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Knowledge - 2D Topic

PDF417二维条码/二维码

  PDF417是美国符号科技(Symbol Technologies, Inc.)发明的二维条码,发明人是台湾赴美学人王寅君博士,王博士於1984年毕业於国立交通大学资讯系,获得纽约州立大学石溪分校(University of New York at Stony Brook)电脑硕士和博士学位後,在1988年进入符号科技进行二维条码的研发工作,於1992年底推出PDF417,并於1989年至1992年间领导世界第一部二维条码雷射读码系统的开发。1993年3月作者正式将PDF417引进台湾,交由祥记资讯推广及研发相关套装软体(黄庆祥,1995)。

  目前PDF417、Maxicode、Datamatrix同被美国国家标准协会 (American National Standards Institute, ANSI) MH10 SBC-8委员会选为二维条码国际标准制定范围,其中PDF417主要是预备应用於运输包裹与商品资料标签(Burnell, 1995)。PDF417不仅具有错误侦测能力,且可从受损的条码中读回完整的资料(Moore, 1994),亦即「错误复原能力」,其错误复原率最高可达50%,如下图所列各种情形,皆可将资料复原。


PDF417的错误复原能力

 

PDF417二维条码的结构


  由於PDF417二维条码的容量较大,除了可将人的姓名、单位、地址、电话等基本资料进行编码外,还可将人体的特徵如指纹、视网膜扫瞄、及照片等个人纪录储存在条码中,这样不但可以实现证件资料的自动输入,而且可以防止证件的伪造,减少犯罪。PDF417已在美国、加拿大、纽西兰的交通部门的执照年审、车辆违规登记、罚款及定期检验上开始应用。美国并同时将PDF417应用在身分证、驾照、军人证上。此外墨西哥也将PDF417应用在报关单据与证件上,从而防止了仿造及犯罪。

  PDF417是一个公开码,任何人皆可用其演算法而不必付费,因此是一个开放的条码系统。PDF417的PDF为可携性资料档(Portable Data File)的缩写,取其条码类似一个资料档,可储存较多资料,且可随身携带或随产品走而得名(Paclidis, 1992)。正如其名,每一个PDF码的储存量可高达1,108个文数字(Bytes),若将数字压缩则可存放至2,729Bytes。

  每一个PDF417码是由3~90横列堆叠而成,而为了扫瞄方便,其四周皆有静空区,静空区分为水平静空区与垂直静空区,至少应为0.020寸,如下图所示。

 

PDF417码的结构

 

其中每一层都包括下列五个部份:

 

1.起始码。

2.左标区:在起始码後面,为一指示符号字元。

3.资料区:可容纳1~30个资料字元。

4.右标区: 在资料区的後面,为一指示符号字元。

5.结束码:在横列之最右边。

 

  除了起始码和结束码外,左标区、资料区和右标区的组成字元皆可称为字码 (Codeword),每一个字码由17个模组(Modules)所构成,每一个字码又可分成4线条(或黑线)及4空白(或白线),每个线条至多不能超过6个模组宽。每个417码因资料大小不同,其行数及每行的资料模组数与字码数都可以从1至30不等。字码的组成如下图所示。

 

PDF417字码的组成

 

PDF417二维条码的尺寸


  也因为符号的组合较有弹性,每一个PDF417二维条码可因应不同的实体设备印成不同的长宽比例与密度,以适应印刷条件及扫瞄条件的要求。其中每个模组宽X是PDF417码中最重要的尺寸之一,X值的最小限制为0.0075英寸(约0.191mm),在同一个条码符号中,X的值是固定不变的。

PDF417的最小高度与长度可由下列算式算出: 

W= (17C+69)X+ 2Q

H = R ×Y+ 2Q

 

其中:

W= 条码宽度,H=条码高度,X=条码模组宽,Y=层数

C=每层符号字元的总数(含左右标区),R=层高,Q=静空区大小

PDF417二维条码的错误纠正能力

 

  PDF417二维条码的一个重要特性是其自动纠正错误的能力较高,不过PDF417的错误纠正能力与每个条码可存放的资料量有关,PDF417码将错误复原分为9个等级,其值从0到8,级数愈高,错误纠正能力愈强,但可存放资料量就愈少,一般建议编入至少10%的检查字码。资料存放量与错误纠正等级的关系如表8.1所示。表8.2则建议不同的字数所适用的错误纠正等级。

 

表8.1 可存放资料量与错误纠正等级对照表

错误纠正等级

纠正码数

可存资料量(位元)

自动设定

64

1024

0

2

1108

1

4

1106

2

8

1101

3

16

1092

4

32

1072

5

64

1024

6

128

957

7

256

804

8

512

496


表8.2 PDF417的建议错误纠正等级

资料字码数

错误纠正等级

1~40

2

40~160

3

161~320

4

321~863

5

 

  如前所述,错误纠正等级涉及拒读错误(E错误)与替代错误(T错误)两种错误类型。无论使用哪一种条码机都有一定的精密度极限,造成线条和空白的宽度与理想宽度间必有偏差存在,条码扫瞄设备能够读出解码演算法所允许范围内的不精确条码符号,目前标准中规定X的值最小为0.0075英寸(约0.191mm),此一限制同时反映出目前标准设备的技术现状。综合本节所讨论,PDF417的特性如表8.3所示。

表8.3 PDF417的特性

项目

特性

可编码字元集 8位二进制资料,多达811800种不同的字元集或解释
类型 连续型,多层
字元自我检查
尺寸 可变

高:3~90层

宽:1~30栏

读码方式 双向可读
错误纠正字码数 2~512个
最大资料容量 安全等级为0, 每个符号可表示1108个位元
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