条形码技术是每个行业不可或缺的一部分。它有效地取代了人工录入的方法。由于其准确性、速度和可靠性，条形码的使用已成为必然。条形码是任何自动化过程的关键要求。它成功地取代了传统的数据输入方法，实现了数据的自动识别和收集，即自动识别和数据收集(AIDC)。在这篇文章中，我们将尝试了解什么是条形码编号系统，它的各种类型，结构，它是如何工作的，它的应用，优点和缺点。
什么是条形码
条形码是一种由数字和不同宽度的平行线组成的视觉图案，可由机器读取。它用于识别某个特定的产品，该产品满足任何系统的数据需求。
传统上所有的条形码看起来都很相似，它们是线性的。它们有白色和黑色平行线，这些平行线间距均匀，宽度不等。这些是一维代码。
最新开发的条形码被称为矩阵码或二维条码。这些密码由二维形状和图案组成。
图1 -条形码简介
条形码的种类
根据编码类型(数据存储)，条形码分为:
- 一维(线性)条码(1-D)
- 二维条码(2d)
图2-条形码的类型
一维(线性)条形码
它是最常见的条形码。数据以这种条形码的形式从左到右水平组织。条形码阅读器可以读取这些代码。
码128,UPC，码39是一维(线性)码的例子。数据存储是有限的，如果需要存储更多的信息，则需要横向拉伸。
图3 -一维线性条形码的类型
二维条码
这些代码比线性代码更复杂，因为数据是垂直和水平存储的，这使得它们在更小的空间中容纳更多的信息。
与线性码不同，二维码需要图像扫描仪来读取。在全球范围内，智能手机都内置了这种类型的扫描仪，或者用户可以安装。用正方形、圆点、矩形、六边形和其他几何图案来编码数据。
图4 -二维条码的类型
QR (Quick Response)码是最普遍使用的二维码。QR码通常可以存储联系信息、电子邮件地址、网站地址、地理位置、网络地址等。
其他类型的二维代码是Data matrix, Aztec, PDF417和Maxicode。
不同条形码的结构
一维条码和二维条码结构不同。为了便于理解，我们在后面的段落中分别讨论了它们。
一维条形码(UPC)的结构
UPC代表通用产品代码。顾名思义，这种编码在全球范围内是相同的。UPC代表全球贸易识别号码，称为GTIN-12。
数字12表示不同产品的12位编码。用于零售业的贸易项目跟踪。
图5 - UPC条码的结构
UPC码的前6 ~ 9位表示“公司字冠”。这个数字决定了一个特定的公司，它所有的产品都是一样的。后一组数字是“产品编号”。
这些数字指向公司分配的特定项目。最后一个字符称为“模校验位”，它是使用基于代码前几位的数学运算计算出来的。
二维条码(QR码)的结构
QR码基本上包含黑白和方形图案的模块。除了模块之外，它们还包含错误检测模式、格式信息、定时模式和位置检测模式。
图6 -二维码的结构
位置检测模式在QR码的三个角对齐，从而确定QR码的准确位置。格式信息由掩码和纠错码组成，纠错码遵循里德-所罗门码算法。
计时模式只不过是黑白模块交替排列来确定坐标。这有助于恢复信息，即使QR码被损坏或一半捕获的扫描仪。它在代码的所有侧面都有一个空白或空白区域，称为“安静区”。
图7 -条形码的工作原理
条码阅读器如何读取条码-工作原理
一维条码和二维条码的读取方法如下:
条码阅读器如何读取1D条码
条形码是一组黑白平行线，当条码阅读器的激光照射在条形码上时，光被白线反射，黑线不反射光。这就产生了一个电压变化的模拟信号。
图8 -条形码阅读器如何读取1D条形码
该信号通过转换器转换为数字信号。然后将数字信号馈送到解码器，解码器解释信号，即黑线被指定为“1”，白线被指定为“0”。随后，对信号进行验证并转换为ASCII文本格式。
图像扫描仪如何读取二维条形码
考虑到标准的二维码，扫描是通过手机摄像头和二维码扫描应用程序来实现的。
最初，QR阅读器应用程序保持打开状态，手机摄像头设置在代码内的指定区域。进行二维码扫描，解码过程包括图像二值化、二维码提取、重采样和纠错。
图9 -条码阅读器如何读取二维条码
二值化是识别QR码图像中的黑白模块的过程。然后利用位置检测模式精确识别二维码位置的算法进行二维码提取。
定位后，利用透视变换对图像进行恢复和重采样，最后利用Reed-Solomon误差校正算法得到校正后的数据。
条形码的应用
条形码的应用如下:
- 条形码广泛用于库存和仓储管理，从而减少了人工数据输入的错误和处理时间。
- 基本上所有涉及产品定价和描述的消费品都采用了条形码的使用。
- 医疗保健系统受益于条形码，确保了患者的安全，并实现了产品(如血液样本、药物)对患者的可追溯性。
- 娱乐业使用条形码处理票务过程。
- 最后但并非最不重要的是，如果没有条形码，图书馆管理是不可能的。
条形码的优点
- Barcode的主要优点如下:
- 大量的数据可以用二维条形码进行编码。
- 广泛的数据范围可以嵌入到二维条形码中，如数字、二进制、文本和Unicode数据。
- 二维条形码内装有纠错公式，即使损坏高达20%，也能帮助数据检索。
条形码的缺点
条形码的缺点如下:
- 为了在线性代码中存储大量数据，必须增加条形码的长度。
- 线性条形码一旦损坏就不能精确扫描。
- 线性条码扫描需要光学视线。
- 条码扫描装置是进行线性条码扫描过程的先决条件。
- 对于二维条形码，必须设计复杂的算法，这使得二维条形码比一维条形码更加复杂。
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