物联网条形码解码技术研究文献综述

 2022-11-08 15:41:59

文献综述

条码技术是如今应用最广泛的识别和输入技术之一,它包含的信息量大而且识别错误率低,因而在各个方面得到了应用。 条形码起源于 20 世纪 40 年代,应用于 70 年代,普及于 80 年代。是在计算机应用和实践中产生并发展起来的,并广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域的一种自动识别技术,具有输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强等优点,在当今的自动识别技术中占有重要的地位。条码可分为一维条码 (One Dimensional Barcode,1D) 和二维码(Two Dimensional Code, 2D)两大类。

一维条码即指条形码。条形码中条和空的排列规则,可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息,因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。

目前世界上常用的条形码码制有EAN条形码、UPC条形码、二五条形码、交叉二五条形码、库德巴条形码、三九条形码和128条形码等,而商品上最常使用的就是EAN商品条形码。 EAN商品条形码亦称通用商品条形码,由国际物品编码协会制定,通用于世界各地,是目前国际上使用最广泛的一种商品条形码。我国目前在国内推行使用的也是这种商品条形码。EAN商品条形码分为EAN-13(标准版)和EAN-8(缩短版)两种。 EAN-13通用商品条形码一般由前缀部分、制造厂商代码、商品代码和校验码组成。

一维条码的原理是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记来表示信息。其中,“条”指对光线反射率较低的部分,“空”指对光线反射率较高的部分,这些条和空组成的数据表达一定的信息,并能够用特定的设备识读,转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。通常对于每一种物品,它的编码是唯一的,对于普通的一维条码来说,还要通过数据库建立条码与商品信息的对应关系,当条码的数据传到计算机上时,由计算机上的应用程序对数据进行操作和处理。因此,普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息,它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。

一维条形码制作简单,编码码制较容易被不法分子获得并伪造。此外,由于受信息容量的限制,一维条码仅仅是对“物品”的标识,而不是对“物品”的描述。故一维条码的使用,不得不依赖数据库的存在。在没有数据库和不便联网的地方,一维条码的使用受到了较大的限制,有时甚至变得毫无意义。而且,在要用一维条码表示汉字的场合,它的表示显得十分不方便,且效率很低。

现代高新技术的发展,迫切要求用条码在有限的几何空间内表示更多的信息,从而满足千变万化的信息表示的需要。二维条码正是为了解决一维条码无法解决的问题而产生的。

二维条码/二维码(2-dimensional bar code)将一维条码存储信息的方式在二维空间上进行扩展,从而存储更多的信息,从一维条码对物品的“标识”转为二维条码对物品的“描述”。它的原理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。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“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的功能等。

以QR码为例,简要介绍二维码的编码过程,解码过程作为编码的逆过程,不再单独描述:

如下图是一个QR Code的基本结构,其中:位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形用于对二维码的定位,对每个QR码来说,位置都是固定存在的,只是大小规格会有所差异;校正图形用于规格确定;格式信息用于表示该二维码的纠错级别,分为L、M、Q、H;版本信息用于表示二维码的规格,QR码符号共有40种规格的矩阵(一般为黑白色),从21x21(版本1),到177x177(版本40),每一版本符号比前一版本在每边增加4个模块。数据和纠错码字用于实际保存的二维码信息和纠错码字(纠错码字用于修正二维码损坏带来的错误)。

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