條形碼和二維碼的前世今生

條形碼的前世今生

發(fā)展歷史：

條形碼（barcode）是將寬度不等的多個(gè)黑條和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識(shí)符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案。條形碼可以標(biāo)出物品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號(hào)、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等許多信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。

最早被打上條形碼的產(chǎn)品是箭牌口香糖。條形碼技術(shù)最早產(chǎn)生在風(fēng)聲鶴唳的二十世紀(jì)二十年代，誕生于威斯汀豪斯（Westinghouse）的實(shí)驗(yàn)室里。一位名叫約翰·科芒德（John Kermode） 性格古怪的發(fā)明家“異想天開”地想對郵政單據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分檢，那時(shí)候?qū)?a target="_blank">電子技術(shù)應(yīng)用方面的每一個(gè)設(shè)想都使人感到非常新奇。

他的想法是在信封上做條碼標(biāo)記，條碼中的信息是收信人的地址，就象今天的郵政編碼。為此科芒德發(fā)明了最早的條碼標(biāo)識(shí)，設(shè)計(jì)方案非常的簡單（注：這種方法稱為模塊比較法），即一個(gè)“條”表示數(shù)字“1”，二個(gè)“條”表示數(shù)字“2”，以次類推。然后，他又發(fā)明了由基本的元件組成的條碼識(shí)讀設(shè)備：一個(gè)掃描器（能夠發(fā)射光并接收反射光）；一個(gè)測定反射信號(hào)條和空的方法，即邊緣定位線圈；和使用測定結(jié)果的方法，即譯碼器。

科芒德的掃描器利用當(dāng)時(shí)新發(fā)明的光電池來收集反射光?！翱铡狈瓷浠貋淼氖菑?qiáng)信號(hào)，“條”反射回來的是弱信號(hào)。與當(dāng)今高速度的電子元器件應(yīng)用不同的是，科芒德利用磁性線圈來測定“條”和“空”。就象一個(gè)小孩將電線與電池連接再繞在一顆釘子上來夾紙。科芒德用一個(gè)帶鐵芯的線圈在接收到“空”的信號(hào)的時(shí)候吸引一個(gè)開關(guān)，在接收到“條”的信號(hào)的時(shí)候，釋放開關(guān)并接通電路。因此，最早的條碼閱讀器噪音很大。開關(guān)由一系列的繼電器控制，“開”和“關(guān)”由打印在信封上“條”的數(shù)量決定。通過這種方法，條碼符號(hào)直接對信件進(jìn)行分檢。

此后不久，科芒德的合作者道格拉斯·楊（Douglas Young），在科芒德碼的基礎(chǔ)上作了些改進(jìn)。

科芒德碼所包含的信息量相當(dāng)?shù)牡?，并且很難編出十個(gè)以上的不同代碼。而楊碼使用更少的條，但是利用條之間空的尺寸變化，就象今天的UPC條碼符號(hào)使用四個(gè)不同的條空尺寸。新的條碼符號(hào)可在同樣大小的空間對一百個(gè)不同的地區(qū)進(jìn)行編碼，而科芒德碼只能對十個(gè)不同的地區(qū)進(jìn)行編碼。

直到1949年的專利文獻(xiàn)中才第一次有了諾姆·伍德蘭（Norm Woodland）和伯納德·西爾沃（Bernard Silver）發(fā)明的全方位條形碼符號(hào)的記載，在這之前的專利文獻(xiàn)中始終沒有條形碼技術(shù)的記錄，也沒有投入實(shí)際應(yīng)用的先例。諾姆·伍德蘭和伯納德·西爾沃的想法是利用科芒德和楊的垂直的“條”和“空”，并使之彎曲成環(huán)狀，非常象射箭的靶子。這樣掃描器通過掃描圖形的中心，能夠?qū)l形碼符號(hào)解碼，不管條形碼符號(hào)方向的朝向。

在利用這項(xiàng)專利技術(shù)對其進(jìn)行不斷改進(jìn)的過程中，一位科幻小說作家艾薩克·阿西莫夫（Isaac Azimov）在他的《赤裸的太陽》（The Naked Sun）一書中講述了使用信息編碼的新方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別的事例。那時(shí)人們覺得此書中的條形碼符號(hào)看上去象是一個(gè)方格子的棋盤，但是今天的條形碼專業(yè)人士馬上會(huì)意識(shí)到這是一個(gè)二維矩陣條形碼符號(hào)。雖然此條形碼符號(hào)沒有方向、定位和定時(shí)，但很顯然它表示的是高信息密度的數(shù)字編碼。

直到1970年Iterface Mechanisms公司開發(fā)出“二維碼”之后，才有了價(jià)格適于銷售的二維矩陣條碼的打印和識(shí)讀設(shè)備。那時(shí)二維矩陣條形碼用于報(bào)社排版過程的自動(dòng)化。二維矩陣條形碼印在紙帶上，由今天的一維CCD掃描器掃描識(shí)讀。CCD發(fā)出的光照在紙帶上，每個(gè)光電池對準(zhǔn)紙帶的不同區(qū)域。每個(gè)光電池根據(jù)紙帶上印刷條碼與否輸出不同的圖案，組合產(chǎn)生一個(gè)高密度信息圖案。用這種方法可在相同大小的空間打印上一個(gè)單一的字符，作為早期科芒德碼之中的一個(gè)單一的條。定時(shí)信息也包括在內(nèi)，所以整個(gè)過程是合理的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)系統(tǒng)進(jìn)入市場后，包括打印和識(shí)讀設(shè)備在內(nèi)的全套設(shè)備大約要5000美元。

此后不久，隨著LED（發(fā)光二極管）、微處理器和激光二極管的不斷發(fā)展，迎來了新的標(biāo)識(shí)符號(hào)（象征學(xué)）和其應(yīng)用的大爆炸，人們稱之為“條碼工業(yè)”。今天很少能找到?jīng)]有直接接觸過即快又準(zhǔn)的條形碼技術(shù)的公司或個(gè)人。由于在這一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展非常迅速，并且每天都有越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域被開發(fā)，用不了多久條形碼就會(huì)像燈泡和半導(dǎo)體收音機(jī)一樣普及，將會(huì)使我們每一個(gè)人的生活都變得更加輕松和方便。

發(fā)展前景：

隨著零售業(yè)和消費(fèi)市場的飛速擴(kuò)大和發(fā)展，也促進(jìn)了中國條碼標(biāo)簽業(yè)務(wù)的增長。因?yàn)樵絹碓蕉嗟牡胤叫枰玫綐?biāo)簽和條碼。其實(shí)早在上個(gè)世紀(jì)70年代，條碼已經(jīng)在全球零售業(yè)得到了小范圍的應(yīng)用，而現(xiàn)如今，條碼和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)依然在全球范圍發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

實(shí)際上，在全球范圍內(nèi)，每天需要運(yùn)用到條碼掃描的次數(shù)已經(jīng)超過上億次，其應(yīng)用范圍也涉及到各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)，其中包括物流、倉儲(chǔ)，圖書館，銀行，pos收銀系統(tǒng)，醫(yī)療衛(wèi)生、零售商品、服裝、食品服務(wù)以及高科技電子產(chǎn)品等等，而目 前仍然會(huì)在每天都在一些新增加的項(xiàng)目上持續(xù)的用到條碼應(yīng)用領(lǐng)域。隨著市場的不斷發(fā)展，我們有足夠的信心相信，條碼必定會(huì)推動(dòng)我們?nèi)ンw驗(yàn)更優(yōu)質(zhì)的生活并能節(jié)省我們寶貴的時(shí)間。

比如在物流業(yè)，物流中的貨物分類，庫位的分配，庫位的查詢，進(jìn)出庫信息，進(jìn)出庫盤點(diǎn)，產(chǎn)品查詢等，如果是用人力去做這些事，不僅浪費(fèi)時(shí)間、人力物力財(cái)力等，還常常伴隨著非常大的出錯(cuò)率，給大多數(shù)商家乃至整個(gè)物流業(yè)的自身發(fā)展都帶來了頗多的困擾，所以可以說，沒有條碼的物流過程將會(huì)是多么的雜亂無章，其后果往往不堪設(shè)想。而條碼技術(shù)對物流業(yè)的優(yōu)勢也是顯而易見的，既能精確管理，又功能實(shí)用。對于大部分的現(xiàn)代化倉庫管理的需求都能滿足。操作方便簡單，維護(hù)亦不需費(fèi)心，倉庫的管理員經(jīng)過簡單的培訓(xùn)都能快速上崗進(jìn)行操作。而且還能大大減少居高不下的人為出錯(cuò)率。把種類繁瑣的工作瞬間化煩為易，查詢貨物的時(shí)候特別方便，不需再耗費(fèi)很多的人力去翻查種類繁多的出進(jìn)貨單據(jù)，只需在電腦上輕輕一掃，所需的貨物型號(hào)、經(jīng)銷商、進(jìn)出貨日期，經(jīng)辦人等具體詳細(xì)資料都即可顯示出來，并且可以打印出來。而且這部分?jǐn)?shù)據(jù)還可以備份，不會(huì)因?yàn)樗罊C(jī)或者電腦中病毒而擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失。不失為人性化管理系統(tǒng)。

二維碼的前世今生

起源：

條形碼信息識(shí)別技術(shù)是由一組按一定編碼規(guī)則排列的條、空符號(hào)，用以表示一定的字符、數(shù)字及符號(hào)組成的信息技術(shù)，它起源于20世紀(jì)40年代后期，應(yīng)用于70年代，普及于80年代。條形碼是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用和實(shí)踐中產(chǎn)生并發(fā)展起來的廣泛應(yīng)用于商業(yè)、郵政、圖書管理、倉儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)過程控制、交通等領(lǐng)域的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有輸入速度快、可靠性高、采集信息量大、靈活實(shí)用、易于制作、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中占有重要的地位。

在日常生活中最常見的是條形一維碼。一維碼即指條碼條和空的排列規(guī)則，這些條和空組成的數(shù)據(jù)表達(dá)一定的信息，并能夠用特定的設(shè)備識(shí)讀，轉(zhuǎn)換成與計(jì)算機(jī)兼容的二進(jìn)制和十進(jìn)制信息。常用的一維碼的碼制包括：EAN碼、39碼、交叉25碼、UPC碼、128碼、93碼、ISBN碼及Codabar碼等。通常對于每一種物品，其編碼是唯一的，而對于普通的一維碼來說，還要通過數(shù)據(jù)庫建立條碼與商品信息的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)條碼的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)上時(shí)，由計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。因此，普通的一維碼在使用過程中僅作為識(shí)別信息，通過在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的信息而實(shí)現(xiàn)。一維碼制作簡單，編碼碼制較易被不法分子獲得并偽造，而且一維碼幾乎不可能表示漢字和圖像信息。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，針對一維碼存儲(chǔ)容量不足、易復(fù)制、無法表示漢字和圖像等缺點(diǎn)，產(chǎn)生了二維碼，并廣泛運(yùn)用于生活。二維碼用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在二維空間上分布的黑白相間的圖形中記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息。在代碼編制上，二維碼巧妙利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”“1”比特的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。目前二維碼已形成多種碼制，常見的有QR Code、Code 16K、Code One等。二維碼通常分為行排式二維碼和矩陣式二維碼。行排式二維碼由多行一維碼堆疊在一起構(gòu)成，其形態(tài)類似于一維碼，但與一維碼的排列規(guī)則不完全相同，如PDF417碼、Code 49；矩陣式二維碼是深色方塊與淺色方塊組成的矩陣，在矩陣中深色塊和淺色塊分別表示二進(jìn)制中的和，通常具有糾錯(cuò)功能，如Data Matrix碼、QR Code、漢信碼等。

與一維碼相比，二維碼具有存儲(chǔ)密度大，擁有糾錯(cuò)能力，與其他技術(shù)結(jié)合應(yīng)用廣泛，能存儲(chǔ)漢字、字母、數(shù)字等多種信息的優(yōu)點(diǎn)。一是存儲(chǔ)密度大。二維碼可以在縱橫兩個(gè)方向存儲(chǔ)信息，大大提高了存儲(chǔ)密度，如果使用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的一維碼與二維碼相比較，相同面積下二維碼所表示的信息約為一維碼的多倍。二是擁有糾錯(cuò)能力。一維碼只有一個(gè)或數(shù)個(gè)校驗(yàn)位，并不能糾錯(cuò)；二維碼信息密集，若受到污損失也會(huì)較大，因此，二維碼一般都具有很強(qiáng)的糾錯(cuò)機(jī)制。不同的二維碼具有不同的糾錯(cuò)算法，同一種二維碼也會(huì)有不同的糾錯(cuò)等級(jí)，用于不同的應(yīng)用需求。三是應(yīng)用廣泛。二維碼可與其他技術(shù)進(jìn)行廣泛結(jié)合，與加密技術(shù)結(jié)合，可以用于很多保密的信息傳遞；與防偽技術(shù)結(jié)合，可用于證件的防偽。四是二維碼能存儲(chǔ)多種信息。一維碼只能表示表中的字符；二維碼具有自己的字符集，可以表示數(shù)字、字母、位字節(jié)、各種語言文字以及特殊字符等，很多二維碼還提供了擴(kuò)展字符集，可自由擴(kuò)展編碼。

發(fā)展歷程：

國外對二維碼技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代末，在二維碼符號(hào)表示技術(shù)研究方面已研制出多種碼制。這些二維碼的信息密度比傳統(tǒng)的一維碼有較大提高，如PDF417碼的信息密度是一維碼Code39的20多倍。在二維碼標(biāo)準(zhǔn)化研究方面，國際自動(dòng)識(shí)別制造商協(xié)會(huì)（AIM）、美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ANSI）已完成了PDF417碼、QR Code、Code 49、Code 16K、Code One等碼制的符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)和國際電工委員會(huì)還成立條形碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)委員會(huì)（ISO/IEC/JTC1/SC31），已制定QR Code的國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 18004：2000《自動(dòng)識(shí)別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)—條碼符號(hào)技術(shù)規(guī)范—QR碼》），起草PDF417碼、Code 16K、Data Matrix碼、Maxi Code等二維碼的ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)草案。在二維碼設(shè)備開發(fā)研制、生產(chǎn)方面，美國、日本等國的設(shè)備制造商生產(chǎn)的識(shí)讀設(shè)備、符號(hào)生成設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于各類二維碼應(yīng)用系統(tǒng)。

我國對二維碼技術(shù)的研究始于1993年。隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，國內(nèi)對二維碼技術(shù)的需求與日俱增，對二維碼技術(shù)的研究不斷深入。在消化國外相關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，制定了兩個(gè)二維碼的國家標(biāo)準(zhǔn)：二維碼網(wǎng)格矩陣碼（SJ/T 11349-2006）和二維碼緊密矩陣碼（SJ/T 11350-2006），促進(jìn)了我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的二維碼研發(fā)。2016年8月3日，支付清算協(xié)會(huì)向支付機(jī)構(gòu)下發(fā)《條碼支付業(yè)務(wù)規(guī)范》（征求意見稿），其中明確指出支付機(jī)構(gòu)開展條碼業(yè)務(wù)需要遵循的安全標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用：

二維碼作為一種全新的信息存儲(chǔ)、傳遞和識(shí)別技術(shù)，自誕生之日起就得到了世界上許多國家的關(guān)注。美國、德國、日本等國家不僅已將二維碼技術(shù)應(yīng)用于公安、外交、軍事等部門對各類證件的管理，而且也將二維碼應(yīng)用于海關(guān)、稅務(wù)等部門對各類報(bào)表和票據(jù)的管理，商業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)炔块T對商品及貨物運(yùn)輸?shù)墓芾?，郵政部門對郵政包裹的管理，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)I(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化管理。

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨，很多商品的詳細(xì)信息都能更好地通過圖片、視頻、新媒體等展現(xiàn)在網(wǎng)上，所以人們開始在廣告中使用二維碼作為傳統(tǒng)媒體與互聯(lián)網(wǎng)之間的媒介。二維碼真正大量進(jìn)入大眾的視線是在2011年微信的發(fā)布，微信是騰訊公司推出的一款可以快速發(fā)送文字、圖片、語音的手機(jī)即時(shí)聊天軟件。微信作為一種廣告推送的新載體，吸引了商家的眼球，而微信加好友最方便的做法就是掃描二維碼，這使得二維碼開始得到關(guān)注。正因?yàn)槎S碼具有存儲(chǔ)量大、保密性高、追蹤性高、譯碼可靠性高、編碼范圍廣、成本低等特性，近年來二維碼應(yīng)用逐漸從我們熟知的掃描加微信好友、掃碼直接進(jìn)入購物網(wǎng)站，擴(kuò)展到了表示商品詳細(xì)信息、身份識(shí)別、安全保密、追蹤、存貨盤點(diǎn)、資料備援等方面。目前二維碼比較廣泛的應(yīng)用有以下6種。

1.信息獲取和身份識(shí)別，主要應(yīng)用于電子名片證件制作、會(huì)議簽到、車輛管理等個(gè)人信息識(shí)別。

2.安全保密，主要應(yīng)用于商業(yè)情報(bào)、經(jīng)濟(jì)情報(bào)、政治情報(bào)、軍事情報(bào)等資料加密及傳遞。

3.追蹤溯源，主要應(yīng)用于展示產(chǎn)品的來源，比如豬肉、奶制品、有機(jī)食品等，很多物流公司也用二維碼做貨物溯源。

4.表單制作，主要應(yīng)用于公文表單、商業(yè)表單、進(jìn)出口報(bào)單、艙單等資料的傳送交換，減少人工重復(fù)輸入表單資料，避免人為錯(cuò)誤，降低人力成本。

5.電子票務(wù)，主要應(yīng)用于火車票、飛機(jī)票、電影票、景點(diǎn)門票銷售等，告別傳統(tǒng)文字紙張模式，采用二維碼進(jìn)行售票、檢票，提高通行效率，防止偽票。

6.信息推送，主要應(yīng)用于電子書、游戲、應(yīng)用軟件、音樂、視頻、圖片等相關(guān)信息推送，通過掃描鏈接二維碼，即可獲得相關(guān)資料下載。

可以看出，二維碼在商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛?？偟膩碚f，二維碼應(yīng)用根據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)不同可分為兩類。一是被讀類業(yè)務(wù)，即平臺(tái)將二維碼通過消息發(fā)到用戶智能設(shè)備上，用戶持智能設(shè)備到現(xiàn)場，通過二維碼機(jī)掃描智能設(shè)備進(jìn)行內(nèi)容識(shí)別。應(yīng)用方將業(yè)務(wù)信息加密、編制成二維碼圖像后，將二維碼發(fā)送至用戶的移動(dòng)終端上，用戶使用時(shí)通過設(shè)在服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的專用識(shí)讀設(shè)備對移動(dòng)終端上的二維碼圖像進(jìn)行識(shí)讀認(rèn)證，作為交易或身份識(shí)別的憑證來支撐各種應(yīng)用。二是主讀類業(yè)務(wù)，即用戶在智能設(shè)備上安裝二維碼客戶端，使用智能設(shè)備拍攝并識(shí)別媒體、報(bào)紙等上面印刷的二維碼圖片，獲取二維碼所存儲(chǔ)內(nèi)容并觸發(fā)相關(guān)應(yīng)用。用戶利用智能設(shè)備拍攝包含特定信息的二維碼圖像，通過智能設(shè)備客戶端軟件進(jìn)行解碼后觸發(fā)智能設(shè)備上網(wǎng)、名片識(shí)讀、撥打電話等多種關(guān)聯(lián)操作，以此為用戶提供各類信息服務(wù)。