條形碼識別技術

1、維條形碼生成與識別技術、引言條形碼（簡稱條碼）技術是集條碼理論、光電技術、計算機技術、通信技術、條碼印 制技術于一體的一種自動識別技術。 條形碼是由寬度不同、 反射率不同的條 （黑色） 和空（白 色），按照一定的編碼規(guī)則編制而成，用以表達一組數(shù)字或字母符號信息的圖形標識符。條 形碼符號也可印成其它顏色，但兩種顏色對光必須有不同的反射率，保證有足夠的對比度。 條碼技術具有速度快、準確率高、可靠性強、壽命長、成本低廉等特點，因而廣泛應用于商 品流通、工業(yè)生產、圖書管理、倉儲標證管理、信息服務等領域。EAN-13 條形碼簡介一維條碼主要有 EAN 和 UPC 兩種， 其中 EAN 碼是我國主要采取的

2、編碼標準。 EAN 是）的英文縮寫，是以消費資料為使用歐洲物品條碼（ European Article Number Bar Code對象的國際統(tǒng)一商品代碼。 只要用條形碼閱讀器掃描該條碼， 便可以了解該商品的名稱、 型 號、規(guī)格、生產廠商、所屬國家或地區(qū)等豐富信息。EAN 通用商品條碼是模塊組合型條碼，模塊是組成條碼的最基本寬度單位，每個模塊 的寬度為 0.33 毫米。在條碼符號中，表示數(shù)字的每個條碼字符均由兩個條和兩個空組成，1” ，一個模塊的空表它是多值符號碼的一種， 即在一個字符中有多種寬度的條和空參與編碼。 條和空分別由 14個同一寬度的深、淺顏色的模塊組成，一個模塊的條表示二進制的

3、 示二進制的 “0” ，每個條碼字符共有 7 個模塊。即一個條碼字符條空寬度之和為單位元素的 7 倍，每個字符含條或空個數(shù)各為 2 ，相鄰元素如果相同， 則從外觀上合并為一個條或空，并規(guī)定每個字符在外觀上包含的條和空的個數(shù)必須各為2 個，所以 EAN 碼是一種 （7 ，2） 碼。30 種編EAN 條碼字符包括 09 共 10 個數(shù)字字符，但對應的每個數(shù)字字符有三種編碼形式， 左側數(shù)據符奇排列、左側數(shù)據符偶排列以及右側數(shù)據符偶排列。這樣十個數(shù)字將有碼，數(shù)據字符的編碼圖案也有三十種，至于從這 30 個數(shù)據字符中選哪十個字符要視具體情況而定。在這里所謂的奇或偶是指所含二進制1” 的個數(shù)為偶數(shù)或奇數(shù)

4、2。2.1 EAN-13 碼的格式EAN條形碼有兩個版本，一個是 13位標準條碼（EAN-13條碼），另一個是8位縮短條碼（EAN-8條碼）。EAN-13條碼由代表13位數(shù)字碼的條碼符號組成，如圖1 所示1。前2位（罵-耳，歐共體12國采用）或前3位円貝，其他國家采用）數(shù)字為國家或地區(qū)代碼，稱為前綴碼或前綴號。例如：我國為690 ,日本為49*，澳大利亞為 93*等（其中的“*”表示09的任意數(shù)字）。前綴后面的5位（皿1見）或4位（蚣見）廠商代碼后面的5亠小左側數(shù)據符左側宀宀 起始符空白6位數(shù)字中間分隔符右側數(shù)據符6位數(shù)字校驗符亠小厶&,詠右側終止符宀宀1位數(shù)字空白數(shù)字為商品制造商的代

5、碼，是由該國編碼管理局審查批準并登記注冊的。位（丄厶）數(shù)字為商品代碼或商品項目代碼，用以表示具體的商品項目 即具有相同包 裝和價格的同一種商品。最后一位數(shù)字為校驗碼，用以提高數(shù)據的可靠性和校驗數(shù)據輸入的 正確性，校驗碼的數(shù)值按國際物品編碼協(xié)會規(guī)定的方法計算。2.2 EAN-13條形碼的構成EAN-13條形碼的構成如圖2所示。圖2典型EAN-13條形碼的構成（1 ）左、右側空白：沒有任何印刷符號，通常是空白，位于條碼符號的兩側。用以提般左側空白11個模塊，右側空白7個模塊。(2 )起始符：條形碼符號的第一位字符是起始符，它特殊的條空結構用于識別條形碼符號的開始。由3個模塊組成。(3)左側數(shù)據符：

6、位于中間分隔符左側，表示一定信息的條碼字符，由42個模塊組成。(4)中間分隔符：位于條碼中間位置的若干條與空，用以區(qū)分左、右側數(shù)據符,個模塊組成。右側數(shù)據符：位于中間分隔符右側，表示一定信息的條碼字符，由35個模塊組成。7個模條碼校驗符：表示校驗碼的條碼字符，用以校驗條碼符號的正確與否，由塊組成。終止符：條形碼符號的最后一位字符是終止符，它特殊的條空結構用于識別條形碼符號的結束。由3個模塊組成。一個條形碼圖案是數(shù)條黑色和白色線條組成，如圖3所示。圖3條形碼圖案實例圖案分成五個部分，從左至右分別為：起始部分、第一數(shù)據部分、中間部分、第二數(shù) 據部分和結束部分。(1)起始部分：由11條線組成，從左至

7、右分別是8條白線，一條黑線，一條白線和一條黑線。(2) 第一數(shù)據部分：由 42條線組成，是按照一定的算法形成的，包含了左側數(shù)據符(右 £巧這些數(shù)字的信息。8（3）中間部分：由5條線組成，從左到右依次是白線，黑線，白線，黑線，白線。（4）第二數(shù)據部分：由 42條線組成，是按照一定的算法形成的，包含了右側數(shù)據符（出？九）這些數(shù)字的信息。（5）結尾部分：由11條線組成，從左至右分別是一條黑線，一條白線和一條黑線,條白線。2.3 EAN-13的編碼規(guī)則EAN-13的編碼是由二進制表示的。它的數(shù)據符、起始符、終止符、中間分隔符編碼見表1。表1 EAN-13編碼字符二進制表示左側數(shù)據符奇性字符（

8、A組）偶性字符（B組）右側數(shù)據符偶性字符（C組）0000110101001111110010100110010110011110011020010011001101111011003011110101000011000010401000110011101101110050110001011100110011106010111100001011010000701110110001001100010080110111000100110010009000101100101111110100起始符101中間分隔 符1010終止符101左側數(shù)據符有奇偶性，它的奇偶排列取決于前置符，所謂前置符是國別識別碼

9、的第一2，實際上由表2位 戸1,該位以消影的形式隱含在左側六位字符的奇偶性排列中，這是國際物品編碼標準版 的突出特點。前置符與左側六位字符的奇偶排列組合方式的對應關系見表這種編碼規(guī)定可看出，與這種組合方式是一一對應固定不變的。例如：中國的國別識別碼為“690” ，因此它的前置符為 “6”，左側數(shù)據符的奇偶排列為“OEEEOO 3, “ E”表示偶字符，“O'表示奇字符。表2左側數(shù)據符奇偶排列結合方式前置符左側數(shù)據符奇、偶排列前置符左側數(shù)據符奇、偶排列0OOOOOO5OEEOOE1OOEOEE6OEEEOO2OOEEOE7OEOEOE3OOEEEO8OEOEEO4OEOOEE9OEEOE

10、O2.4 EAN-13條形碼的校驗方法校驗碼的主要作用是防止條形碼標志因印刷質量低劣或包裝運輸中引起標志破損而造成掃描設備誤讀信息。作為確保商品條形碼識別正確性的必要手段， 條形碼用戶在標志設計 完成后，代碼的正確與否直接關系到用戶的自身利益。 對代碼的驗證，校驗碼的計算是標志 商品質量檢驗的重要內容之一，應該謹慎嚴格，需確定代碼無誤后才可用于產品包裝上。F面是EAN-13條形碼的校驗碼驗算方法，步驟如下3:(1)以未知校驗位為第 1位，由右至左將各位數(shù)據順序排隊（包括校驗碼）由第2位開始，求出偶數(shù)位數(shù)據之和，然后將和乘以3，得積曬；由第3位開始，求出奇數(shù)位數(shù)據之和，得； 將筑和弘相加得和M

11、;用弘 除以10 ,求得余數(shù)，并以10為模，取余數(shù)的補碼，即得校驗位數(shù)據值 比較第1位的數(shù)據值與C的大小，若相等，則譯碼正確，否則進行糾錯處理。例如，設EAN-13碼中數(shù)字碼為6901038100578（其中校驗碼值為 8），該條碼字符校驗過程為.= 3x(7 + 0+ l. + 3+l + 9)= 63= 5 + 0+ SO0+6 = 19嘰=M + “2=82，弘除以10的余數(shù)為2，故 = 10-2 = 8 ，譯碼正確。3 EAN-13條形碼的生成條形碼的生成方法如下3:(1)由才0根據表3產生和£ 1 £庁匹配的字母碼，該字母碼有6個字母組成，字母限于A和B。表3映射

12、表0AAAAAA5ABBAAB1AABABB6ABBBAA2AABBAB7ABABAB3AABBBA8ABABBA4ABAABB9ABBABA(20AAAAAA5ABBAAB1AABABB6ABBBAA2AABBAB7ABABAB3AABBBA8ABABBA4ABAABB9ABBABA)將£ 1叫和日“產生的字母碼按位進行搭配，來產生一個數(shù)字-字母匹配對。并通過查表4生成條形碼的第一數(shù)據部分。表4數(shù)字-字母映射表數(shù)字-字母匹配對二進制信息數(shù)字-字母匹配對二進制信息0A00011010B01001110C11100101A00110011B01100111C11001102A00100

13、112B00110112C11011003A01111013B01000013C10000104A01000114B00111014C10111005A01100015B01110015C10011106A01011116B00001016C10100007A01110117B00100017C10001008A01101118B00010018C10010009A00010119B00101119C1110100(3)將才T ° 1=和C進行搭配，并通過查表4生成條形碼的第二數(shù)據部分。(4)按照兩部分數(shù)據繪制條形碼：1對應黑線，0對應白線。例如，假設一個條形碼的數(shù)據碼為:69010

14、38100578。仏=6，對應的字母碼為ABBBAA ,日吐和日°產生的字母碼按位進行搭配結果為9A、0B、1B、0B、3A、8A ,查表4得第一部分數(shù)據的編碼分別為0001011 '0100111 >0110011 >0100111 '0111101OC、5C、7C、8C,查表4得第二部0110111 ; £ - ' 1立和C進行搭配結果為1C、0C、分數(shù)據的編碼分別為 1100110、1110010、1110010、1001110 、1000100 、 1001000 。4條形碼識別4.1條碼識別的基本原理EAN-13是一種（7, 2

15、）碼，即每個字符的總寬度為7個模塊寬,交替由兩個條和兩個空當前字符TC1 C1排列為條 一空一條一空，則可知當前字符的編碼為1000100，是右側偶字符組成，而每個條空的寬度不超過4個模塊，如圖4所示。下一字袴圖片看不清楚？請點擊這里查看原圖（大圖）。圖4 EAN-13條碼寬度的定義T是一個字符的寬度,圖4中亡2貝厲 表示當前字符中四個相鄰條、空的寬度,4滿足：1 乂莖g,為整數(shù)2陽；用兀表示當前字符單位模塊的寬度，則冷 f 令叫=G 5，I = 1234。由叫吧叫叫的值可以得到編碼。例如：若 燒1 =1® = 3臨=Ig "，且條碼的2*，且條碼的排列為空 一條一空一條，

16、則可知當前字符的編碼 為0001011，是左側偶字符 9。由于條碼印刷和圖像采集設備的限制，在圖像采集時邊緣部分還存在著半像素問題，實際掃描后得到的圖像會出現(xiàn)一定程度的邊緣模糊， 尤其當條碼密度較大，條空間距較小時邊緣模糊更為明顯。 邊緣出現(xiàn)模糊時，將導致尋找條空邊緣時產生一定偏差，當這個偏差超過半個模塊寬度時，便會出現(xiàn)誤碼。如果再考 慮到流通過程中磨損、水漬浸泡等因素引起的圖像缺陷，在這種情況下如果用邊 緣檢測的方法確定條空序列會大大降低條碼的識別率。本文采用的方法為：以起 始模塊的中心為起始中心、一個單位模塊寬度為間距來檢測條空序列。4.2條形碼掃描方向的判別為了能夠正確地解譯條形碼，在解

17、譯條形碼符號所表示的數(shù)據之前，需要 先進行條形碼掃描方向的判別，EAN-13的起始字符和終止字符的編碼結構都是“101 ”，只能通過它進行碼制的判別（對于多種條碼識別的時候，其它碼制的條 碼起始字符和終止字符都不是 “ 10T），但是不能通過起始字符和終止字符來判 別它的掃描方向。由EAN-13碼的編碼結構可知，它的右側字符為全偶，而左 側字符的奇偶順序由前置符決定，沒有全偶的，從而可以利用此原理來確定EAN-13碼的掃描方向。如果掃描到的前6個字符為全偶，即為反向掃描，否則 為正向掃描。4.3條形碼字符的判別方法從上述條碼識別原理知，它的邏輯值可以通過和單位模塊比較判別。這種方法對于印刷質量

18、很好、沒有缺陷的條碼很適用， 但是對于條碼印刷質量存在缺陷，則不能正確地解譯。因此本文提出了一種解決此類問題的較好方法，即相似邊距離測量方法。相似邊距離就是相鄰條和空的寬度之和，如圖5中的f 爲，定義'爲的歸一化值 坷和衛(wèi)爲如下:7；/?<2.5/73 2.5/75/74 3.5n<TJT<A.5nr = l,2ZfF王4方門表5列出了正向譯碼時 EAN-13條碼字符值與歸一化值（衛(wèi)兀，爲）的對應關系，表6“E”表列出了反向譯碼時 EAN-13條碼字符值與歸一化值（占兀山3）的對應關系，其中示偶字符，“O'表示奇字符。表5 EAN-13條碼字符值與歸一化值的對

19、應關系（正向譯碼）表6 EAN-13條碼字符值與歸一化值的對應關系（反向譯碼）2E6O0E4O33O9E2 或 E8O1 或 O7E54E9O2 或 O8E1 或 E7O55O6E0O4E3表7和表8分別為正向譯碼和反向譯碼時EAN-13條碼編碼與歸一化值的對應關系。表7 EAN-13 條碼編碼與歸一化值的對應關系（正向譯碼）1II字符 值左奇字符 編碼皿化）左偶字符 編碼（叭化）右偶字符 編碼（衛(wèi)兀蟲爲）00001101（5,3）0100111（2,3）1110010（5,3）10011001（4,4）0110011（3,4）1100110（4,4）20010011（3,3）0011011（

20、4,3）1101100（3,3）30111101（5,5）0100001（2,5）1000010（5,5）40100011（2,4）0011101（5,4）1011100（2,4）50110001（3,5）0111001（4,5）1001110（3,5）60101111（2,2）0000101（5,2）1010000（2,2）70111011（4,4）0010001（3,4）1000100（4,4）80110111（3,3）0001001（4,3）1001000（3,3）90001011（4,2）0010111（3,2）1110100（4,2）表8 EAN-13條碼字符值與歸一化值的對應關系（

21、反向譯碼）1II11II字符 值左奇字符 編碼1F皿化）左偶字符 編碼（叭化）右偶字符 編碼（衛(wèi)兀蟲爲）01011000（2,3）1110010（5,3）0100111（2,3）11001100（3,4）1100110（4,4）0110011（3,4）21100100（4,3）1101100（3,3）0011011（4,3）31011110（2,5）1000010（5,5）0100001（2,5）41100010（5,4）1001110（2,4）0011101（5,4）51000110（4,5）1001110（3,5）0111001（4,5）61111010（2,2）1010000（2,2）0

22、000101（5,2）71101110（3,4）1000100（4,4）0010001（3,4）81110110（4,3）1001000（3,3）0001001（4,3）91101000（3,2）1110100（4,2）0010111（3,2）只要由表58可以看出，條形碼編碼和歸一化值在多數(shù)情況下呈現(xiàn)一一對應的關系,確定了歸一化值就能確定字符值，但是有四種情況例外。以正向譯碼為例，在表6中，左側奇字符和右側偶字符1,7歸一化值均為44 ,左側奇字符和右側偶字符2, 8歸一化值均為33，左側偶字符1,7歸一化值均為34，左側偶字符2, 8歸一化值均為43，這幾種情況可以根據字符的條空寬度 進一步

23、判別。表9為1728字符標準條空寬度值,其中字符上有“-”的對應條，否則對應空。字符 值左奇字符 編碼條空寬度 值左偶字符 編碼條空寬度 值右偶字符 編碼條空寬度 值10011001011001111001102001001100110111101100170111011001000110001008011011100010011001000 1表9 1728字符標準條空寬度值根據表9中各字符條空寬度的特點可知：對于左側奇字符、右側偶字符 1和7,可通過比較G與G來判別，若Um > C+，則為字符1，反之為7 ；對于左側奇字符、右側偶字符2和8，可通過比較6 與C?來判別，若U1 >

24、; 0!,則為字符8，反之為2 ；對于左側偶字符1和7 ,可通過比較 G 與G來判別，若"1 >匚2 ,則為字符7 ,反之為1 ；對于左側偶字符2和8，可通過比較"立與"審來判別，若 G G，則為字符2，反之為8。采用相似邊距離歸一化的條碼識別方法，當條碼質量存在缺陷使得實際測量值和條碼應該具有的理論值有較大偏差時，仍能正確解譯。例如對于左側奇字符“0”進行譯碼，該字符的四個元素寬度的理論值應該是亡 = 亡空=26 = 14 = 1，但是由于印刷等原因的影響，實際上測量值是G =252 = 2”3 = 084 = 1.2。如果只根據元素寬度的測量值進行譯碼，

25、那么這四個元素的寬度測量值四舍五入取整后分別為3、3、1、1，從而造成譯碼錯誤。若采取相似邊距離歸一化的條碼識別方法進行譯碼，此時爲=G+G =33J = 7,A7l = 5,AT,=3，由表知字符編碼為左側奇字符“ 0”?？梢娎孟嗨七吘嚯x歸一化的條碼識別方法判別字符值，可以得到比較滿意的效果。4.4糾錯處理采用相似邊距離歸一化的譯碼方法能夠在一定程度上消除條、空誤差對譯碼識別的影響。當系統(tǒng)誤差特別是條碼印刷誤差較大導致爲、爲改變時，譯碼將出錯。因此譯碼軟件應具有一定的糾錯能力，以減少條空寬度值不精確的影響，提高條碼識別率1。糾錯主要從以下兩方面進行:(1 )如果條碼字符的或遲i在臨界位置，

26、當條或空的寬度有誤差時,就會導致坷 或衛(wèi)爲的整數(shù)值增1或減1。如果，益和衛(wèi)爲中只有一個發(fā)生錯誤，則引起該字符的奇偶性、字符值的改變，如果和丄監(jiān)都出錯，則引起該字符值的改變，但奇偶性未變。實際情況中第一種現(xiàn)象出現(xiàn)的概率比第二種情況大得多,因此本文主要對第一種情況進行糾錯。由表1和表2可知，右側字符為全偶字符排列，左側字符有10種奇偶排列，這11種排列構成有效的排列集合，把所譯的字符串奇偶排列與有效的奇偶排列對比，判斷是否為排列集合成員。若是，所譯的字符串不作任何處理；若不是，所譯碼出錯，并找出/筍AT衛(wèi)哪個處在臨界值，修改它的歸一化整數(shù)值，這樣可實現(xiàn)糾錯。(2)當字符數(shù)據為2、8、1、7時，由于

27、條碼寬度不精確導致誤碼，即2判成8、1判成7,或反之。分析這種誤碼相對于校驗位的差值有一定規(guī)律，因此可利用此規(guī)律進行糾錯。由EAN-13校驗方法知：當偶數(shù)位上有2錯譯成8或1錯譯成7時，計算得到的實譯值與校驗值差-8或2，反之8錯譯成2或7錯譯成1時，計算得到的實譯值與校驗值差8或-2 ；當奇數(shù)位上有 2 錯譯成 8 或 1 錯譯成 7 時，計算得到的實譯值與校驗值差 -6 或 4 ，反之， 8 錯譯成 2 或 7 錯譯成 1 時，計算得到的實譯值與校驗值差6 或-4 ；當然別的字符譯錯也可能出現(xiàn)這些差值，但幾率很小， 可以不予考慮。 這樣若程序校驗沒通過， 可加一個 判斷，根據差值判斷其屬于

28、上述哪種情況，找出出錯的字符并糾正。5 程序實現(xiàn)5.1 應用 Visual C+ 生成條形碼圖像5.1 1 創(chuàng)建工程文件1）打開 VC+ 6.0 ，點擊 “File ”菜單的 “New” 菜單項，在出現(xiàn)的界面中選定Projects 欄”，點擊 “ MFC APPWizard(exe) ，”工程文件名為 Generator 。按“確定 ”按紐，進入 MFC APPWizard 。2）在 MFC APPWizard 第一步選擇 Single document 文檔類型。第二步和第三步按默認方式。 第四步中去掉 “Docking toolbar ”Initial status bar”、“ Prin

29、ting andprint preview"前面的"V”，即不選該三項。然后點擊“ Advanced ”,在出現(xiàn)的界面中填寫 “ File extension ” 為 “ bmp” 。第五步和第六步按默認方式。最終生成工程Generator 。3）修改菜單。 增加“操作”菜單； 刪除“編輯”菜單；修改 “幫助”菜單。參見工程文件。4）插入兩個對話框（ IDD_WELCOME 、 IDD_GIVECODE ）并修改這兩個對話框。參見工程文件。5.1.2 類代碼編制1）在 Generator 工程中增加新類 CWelcomeDlg ，類型為Generic Class 。2）在

30、Generator 工程中增加新類 CGiveCodeDlg ，類型為Generic Class 。3 ）點擊 “ View” 菜單的 “ ClassWizard ” 菜單項，在出現(xiàn)的界面中， 選擇 Class Name為“ , CGeneratorView ” ，增加成員函數(shù)，Object Ids 、 Messages 、 Member functionsON_ID_EDIT_GIVE ： COMMAND分另ij 為：ID_EDIT_GIVE 、 COMMAND ID_FILE_SAVE、COMMAND 、 ON_ID_FILE_SAVE 。4）給類 GeneratorView 添加成員變量

31、，參見源程序 Generatorview.h 。5 ） 打 開 文 件 GeneratorView.h ， 增 加 代 碼 ， 參 見 源 程 序 。 打 開 文 件GeneratorView.cpp ，增加代碼，參見源程序。6 ）點擊 “View” 菜單的 “ClassWizard ” 菜單項，在出現(xiàn)的界面中， 選擇 Class Name為“ CWelcomeDlg”，增加成員函數(shù)，Object Ids 、 Messages 、 Member functions別為：IDOK 、 BN_CLICKED 、 OnOK() 。7 ）點擊 “ View” 菜單的 “ ClassWizard ” 菜

32、單項，在出現(xiàn)的界面中， 選擇 Class Name為“ C M ainFrame”，增加成員函數(shù)， Object Ids 、 Messages 、 Member functions 分另為： CmainFrame、 WM_CREATE 、 OnCreate() 。8)打開文件 MainFrame.cpp ，增加 “#include "WelcomeDlg.h" ” ，輸入代碼，參見源程序。9)打開 GeneratorView.cpp 源文件，增加語句 “#include"GiveCodeDlg.h"#inc, lude "GiveSizeDlg.h" ， #include <map>， #include <algorithm>，輸”入成員函數(shù)代碼，參見源程序。5.2 應用 Visual C+ 識別條形碼圖像5.2.1 創(chuàng)建工程文件1 ）打開 VC+ 6.0 ，點擊 “File ”菜單的 “New” 菜單項，在出現(xiàn)的界面中選定Projects 欄”，點擊 “