阮玲玉最美的照片:二维条码Maxicode,牛眼码,希创条码,二维条码专题

Maxicode二维条码 牛眼码
Maxicode二维条码/牛眼码的缘起和发展
1980年代晚期，美国知名的UPS(United Parcel Service)快递公司认知到利用机器辨读资讯可有效改善作业效率、提高服务品质，故从1987年开始着手於机器可读表单(Machine Readable Form)的研究，发觉到条码是相对成本最低的可行方案。为了能达到高速扫瞄的目的，UPS舍弃了堆叠式二维条码的做法，重新研发一种新的条码，在1992年时推出UPS code，并研发出相关设备，此即Maxicode二维条码的前身。1996年时，美国自动辨识协会(AIMUSA)制定统一的符号规格，称为Maxicode二维条码，也有人称USS-Maxicode二维条码(Uniform Symbology Specification- Maxicode)。本文所指的Maxicode二维条码，都是遵循AIMUSA所制订的标准。
Maxicode二维条码是一种中等容量、尺寸固定的矩阵式二维条码，它由紧密相连的六边形模组和位於符号中央位置的 定位图形所组成。Maxicode二维条码是特别为高速扫瞄而设计，主要应用於包裹搜寻和追踪上。UPS除了将Maxicode二维条码/牛眼码应用到包 裹的分类、追踪作业上，并打算推广到其他应用上。1992年与1996年所推出的Maxicode二维条码符号规格略有不同，就外观上来看，图1的左边是 1992年刚推出的样子，右边则是现在Maxicode二维条码应有的样子。由于其外观形象，有名：牛眼码。

图1 Maxicode二维条码的外观
Maxicode二维条码的基本特征
外形近乎正方形，由位於符号中央的同心圆(或称公牛眼)定位图形 (Finder Pattern)，及其周围六边形蜂巢式结构的资料位元所组成，这种排列方式使得Maxicode二维条码可从任意方向快速扫瞄。其外观与中心放大图如图2所示。

图2 Maxicode二维条码外观与中心放大图
符号大小固定。为了方便定位，使解码更容易，以加快扫瞄速度，Maxicode二维条码的图形大小与资料容量大小都是固定的，图形固定约1平方英寸，资料容量最多93个字元。
定位图形：Maxicode二维条码具有一个大小固定且唯一的中央定位图形，为叁个黑色的同心圆，用於扫瞄定位。此定 位图形位在资料模组所围成的虚拟六边形的正中央，在此虚拟六边形的六个顶点上各有3个黑白色不同组合式所构成的模组，称为「方位丛」 (Orientation Cluster)，其提供扫瞄器重要的方位资讯，见图3。

图3 Maxicode二维条码的符号排列方式
每个Maxicode二维条码均将资料栏位划分成两大部分，围在定位图形周围的深灰色蜂巢称为主要讯息 (Primary Messages)，其包含的资料较少，主要用来储存高安全性的资料，通常是用来分类或追踪的关键资讯，其包括60个资料位元(bits)和60个错误纠 正位元。
主要讯息有两个特殊作用，其中最重要的是包含4个模式位元(Mode Bits)，围在定位图形右上方全白的方位丛左边，以淡灰色所标识的四个位元即是，其直接指示出其馀的资料编码模式。另一个用途是，剩馀的56个资料位元 则依包裹分类追踪需要的所有资讯编码成结构化收件人讯息(Structured Carrier Messages)，因此大部份在高速扫瞄的状况下，只需要将主要讯息解码就够了。
在主要讯息外围的淡灰色部份(未表示完全)，用来储存次要讯息(Secondary Messages)，其提供额外的讯息，如来源地、目的地等人工分类时所需的重要资讯。
模式：是一种允许符号有不同结构的机制，Maxicode二维条码共有7种模式(模式0~模式6)，但其中有2个模式(模式0、模式1)已作废。
(二) 错误纠正能力
Maxicode二维条码具有复杂而坚固的错误纠正能力，以确保符号中的资讯是正确的，就算条码受到部份损毁，内部储存的资讯仍可完整读出。
(叁) 解码速度
Maxicode二维条码的最大优点在於其解码速度相当快，Maxicode二维条码可在速度为每分钟550英 的输送带上成功读取。
Maxicode二维条码的组成
编码字元集
Maxicode二维条码允许对256个国际字符编码，包括值0~127的ASCII字元和128~255的扩展ASCII字元。在数字组合模式下，可用6个字码表示9位数字。用於代码切换和其他控制字元也包括在其字元集中。
Maxicode二维条码符号字元的表示
每个字元由6个六边形的模组组成。
每个模组表示一个二进制位，深色模组表示 “1” ，浅色模组表示 “0”。
通常六个模组排成3层，顺序为右上至左下，见图4所示。

图4 Maxicode二维条码的位元组成排列方式
由於Maxicode二维条码符号的特殊结构，符号字元具有特殊的排列形式。
字码集
字码是介於数字字元和符号字元间的值，也是错误纠正计算的基础。Maxicode二维条码的字码集共有64个，范围为0~63，二进位表示为000000~111111。在每符号字元中，最高有效位是编号最低的模组。
符号尺寸
每个Maxicode二维条码符号共有884个六边形模组，分33层围绕着中央定位图形，每一层分别由30个或29个模组组成。符号四周应有空白区。每个 Maxicode二维条码包括空白区在内，尺寸固定为28.14mm×26.91mm，约1平方英寸。中央定位图形相当於90个模组的大小。
资料容量
884个六边形模组中，有18个模组用於定位，剩馀866个为资料模组，扣掉2个未使用的模组，用於表示资料编码和错误纠正的模组共有864个，包含 144个6位元的符号字元，其中至少须有50个以上的错误纠正字元，以及1个模式字元，因此资料容量最大为93个字元，若纯为数字字元，则可存放138 个。
错误纠正
Maxicode二维条码提供标准错误纠正(Standard Error Correction, SEC)与增强错误纠正(Extended Error Correction, EEC)两种错误纠正等级，这两种等级需要不同数量的字，提供不同水准的错误恢复能力，SEC的错误复原能力达16%，EEC则可达25%。这两种错误纠 正等级的基本特性如表所示。采用哪一种错误纠正等级是由模式字元所指定。
Maxicode的错误纠正等级
特性
错误纠正等级
标准
增强
字码总数
144
144
可能的资料字元数
93
77
模式字元数
1
1
错误字元数
50
66
可纠正的错误字元数
22
30
Maxicode的模式
如前所述，每个Maxicode有1个模式字元，用来定义符号的资料与错误结构，模式的编码是主要讯息的一部份。
原本於1992年推出的UPS code的规格只有两种模式：
模式0：主要讯息为一个结构化收件人讯息，次要讯息至多可编入84个大写英文字母，或数字、标点符号。
模式1：主要讯息加上次要讯息至多可编入93个大写英文字母，或数字、标点符号。
不过上述两种模式已废除，由新规定的模式2和模式3取代模式0，由模式4取代模式1。AIMUSA所规定的新模式及其内容为：
模式2：主要讯息为一个结构化收件人讯息加上一个数字型态的邮递编号，次要讯息至多可编入84个字元(character)。
模式3：主要讯息为一个结构化收件人讯息加上一个文数字型态的邮递编号，次要讯息至多可编入84个字元。
模式2及模式3适用於运输业者，此时符号表示收件人定义的目的地地址及服务类型。符号的前120位用增强错误纠正(EEC)表示收件人结构化资讯，而符号的其馀部份用标准错误纠正(SEC)表示其它资讯。收件人讯息的结构如表。
结构化收件人讯息的结构
位元编号
编码资料
结构
3~6
模式
二进制0~15
1~2, 7~30, 33~36
邮递编号
数字型邮递编号(最多9位)
31~32, 39~42
邮递编号长度
只对数字型邮递编号编码
1~2, 7~36, 39~42
邮递编号
文数字型邮递编号
37~38, 43~48, 53~54
国家代码
3位数字( ISO 3166 )
49~52, 55~60
服务类型
3位数字
61~120
EEC码字
模式4：主要讯息加上次要讯息至多可编入93个字元。
模式4是标准符号，其指示在主要讯息部分采用EEC，而在次要讯息部分采用SEC，这种模式下共有93个资料字码。
模式5：主要讯息加上次要讯息至多可编入77个字元。
模式5是全EEC模式，其指示在主要讯息及次要讯息部份全部采用EEC，符号有77个资料字码。
模式6：主要讯息加上次要讯息至多可编入93个字元。
模式6为扫瞄器编程模式，其指示符号表示的讯息是用於扫瞄器编程，主要讯息采用EEC，次要讯息采用SEC。
上述一个 “字元”是指6位元的符号字元。目前模式字元其实只用了编号3~6号等4个位元，放在符号的第一个符号字符中。将Maxicode的模式再做一总结。
Maxicode的模式
模式
说明
模组号
0
废除
0000
1
废除
0001
2
结构化收件人讯息
数字型邮递编码
0010
3
结构化收件人讯息
文数字型邮递编码
0011
4
标准符号，次要讯息SEC
0100
5
全EEC符号
0101
6
扫瞄器编程，次要讯息SEC
0110
Maxicode的解码步骤 抓取一个包含Maxicode标签的影像。
定位到公牛眼(同心圆定位图形)。
调整抓取到的Maxicode影像大小。
盖掉公牛眼(公牛眼部份转成空白)。
加强每一个六边形的边缘。
执行一个向前扫瞄的动作。
定位至扫瞄到的叁个亮点(虚拟六边形的左上角)。
执行一个反向的扫瞄动作。
计算出标签的方向後，决定使用该方向的方位丛。
使用反向的扫瞄影像，定位到每一个六边形的中央，再与原先的影像进行比对。
重建二进位顺序。
执行错误侦测与纠正，获得原始讯息。