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上海备得数码科技有限公司

4.1 PDF417码 介绍

PDF417码是由留美华人王寅敬(音)博士发明的。PDF是取英文Portable Data File三个单词的首字母的缩写,意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成,如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块,则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17,所以称417码或PDF417码。

1、PDF417的结构

由于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,还可将人体的特征如指纹、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,如图所示。

PDF417码的结构其中每一层都包括下列五个部份:

起始码。

左标区:在起始码后面,为一指示符号字符。

资料区:可容纳1~30个资料字符。

右标区: 在资料区的后面,为一指示符号字符。

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符皆可称为字码 (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。字码的组成如图所示。

2、PDF417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=每层符号字符的总数(含左右标区),R=层高,Q=静空区大小

 

3、PDF417码的特点

(1)信息容量大

PDF417码除可以表示字母、数字、ASCII字符外,还能表达二进制数。为了使得编码更加紧凑,提高信息密度,PDF417在编码时有三种格式:

* 扩展的字母数字压缩格式 可容纳1850 个字符;

* 二进制 / ASCII格式 可容纳1108 个字节;

* 数字压缩格式 可容纳2710 个数字。

(2)错误纠正能力 一维条码通常具有校验功能以防止错读,一旦条码发生污损将被拒读。而二维条码不仅能防止错误,而且能纠正错误,即使条码部分损坏,也能将正确的信息还原出来。

(3)印制要求不高 普通打印设备均可打印,传真件也能阅读。

(4)可用多种阅读设备阅读 PDF417码可用带光栅的激光阅读器,线性及面扫描的图像式阅读器阅读。

(5)尺寸可调以适应不同的打印空间。

(6)码制公开 已形成国际标准,我国也已制定了417码的国标。

PDF417的纠错功能

二维条码的纠错功能是通过将部分信息重复表示(冗余)来实现的。比如在PDF417码中,某一行除了包含本行的信息外,还有一些反映其它位置上的字符(错误纠正码)的信息。这样,即使当条码的某部分遭到损坏,也可以通过存在于其它位置的错误纠正码将其信息还原出来。

PDF417的纠错能力依错误纠正码字数的不同分为0~8共9级,见图4,级别越高,纠正码字数越多,纠正能力越强,条码也越大。当纠正等级为8时,即使条码污损50%也能被正确读出。

PDF417还有几种变形的码制形式:

* PDF417截短码 在相对"干净"的环境中,条码损坏的可能性很小,则可将右边的行指示符省略并减少终止符。

* PDF417微码 进一步缩减的PDF码。

* 宏PDF417码 当文件内容太长,无法用一个PDF417码表示时,可用包含多个(1~99999个)条码分块的宏PDF417码来表示。

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1所示。表2则建议不同的字数所适用的错误纠正等级。

表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3所示。

表3   PDF417的特性 

项目

特性

可编码字符集

全部 ASCI I 字符及扩展 ASCI I 字符,8 位二进制数据,多达811 800 种不同的字符集或解释 

类型

连续型,多层

每个符号字符单元数

8(4 条、 4 空)

每个符号字符模块总数

17

符号宽度

可变(90~583X)

符号高度

可变(3~90 层)

最大数据容量(安全等级为 0)

每个符号表示 1850个文本字符, 2710个数字或 1108个字节

双向可读

字符自校验

错误纠正码词

2~512 个

附加特性和附加选择

可选安全等级, 可缝合局部扫描, 宏 PDF417, GLI , 截短 PDF417

 

4、PDF417条码的标准化现状

自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的系统标准后,PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。如:

AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会(AIM)标准;

ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)已将PDF417条码做为美国的运输包装的纸面EDI的标准;

CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准;

国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(IEC)的第一联合委员会第三十一分委员会正在起草PDF417二维条码标准;

中国——PDF417二维条码已列为95期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月PDF417条码国家标准《四一七条码》已经正式颁布;

AIAG/ODETTE——1995年北美和欧洲汽车工业组织已将PDF417选定为各种生产及管理/纸面EDI的标准;

AAMVA——1995年美国机动车管理局将PDF417选定为所有驾驶员及机动车管理的二维条码应用标准。美国一些州、加拿大部分省份已经在车辆年检、行车证年审及驾驶证年审等方面,将PDF417选为机读标准;

TCIF——美国工业论坛已将PDF417列为重要电讯产品的标识标准;

EDIFICE——欧洲负责EDI及条码在电子工业方面应用的工业组织已将PDF417定为管理/纸面EDI应用标准,并列入运输标识条码标签应用指南;

巴林——已将PDF417定为身份证的机读标准,近期还将有一些国家陆续在身份证上选用PDF417二维条码;

美国国防部在其新的军人身份证上采用PDF417条码作为机读标准,将照片及紧急医疗信息编入条码,大约16,000,000多张军人卡已在700多个世界各地的美军基地投入使用。另外,美国国防部还将PDF417条码作为后勤管理和纸面EDI应用标准。

 

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发布时间:2020-02-07
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