Решения по автоматической идентификации

Технологии / 2D кодирование

Содержание раздела

Описание технологии двухмерного штрих кодирования

Технология двухмерного штрих кодирования используется для описания любого штрих-кода, информация в котором закодирована не только вертикальными штрихами и пропусками. Двухмерные символики, разработаны для кодирования большого объёма информации. Расшифровка такого кода проводится в двух измерениях (по горизонтали и по вертикали). В настоящее время наиболее распространён вид двухмерного штрих кода Aztec. В каждом символе можно выделить область мишени и область данных.

Мишень представляет собой набор концентрических квадратов и служит для определения геометрического центра символа в процессе его  декодирования. Символ состоит из двух и более смежных по вертикали строк-знаков символа штрихового кода. В двумерных кодах можно закодировать существенно больший объем информации.

Структура двумерного штрих-кода

Существует два основных вида 2D кодов: Stacked liner и Matrix. Stacked liner -коды обычно увеличивают информацию хранимую в штрих-коде за счет расположения одномерных штрих-кодов один над другим. Штрих-коды Code 16K, Codablock и Code 49 - ранние представители этого семейства. Эти штрих-коды предполагают среднюю емкость информации (до 144 символов), но уступают некоторым последним 2D штрих-кодам по плотности информации и в том, что они не обеспечивают коррекцию ошибок, которая позволяла бы правильно считывать даже минимально поврежденные штрих-коды.

Начало создания 2D штрих-кодов относят к 1984 году, когда Automotive Industry Action Group (AIAG) опубликовала стандарт для маркировки грузов и деталей, содержащий четыре "stacked" (поставленных один на другой) штрих-кода Code 39. Эти коды содержали артикул детали, количество, отправителя и серийный номер.

Первый действительно двухмерный код был представлен фирмой Intermec Corporation в 1988 году, когда они предложили Code 49. С тех пор шесть других систем (символик) двумерного кодирования были изобретены или перепроектированы для создания портативной базы данных в минимально возможном пространстве.

Двухмерный код (или 2D код) - наиболее общее наименование для всего этого класса символик. Названия стековая символика (stacked symbology) или многорядный код (multi-row code) более точно отражают сущность серии кодов, в которых данные кодируются в виде нескольких строчек обычных одномерных штрих кодов.

Название матричный код(Matrix code) применяется для обозначения двухмерных кодов, основанных на расположении черных элементов внутри матрицы. Каждый черный элемент имеет одинаковый размер и позиция элемента кодирует данные. Двухмерный код содержит кодированную информацию, как по горизонтали, так и по вертикали. Поскольку оба направления содержат информацию, теряется возможность использования вертикальной избыточности. Для предотвращения потери читаемости и обеспечения быстроты считывания должна использоваться другая технология. Борьба с ошибками обеспечивается достаточно просто - большинство двухмерных кодов используют специальные контрольные суммы, позволяющие гарантировать достоверность вводимой информации.

Виды 2D штрих кодовых символик

2D штрих-кодовая символика PDF-417

PDF417 - «stacked linear» – технология штрих-кодирования, разработанная компанией Symbol Technologies. Данный штрих-код характеризуется большой плотностью, хранит информацию до 2500 символов и обеспечивает качественную коррекциюошибок. PDF417 позволяет декодировать двоичный код. В таком штрих-коде может быть закодирована фотография, отпечатки пальцев и т.п. Эта технология идеально подходит для идентификационных карт, маркировки перевозимых товаров, EDI и т.д.


Пример PDF-417

2D штрих-кодовая символика Maxicode

Технология штрих кодирования Maxicode- разработка компании United Parcel Service. Штрих-код создан с целью автоматизации сортировки товара, легко сканируется и может наноситься на криволинейные поверхности. Он легко распознается по шестиугольным элементам, составляющим его основу. Этим штрих кодом можно закодировать до 138 символов.


Пример Maxicode

2D штрих-кодовая символика Data Matrix

Фирма ID Matrix of Clearwater (Флорида) разработала спецификацию кода Datamatrix, которая обеспечивает качественную коррекцию ошибок. Он может наноситься не только на этикетки малого размера, но и непосредственно на товар. Двухмерная матричная символика рассчитана на непосредственную маркировку поверхности изделий. Она рекомендована в качестве отраслевого стандарта в здравоохранении и аэрокосмической промышленности США.

Основные преимущества:
  • Стандартизация (принят международный стандарт ISO/IES 16022, готовится российский стандарт)
  • Большая информационная емкость (более 2000 букв или 3000 цифр)
  • Компактность символа
  • Высокая скорость распознавания и декодирования
  • Низкие требования к качеству поверхности, на которую наносится метка
  • Распознавание не зависит от фона изображения
  • Символы в поле зрения сканера могут быть ориентированы произвольным образом

Использование математических кодов Рида-Соломона с коррекцией ошибок, дает возможность восстановить закодированную информацию при повреждениях до 20 % поверхности метки. Модули матрицы могут быть как прямоугольными, так и округлыми, что дает возможность варьировать средства маркировки (принтер, лазер, травление, краска, штамповка). У символа допускается две формы - квадрат и прямоугольник, это облегчает вписывание метки в имеющееся на изделии пространство. Маркируется непосредственно поверхность изделий, метка всегда относится непосредственно к изделию и хранится вместе с ним.
 
Пример Datamatrix code с 96 и 187 зашифроваными символами

2D штрих-кодовая символика Aztec Code
Символы Aztec Code:
1. Могут кодировать любую байтовую последовательность в эффективных компактных режимах текстовых и цифровых данных. Они могут кодировать последовательности FNC1 для поддержки специальных промышленных форматов данных и ECI для поддержки специальных режимов интерпретации данных.
2. Всегда квадратной формы, изменяются в размерах от 15x15 модулей до 151x151 модулей. Не требуют свободной зоны вокруг символа.
3. Aztec Code может быть использован в структурном объединении (соединяющем до 26 символов).
 Примеры соотношения размеров символов и емкости кода:
 
* показывает Компактные символы; остальные строки показывают полный символ
** превышает разрешающую способность существующих сканеров
  
Структура символа Aztec Code :
  • центральный указатель "мишень"
  • элементы ориентации по углам указателя, и
  • решетка привязки, пронизывающая область данных.
Два переменных элемента структуры:
  • строка короткого режима, обернутая вокруг мишени, и
  • от одного до 32 слоев данных толщиной в 2 модуля, спиралью расходящихся от центра.

Уровень коррекции ошибок в Aztec Code регулируется по указанию пользователя, слои данных могут содержать от 5% до 95 % контрольных слов. На практике, обычно, нецелесообразно изменять стандартное значение в 23% контрольных слов.

В готовом символе все элементы структуры перемешаны (кроме прицела). Их роли станут понятны только при рассмотрении типичной последовательности декодирования.

Расположение полей, устойчивых к появлению ошибок и повреждений по краям символа, компенсирует влияние оптических искажений, возникающих по краям зоны сканирования.

Последнее оказалось особенно полезно при считывании символов Aztec Code большой емкости ручным сканером. Размышляя об этом, можно прийти к выводу — идеальной формой символа для двухмерного кода должен быть круг, обеспечивающий минимальные искажения при любой ориентации сканера относительно кода. Ещё одна форма символа — квадрат, углы которого могут быть отрезаны ... это и есть Aztec Code.

    Области применения Aztec Code: Aztec Code представляет собой универсальную символику двухмерного матричного штрихового кода. Aztec Code интересен для применений, требующих размещения кода на ограниченном пространстве (производство, коммерция, медицина, фармацевтика и т.д.), поскольку обеспечивает высокую плотность размещения информации, не требуя свободного пространства вокруг кода. Некоторые почтовые ведомства рассматривают возможность использования Aztec Code в качестве "электронного штампа" почтового отправления. Электронное кодирование подписи с помощью Aztec привлекло внимание так же и некоторых транспортных компаний.   

2D штрих-кодовая символика QR-CODE

Основное применение QR Code — сфера розничной торговли. В Японии эта технология используется уже в течении нескольких лет. В QR Code можно закодировать информацию до 4296 символов. Традиционно в штрих коде этого стандарта кодируется информация о сайте производителя, или магазине, в котором размещается данный товар на продажу. Популярность данного штрих-кода стала причиной выпуска телефона с поддержкой QR Code и i-mode. Этот телефон позволил сделать процесс покупки товара более интерактивным для его владельца.


Пример QR Code

2D штрих-кодовая символика Fine PictureCode

Fujitsu Laboratories разработали новый тип двумерного штрих-кода, – название Fine Picture Code, или FPCode. Fine PictureCode позиционируется в качестве возможной замены ранее применявшемуся примерно для этих же целей QR Code в отличие от существующих стандартов кодирования, предлагаемая система не требует выделения места для печати метки, и не влияет на графический дизайн. «Невидимость» нового типа штрих-кода основывается на свойстве по-разному зрительно воспринимать объекты (разного цвета и разного размера), сетка из тонких желтых линий, интегрированная в основное изображения и формирующая собственно FPCode, остается неразличимой невооруженным глазом. Например, мобильный телефон, со встроенной камерой и соответствующим ПО, вполне справляется с чтением кода и сразу же отображает информацию на экране устройства. Он также может содержать ссылку на веб-страницу с дополнительной информацией по предлагаемому товару. Единожды встроенный в цифровое изображение штрих-код будет читаться на любом цветном отпечатке. Популярность данного штрих-кода стала причиной выпуска телефона с поддержкой QR Code и i-mode.

Другие символики 2D кодов:

3-DI
Array Tag
Code 1
Code 16K
Code 49
CP Code
DataGlyth
DatStrip Code
Dot Code A
MaxiCode
MiniCode
Snowflake Code
SuperCode
Ultracode

Преимущества двумерного штрих-кода

  • позволяют хранить большое количество информации об объекте
  • обеспечивает 100% идентификацию объектов учета