条形码的背后–常见编码系统技术概述

条形码在工业中广泛应用，读码器制造商不断寻求突破创新。

即使假期已经过去（消费者零售/线上消费、物流和运输、制造和分销的季节性高峰）， 每天仍有超过50亿个条形码被扫描。首个条形码是20世纪70年代在一包口香糖上被扫描的，它显然是一种提供机器可读UPC（通用产品代码）的强大方法。条形码自被发明后演化相对较少，但另一方面，识别和解码条形码的系统得到了长足发展并持续前进，以提供更快速、更小巧、更便宜和更稳健的阅读器。

所有的成功创新都来自于需求，并由一个理念和一个解决方案来实现。通用产品代码（UPC）的理念可以追溯到首个商业代码被扫描以及由 Bernard Silver 和 Norman Joseph Woodland申请专利的解决方案出现之前几十年。Woodland首先提出了基于摩尔斯电码的条形码符号理念。

据《史密森尼》杂志报道，伍德兰坐在沙滩椅上，思考如何更轻松地识别和分类超市里的商品，从而减少人们的排队时间。他需要一种计算机能识别的代码。摩尔斯电码闯入他的脑海：“我记得当我把四根手指伸到沙子里时，我正在考虑点和破折号，不知道出于什么原因——我也不知道——我把手拉过来，我有了四条线。我说，天哪！现在我有四条线，它们可以是宽线和窄线而不是点和破折号。现在我更有机会找到那个东西了。”

最初的专利实际上是具有各种厚度带的同心圆形式，但70年代商业化的UPC条形码符号与我们今天仍在使用的熟悉一维条形码相似。Woodland的影响非常之大，当他于1971年去世时，《MAD》杂志为纪念他专门发行了一期专刊。

Joe Woodland（左）和Bernard Silver在1949年申请了一项专利，该专利于1952年获得批准。来源：耶鲁大学出版社

印刷技术的发展使UPC变得越来越小，但读码技术已经从使用激光和光电放大器的电子机械扫描，发展到基于成像器抓取和处理图像的系统。尽管基于一维激光的扫描器仍在生产和部署，但阅读系统最显著的进步来自基于二维成像器的阅读器的发明。基于成像器的阅读器可以读取任意方向的一维条形码（不包括基于单向激光的系统），还实现了向基于二维矩阵的条形码符号的演变。

阅读器技术的这一转变大约始于15年前，但现在已经占据当今的大部分市场，据估计每年生产的扫描器超过3500万台。与传统的一维条形码相比，各种形式的二维码在编码数据方面有显著增加——通常，一维条形码可以有20-25个字符，二维码则可以超过2000个字符，这取决于特定的条形码类型。除了存储更多产品信息和详情外，二维码可以进行编码校验和其他校正，以提高不良印刷或代码损坏的容忍度。

条形码如何运行？

条形码符号对数据库中的数据串或数据键进行编码：

●   一维条形码通常用于编码物品的部件号、产品代码或序列号。通常，一个数据串被链接到一个数据库并用于检索一个相关的数据库记录。例如，杂货店UPC符号从商店数据库中检索产品的描述、价格、单位和大小。

●   二维码可以容纳数百个字符的数据，通常可以编码整个数据库记录，因此不需要连接到数据库，也不需要任何软件中的搜索功能。二维码可以包含多语言字符或其他二进制数据，如网址、电子邮箱地址、电话/文本数据甚至数字化的语音数据或图像。二维码还包含错误检测和校正算法，因而非常稳健。

一维条形码的主要类型

●   39条码是最古老的条形码设计之一，在电子、医疗保健和政府部门中很常见。它可以包含整个128 ASCII字符集，且只受标签大小的限制。

●   128条码源自ASCII 128字符集，但经过优化而更紧凑，使其在全球范围内的包装和运输应用中非常流行。

●   交叉2/5条码是一种数字条形码，通常见于仓库、配送和制造中。

●   国际商品编码（EAN）被认为是UPC的超集，书商、图书馆、大学和批发商专门将其用于书籍追溯。

●   通用产品代码（UPC）几乎可以在每一种零售产品上找到，用于快速收据打印和库存跟踪。

由于使用图像传感器，基于二维成像器的阅读器带来重大发展的可能性。它还提供了在过去不可能的附加功能，包括拍摄照片或录制视频以及实现更高级的功能，如文档扫描、OCR（正交字符识别）及对象检测和尺寸标注。这只是其中一些流行的应用示例。

39条码是最古老的条形码设计之一，在电子、医疗保健和政府部门中很常见。它可以包含整个128 ASCII字符集，且只受标签大小的限制。

128条码源自ASCII 128字符集，但经过优化而更紧凑，使其在全球范围内的包装和运输应用中非常流行。

交叉2/5条码是一种数字条形码，通常见于仓库、配送和制造领域。

国际商品编码（EAN）被认为是UPC的超集，书商、图书馆、大学和批发商专门将其用于书籍追溯。

通用产品代码（UPC）几乎可以在每一种零售产品上找到，用于快速收据打印和库存跟踪。

PDF417是一种堆叠线性二维码，具有复杂的编码特性，使其成为美国邮政和国土安全部的选择。

数据矩阵已经成为一种极其常见的二维码，能够在小空间中包含大量信息，但需要复杂的扫描器来翻译图像。

快速响应（QR）码是条形码的最新趋势。虽然不像其他二维码那样紧凑，但经常在营销中使用，以链接到网络资源。

Teledyne e2v 图像传感器 是当今市场上独一无二的，相比其他二维传感器更具优势。这主要是因为它们是专门为条形码读取应用而设计的，而不是针对更一般化的用途，如消费者或汽车应用。