訊可完全存於二維條碼,不須額外的資料庫
                    而傳統維條碼經解碼後得到的只是一個 index,需到database
                    中找尋對應的資料。

      6. Information Hiding :因為條碼無法以肉眼直接讀出,所以有information hiding 之功能。

      二維條碼除了優於一維條碼外,尚有許多性質優於磁卡,IC卡,光卡,以下是它們
       的特性比較 :


    特點 二維條碼 磁卡 IC卡 光卡
    抗磁力
    抗靜電
    抗損性
    影印性 不可 不可 不可
    傳真性 不可 不可 不可
    成本 1元 10元 300元 500元
    容量 1100byte 76byte 8Kbyte 2Mbyte

    二維條碼的應用 :

    在這些特性的優勢下,二維條碼在90年代初已逐漸被重視與使用.應用的範圍相當 廣範,
       諸如:

      1.  人事薪資管理 : 員工的基本資料與薪資.

      2.  全民健保與醫療網 : 病歷,掛號證,個人就醫資訊合而為一,與醫療網相連.

      3.  證照系統 : 身份證,駕照,學生證等

      4.  圖書資訊管理 : 書目管理,館藏資料附於書本上.

      5.  製程管理

      6.  銷售,進出貨管理

      7.  郵務系統

      等等


本實驗室已完成一套實用的二維中文條碼編解碼系統及一以二維條碼為基礎的名片管理系統,
未來則希望能將二維條碼應用在傳真系統,身份辨識等方面.

Published Papers
Journal Papers

    C.T.Yeh and  L.H.Chen, " A System for a New Two Dimensional Code : Secure 2D Code ",
  Machine Vision and Applications (accepted).

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