二维条码知识概述.docx

二维条码   一维条码虽然提高了资料收集与资料处理的速度，但由於受到资料容量的限制，一维条码仅能标识商品，而不能描述商品，因此相当依赖电脑网路和资料库。在没有资料库或不便连网路的地方，一维条码很难派上用场。也因此，最近几年开始有人提出一些储存量较高的二维条码。由於二维条码具有高密度、大容量、抗磨损等特点，所以更拓宽了条码的应用领域。    近年来，随着资料自动收集技术的发展，用条码符号表示更多资讯的要求与日俱增，而一维条码最大资料长度通常不超过15个字元，故多用以存放关键索引值(Key)，仅可作为一种资料标识，不能对产品进行描述，因此需透过网路到资料库抓取更多的资料项目，因此在缺乏网路或资料库的状况下，一维条码便失去意义。此外一维条码有一个明显的缺点，即垂直方向不携带资料，故资料密度偏低。当初这样设计有二个目的：(1) 为了保证局部损坏的条码仍可正确辨识，(2) 使扫瞄容易完成。    要提高资料密度，又要在一个固定面积上印出所需资料，可用二种方法来解决：(1) 在一维条码的基础上向二维条码方向扩展，(2) 利用图像识别原理，采用新的几何形体和结构设计出二维条码。前者发展出堆叠式(Stacked)二维条码，後者则有矩阵式(Matrix)二维条码之发展，构成现今二维条码的两大类型。堆叠式二维条码的编码原理是建立在一维条码的基础上，将一维条码的高度变窄，再依需要堆成多行，其在编码设计、检查原理、识读方式等方面都继承了一维条码的特点，但由於行数增加，对行的辨别、解码算法及软体则与一维条码有所不同。较具代表性的堆叠式二维条码有PDF417, Code16K, Supercode, Code49等。    矩阵式二维条码是以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上，用点(Dot)的出现表示二进制的 “1”，不出现表示二进制的 “0”，点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其中点可以是方点、圆点或其它形状的点。矩阵码是建立在电脑图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制，已较不适合用“条码”称之。具有代表性的矩阵式二维条码有 Datamatrix, Maxicode, Vericode, Softstrip, Code1, Philips Dot Code等。    二维条码的新技术在1980年代晚期逐渐被重视，在资料储存量大、资讯随着产品走、可以传真影印、错误纠正能力高等特性下，二维条码在1990年代初期已逐渐被使用。第8.1节 二维条码的基本概念二维条码术语定义1. 堆叠式二维条码(2D Stacked Code)堆叠式二维条码是一种多层符号(Multi-Row Symbology)，通常是将一维条码的高度截短再层叠起来表示资料。 2. 矩阵式二维条码(2D Matrix Code)矩阵式二条码是一种由中心点到与中心点固定距离的多边形单元所组成的图形，用来表示资料及其它与符号相关功能。 3. 资料字元(Data Character)用於表示特定资料的ASCII字元集的一个字母、数字或特殊符号等字元。 4. 符号字元(Symbol Character)依条码符号规则定义来表示资料的线条、空白组合形式。资料字元与符号字元间不一定是一对一的关系。一般情况下，每个符号字元分配一个唯一的值。 5. 代码集(Code Set)代码集是指将资 字元转化为符号字元值的方法。 6. 字码(Codeword)字码是指符号字元的值，为原始资料转换为符号字元过程的一个中间值，一种条码的字码数决定了该类条码所有符号字元的数量。 7. 字元自我检查(Character Self-Checking)字元自我检查是指在一个符号字元中出现单一的印刷错误时，扫瞄器不会将该符号字元解码成其它符号字元的特性。 8. 错误纠正字元(Error Correction Character)用於错误侦测和错误纠正的符号字元，这些字元是由其它符号字元计算而得，二维条码一般有多个错误纠正字元用於错误侦测以及错误纠正。有些线性扫瞄器有一个错误纠正字元用於侦测错误。 9. E错误纠正(Erasure Correction)E错误是指在已知位置上因图像对比度不够，或有大污点等原因造成该位置符号字元无法辨识，因此又称为拒读错误。通过错误纠正字元对E错误的恢复称为E错误纠正。对於每个E错误的纠正仅需一个错误纠正字元。 10. T错误纠正(Error Correction)T错误是指因某种原因将一个符号字元识读为其它符号字元的错误，因此又称为替代错误。T错误的位置以及该位置的正确值都是未知的，因此对每个T错误的纠正需要两个错误纠正字元，一个用於找出位置，另一个用於纠正错误。 11. 错误侦测(Error Detection)一般是保留一些错误纠正字元用於错误侦测，这些字元被称为侦测字元，用以侦测出符号中不超出错误纠正容量的错误数量，从而保证符号不被读错。此外，也可利用软体透过侦测无效错误纠正的计算结果提供错误侦测功能。若仅为E错误纠正则不提供错误侦测功能。 条码扫瞄器的分类    一般对条码扫瞄器的分类如图7.1所示，共可分为四类：(1) 手持雷射条码扫瞄器(Hand-Held Laser Bar Code Reader)，(2) 固定式雷射条码扫瞄器(Fixed Laser Bar Code Reader)，(3) CCD条码扫瞄器(Charge Coupled Device Bar Code Reader)，(4) 光笔条码扫瞄器(WAND或称Light Pen)。若依扫瞄方式分类，则有单点式、线型与面型等叁种。图7.1 条码扫瞄器的分类    条码扫瞄器可分为二个独立之部份：输入元件(Input Device)及解码器(Decoder)。二者可一体成型，也可以电线连接，或利用红外线以无线方式输送资料。    输入元件主要包括光电转换系统与类比数位转换器两大部份，光电系统主要用来扫瞄条码，扫瞄动作可藉着操作者手的移动或条码的移动来完成。当光源照射到条码，反射光经光路设计落在感测元件上时，感测元件随着不同内射光之强度转换成不同的类比讯号，经类比数位(A/D)转换器器处理成数位码输出。    数位码输出到解码器中，将数位码解译成条码讯号，即完成了条码扫瞄的工作。条码扫瞄器的读取系统结构如图7.2所示：图7.2 条码扫瞄器的读取系统结构1. 光笔条码扫瞄器其取像方式为单点式，藉由人手之移动来完成扫瞄条码之动作，扫瞄速度可达每秒3”到30”。光笔的读取方式为接触式读取，光笔尖端条码距离最多只能容许0.05”，可视为读取距离，属於条码扫瞄器之低阶产品。目前的光笔只能读取一维条码。较需注意的是光径需符合最小条码间距，以能完整读取条码之资料，光源采波长660nm LED为主。 2. CCD条码扫瞄器 线型CCD主要用於一维条码，而面型CCD主要应用於资料量丰富的二维条码。其感测元件为光耦合器(Charge-Coupled Device)，一般简称为CCD。CCD的取像方式是属於线型接触式，由於其感测元件长度涵盖条码长度范围，所以读取时并不需要左右移动，CCD的解析度约为2048dpi，扫瞄速度较光笔快。CCD的读取距离较雷射式的短，传统CCD读取距离约可容许1025mm，并非一定要完全接触。目前则在增加读取距离上努力，已经有2”5”之加强型CCD开发出来，未来则希望读取距离能加强至10”。在读取宽度上，以60mm与80mm为主，光源则以波长660nm红光发光二级体(LED)阵列为主。 3. 雷射扫瞄器藉由雷射光束的扫瞄来读取条码的资料，因此其读取距离较长，约可达10”。由於它和笔式读码机一样，可自由移动到物体处扫瞄，因此条码的长度在容许的范围下并不会受到限制，而且扫瞄时可悬空划过，不必像笔式读码机要接触到条码的表面。雷射扫瞄器特别适用於大量扫瞄以及印刷品质较差的条码。     二维条码扫瞄器主要由美国叁大厂Symbo Tech、PSC、Welch Allyn积极推广中，已成为扫瞄器一重要发展趋势。二维条码的识别    二维条码的识别有两种方法：(1) 透过线型扫瞄器逐层扫瞄进行解码，(2) 透过照相和图像处理对二维条码进行解码。对於堆叠式二维条码，可以采用上述两种方法识读，但对绝大多数的矩阵式二维条码则必须用照相方法识读，例如使用面型CCD扫瞄器。     用线型扫瞄器如线型CCD、雷射枪对二维条码进行辨识时，如何防止垂直方向的资料漏读是主要的技术关键，因为在识别二维条码符号时，扫瞄线往往不会与水平方向平行。解决这个问题的方法之一是必须保证条码的每一层至少有一条扫瞄线完全穿过，否则解码程序不识读。这种方法简化了处理过程，但却降低了资料密度，因为每层必须要有足够的高度来确保扫瞄线完全穿过，如图7.3所示。我们所提到的二维条码中，如Code 49, Code 16K的识别即是如此。图7.3 二维条码的识别(每层至少一条扫瞄线通过)    不同於其它堆叠式二维条码，PDF417建立了一种能缝合局部扫瞄的机制，只要确保有一条扫瞄线完全落在任一层中即可，因此层与层间不需要分隔线，而是以不同的符号字元 (Cluster)来区分相邻层，因此PDF417的资料密度较高，是Code 49及Code 16K的两倍多，但其识读设备也比较复杂。第8.2节二维条码与一维条码的比较    一维条码与二维条码应用处理的比较如图3.4所示，虽然一维和二维条码的原理都是用符号（Symbology）来携带资料，达成资料的自动辨识。但是从应用的观点来看，一维条码偏重於标识商品，而二维条码则偏重於描述商品。因此相较於一维条码，二维条码（2D）不仅只存关键值，并可将商品的基本资料编入二维条码中，达到资料库随着产品走的效益，进一步提供许多一维条码无法达成的应用。例如一维条码必须搭配电脑资料库才能读取产品的详细资讯，若为新产品则必须再重新登录，对产品特性为多样少量的行业构成应用上的困扰。此外，一维条码稍有磨损即会影响条码阅读效果，故较不适用於工厂型行业。除了这些资料重覆登录与条码磨损等问题外，二维条码还可有效解决许多一维条码所面临的问题，让企业充分享受资料自动输入、无键输入的好处，对企业与整体产业带来相当的利益，也拓宽了条码的应用领域。     一维条码与二维条码的差异可以从资料容量与密度、错误侦测能力及错误纠正能力、主要用途、资料库依赖性、识读设备等项目看出，二者的比较如表7.1所示。表7.1 一维条码与二维条码之比较项目 条码类型一维条码二维条码资料密度与容量密度低，容量小密度高，容量大错误侦侧及自我纠正能力可以检查码进行错误侦测，但没有错误纠正能力有错误检验及错误纠正能，并可根据实际应用设置不同的安全等级垂直方向的资料不储存资料，垂直方向的高度是为了识读方便，并弥补印刷缺陷或局部损坏携带资料，因对印刷缺陷或局部损坏等可以错误纠正机制恢复资料主要用途主要用於对物品的标识用於对物品的描述资料库与网路依赖性 多数场合须依赖资料库及通讯网路的存在可不依赖资料库及通讯网路的存在而单独应用识读设备可用线扫瞄器识读，如光笔、线型CCD、雷射枪对於堆叠式可用型线扫瞄器的多次扫瞄，或可用图像扫瞄仪识读。矩阵式则仅能用图像扫瞄仪识读图7.4 一维条码与二维条码应用处理的比较第8.3节二维条码的应用范围    如前所述，二维条码具有储存量大、保密性高、追踪性高、抗损性强、备援性大、成本便宜等特性，这些特性特别适用於表单、安全保密、追踪、证照、存货盘点、资料备援等方面，如图7.5所示。 图7.5 二维条码的应用范围1. 表单应用:公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料之传送交换，减少人工重覆输入表单资料，避免人为错误，降低人力成本。 2. 保密应用:商业情报、经济情报、政治情报、军事情报、私人情报等机密资料之加密及传递。 3. 追踪应用:公文自动追踪、生产线零件自动追踪、客户服务自动追踪、邮购运送自动追踪、维修记录自动追踪、危险物品自动追踪、後勤补给自动追踪、医疗体检自动追踪、生态研究(动物、鸟类.)自动追踪等。 4. 证照应用:护照、身分证、挂号证、驾照、会员证、识别证、连锁店会员证等证照之资料登记及自动输入，发挥随到随读、立即取用的资讯管理效果。 5. 盘点应用:物流中心、仓储中心、联勤中心之货品及固定资产之自动盘点，发挥立即盘点、立即决策的效果。 6. 备援应用:文件表单的资料若不愿或不能以磁碟、光碟等电子媒体储存备援时，可利用二维条码来储存备援，携带方便，不怕折叠，保存时间长，又可影印传真，做更多备份第8.4节二维条码的国际标准    国际组织在二维条码标准上的努力已有初步成效，之後我们将详细介绍目前美国国家标准协会(ANSI)所制定的二维条码国际标准，包括PDF417、Maxicode、Datamatrix。其中以PDF417应用范围最广，从生产、运货、行销、到存货管理都很适合，故PDF417特别适用於流通业者。Maxicode通常用於邮包的自动分类和追踪，Datamatrix则特别适用於小零件的标识。国际标准组织    标准制定委员会最大的任务，在避免同一行业采用不同的二维条码，造成资讯传输上的困扰。目前国际组织在二维条码标准上的努力已有初步成效，例如下列国际组织皆设有二维条码标准制订委员会： 1. 美国国家标准协会， American National Standards Institute，简称ANSI。 2. 美国自动辨识协会，Automatic Identification Manufacturers, 简称AIM-USA。 3. 电子工业协会，Electronic Industries Association-EIA PEPS Industrial-PN3132。 4. 汽车工业协会，Automotive Industry Action Group，简称 AIAG。 5. 国际航空协会，International Air Transport Association，简称 IATA。 6. 公用事业工业协会，Utility Industry Group，简称 UIG。 7. 欧洲的标准技术协会225委员会，Commit European Normalization Technical Committee 225，简称 CEN TC225。 8. 欧洲的电子资料交换协会，Electronic Data Interchange Forum for Companies with Interests in Computing and Electronics，简称 EDIFICE。 9. 日本的电子工业协会，简称EIA-J。 10. 国际标准组织，International Standard Organization, 简称ISO。     上述国际组织虽分属不同的行业或国家，为求二维条码的共同标准，常常会举行国际会议相互交换意见。本课程老师黄庆祥在1996年曾担任国际标准组织ISO/TC122/WG4委员会委员之一，直接参与二维条码国际标准制订的相关活动，希望为我国今後在二维条码国际标准制订的发言权抢占先机，以协助经济部商业司创造二维条码的有利环境，为亚太营运中心及其应用资料自动收集及辨识的技术水准提供帮助。流通业的标准    美国部分条码委员会，如美国国家标准协会ANSIMH10.8、电子工业联谊会EIA MH10 SBC-8等，已发展出二维条码在流通业的应用标准。ANSI MH10.8委员会的主要任务，在制定单位包裹与货运标签应用的标准(Two-dimensional Symbols For Use With Unit Loads and Transport Packages)，目前二维条码标准的建议内容包括：1. 进货及出货单采用PDF417二维条码，例如船运公司的舱单，其每个模组列印的最佳尺寸是10mils(千分之一寸)以上。 2. 电子资料交换(EDI)的讯息及相关文件采用PDF417二维条码。 3. 输送带上产品之搜寻及追踪采Maxicode二维条码，建议尺寸为1寸×1寸。     美国电子工业联谊会(EIA)是美国主要电子制造业者，如英代尔(Intel)、Motorola、德州仪器等共同组成的产业贸易协会，1995年2月1日，EIA条码委员会(MH10 SBC-8)在ANSI的支持下宣布二维条码可以应用在下列叁大范围：高速搜寻及追踪(High Speed Sortation and Tracking)、纸上电子资料交换(Paper EDI)、出货进货讯息(Shipping/Receiving Information)。1995年4月，EIA条码委员会完成二维条码标准草案(ANSI/EIA PN3132)，做为电子产品整个产销流程上中下游使用二维条码的标准。事实上，半导体设备暨物料国际协会(SEMI)在1993年就订了半导体晶片使用二维条码的标准(SEMI T93)，希望半导体厂商使用二维条码以防止晶片的偷窃犯罪，可惜当时二维条码相关设备昂贵而技术也不完全成熟。如今新完成的二维条码标准草案(ANSI/EIA PN3132)，已整合各种二维条码在各种行业的需求，已具有相当的实用性。证照业的标准   机器可读旅行文件技术谘询小组(Technical Advisory Group on Machine Readable Travel Documents, TAG/MRTD) 是一个国际标准组织，1995年1月1720日在日内瓦举行新技术评估会议，通过建议将二维条码列为国际证照标准，在国际证照可加印二维条码，以储存证照之文字或指纹、相片等身分辨识之生理资料 (Biometrics Identification)。该小组针对二维条码在证照上的应用，做出以下的建议：1. 二维条码在证照上的应用已相当可行，有关二维条码在证照上的位置、储存内容及详细规格应立即研订。 2. 二维条码储存的资料内容应做为证照真伪的辨别及持有人的身分的辨识，印二维条码的油墨应含有标准光学特徵以辨识证照的真伪。 3. 当二维条码因国情因素不能印制时，印制二维条码的位置可只以含有光学性质的特别油墨处理之，以符合国际标准。 汽车业标准    美国汽车工业协会AIAG是一个美国汽车制造业者如福特、克莱斯勒、通用等，与其上游厂商所共同组成的协会，AIAG对於二维条码的应用，提出如表7.2中的具体建议与方针： 表7.2 AIAG建议条码应用项目应用项目建议采用的条码小零件标识DatamatrixEDI/运货PDF417高品质运输Quality ConveyancePDF417生产保证 Production EvidencePDF417产品行销 Production BroadcastPDF417设备管理 Configuration ManagementPDF417物品安全管制表Material Safety Data Sheets PDF417搜寻追踪 Sortation and TrackingMaxicode    从AIAG协会的条码建议中可看出，由於PDF417兼具高资料储存量、错误纠正能力、及可携性资料档等特性，故最受重视，其应用范围亦最广。而Datamatrix因可提供极小又高密度的标签，且仍可存放合理的资料内容，故特别适用於小零件的标识。另外，Maxicode的主要特性即应用在货品搜寻的辅助，而成为配送与运输应用的最佳选择。    此外，美国交通部AMVA (American Motor Vehicle Administrators)已选定将PDF417做广泛的应用，从驾驶执照到行照登记等都将应用PDF417。而美国国防部DOD(American Department of Defense)也选用PDF417制作军人证，美国空军已开始建议将身分证编上PDF417。第九章PDF417    DF417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%，如图8.1所列各种情形，皆可将资料复原。图8.1 PDF417的错误复原能力PDF417的结构    由於PDF417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390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，如图8.2所示。图8.2 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130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。字码的组成如图8.3所示。图8.3 PDF417字码的组成PDF的尺寸     也因为符号的组合较有弹性，每一个PDF417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 (17C69)X 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的错误纠正能力   PDF417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641024021108141106281101316109243210725641024612895772568048512496表8.2 PDF417的建议错误纠正等级资料字码数错误纠正等级140240160316132043218635    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，多层字元自我检查有尺寸可变 高：390层宽：130栏读码方式双向可读错误纠正字码数2512个最大资料容量安全等级为0， 每个符号可表示1108个位元第十章MaxicodeMaxicode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，也有人称USS-Maxicode(Uniform Symbology Specification- Maxicode)。本文所指的Maxicode，都是遵循AIMUSA所制订的标准。Maxicode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符号规格略有不同，就外观上来看，图9.1的左边是1992年刚推出的样子，右边则是现在Maxicode应有的样子。图9.1 Maxicode的外观Maxicode的基本特征1. 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可从任意方向快速扫瞄。其外观与中心放大图如图9.2所示。 图9.2 Maxicode外观与中心放大图 2. 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。 3. 定位图形：Maxicode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9.3。 图9.3 Maxicode的符号排列方式 4. 每个Maxicode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。 5. 模式：是一种允许符号有不同结构的机制，Maxicode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的最大优点在於其解码速度相当快，Maxicode可在速度为每分钟550英 的输送带上成功读取。Maxicode的组成编码字元集    Maxicode允许对256个国际字符编码，包括值0127的ASCII字元和128255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符号字元的表示1. 每个字元由6个六边形的模组组成。 2. 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”。 3. 通常六个模组排成3层，顺序为右上至左下，见图9.4所示。 图9.4 Maxicode的位元组成排列方式4. 由於Maxicode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的字码集共有64个，范围为063，二进位表示为000000111111。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9.1所示。采用哪一种错误纠正等级是由模式字元所指定。表9.1 Maxicode的错误纠正等级特性错误纠正等级标准增强字码总数144144可能的资料字元数9377模式字元数11错误字元数5066可纠正的错误字元数2230Maxicode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： 1. 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。 2. 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：3. 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)。 4. 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9.2。表9.2 结构化收件人讯息的结构位元编号编码资料结构36模式二进制01512, 730, 3336邮递编号数字型邮递编号(最多9位)3132, 3942邮递编号长度只对数字型邮递编号编码12, 736, 3942邮递编号文数字型邮递编号3738, 4348, 5354国家代码3位数字( ISO 3166 )4952, 5560服务类型3位数字61120EEC码字5. 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。 6. 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。 7. 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36号