条形码和二维码的前世今生

条形码的前世今生

发展历史：

条形码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。

最早被打上条形码的产品是箭牌口香糖。条形码技术最早产生在风声鹤唳的二十世纪二十年代，诞生于威斯汀豪斯（Westinghouse）的实验室里。一位名叫约翰·科芒德（John Kermode） 性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。

他的想法是在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此科芒德发明了最早的条码标识，设计方案非常的简单（注：这种方法称为模块比较法），即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的条码识读设备：一个扫描器（能够发射光并接收反射光）；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。

科芒德的扫描器利用当时新发明的光电池来收集反射光。“空”反射回来的是强信号，“条”反射回来的是弱信号。与当今高速度的电子元器件应用不同的是，科芒德利用磁性线圈来测定“条”和“空”。就象一个小孩将电线与电池连接再绕在一颗钉子上来夹纸。科芒德用一个带铁芯的线圈在接收到“空”的信号的时候吸引一个开关，在接收到“条”的信号的时候，释放开关并接通电路。因此，最早的条码阅读器噪音很大。开关由一系列的继电器控制，“开”和“关”由打印在信封上“条”的数量决定。通过这种方法，条码符号直接对信件进行分检。

此后不久，科芒德的合作者道格拉斯·杨（Douglas Young），在科芒德码的基础上作了些改进。

科芒德码所包含的信息量相当的低，并且很难编出十个以上的不同代码。而杨码使用更少的条，但是利用条之间空的尺寸变化，就象今天的UPC条码符号使用四个不同的条空尺寸。新的条码符号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编码，而科芒德码只能对十个不同的地区进行编码。

直到1949年的专利文献中才第一次有了诺姆·伍德兰（Norm Woodland）和伯纳德·西尔沃（Bernard Silver）发明的全方位条形码符号的记载，在这之前的专利文献中始终没有条形码技术的记录，也没有投入实际应用的先例。诺姆·伍德兰和伯纳德·西尔沃的想法是利用科芒德和杨的垂直的“条”和“空”，并使之弯曲成环状，非常象射箭的靶子。这样扫描器通过扫描图形的中心，能够对条形码符号解码，不管条形码符号方向的朝向。

在利用这项专利技术对其进行不断改进的过程中，一位科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Azimov）在他的《赤裸的太阳》（The Naked Sun）一书中讲述了使用信息编码的新方法实现自动识别的事例。那时人们觉得此书中的条形码符号看上去象是一个方格子的棋盘，但是今天的条形码专业人士马上会意识到这是一个二维矩阵条形码符号。虽然此条形码符号没有方向、定位和定时，但很显然它表示的是高信息密度的数字编码。

直到1970年Iterface Mechanisms公司开发出“二维码”之后，才有了价格适于销售的二维矩阵条码的打印和识读设备。那时二维矩阵条形码用于报社排版过程的自动化。二维矩阵条形码印在纸带上，由今天的一维CCD扫描器扫描识读。CCD发出的光照在纸带上，每个光电池对准纸带的不同区域。每个光电池根据纸带上印刷条码与否输出不同的图案，组合产生一个高密度信息图案。用这种方法可在相同大小的空间打印上一个单一的字符，作为早期科芒德码之中的一个单一的条。定时信息也包括在内，所以整个过程是合理的。当第一个系统进入市场后，包括打印和识读设备在内的全套设备大约要5000美元。

此后不久，随着LED（发光二极管）、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号（象征学）和其应用的大爆炸，人们称之为“条码工业”。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的条形码技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久条形码就会像灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。

发展前景：

随着零售业和消费市场的飞速扩大和发展，也促进了中国条码标签业务的增长。因为越来越多的地方需要用到标签和条码。其实早在上个世纪70年代，条码已经在全球零售业得到了小范围的应用，而现如今，条码和自动识别系统和数据采集技术依然在全球范围发挥着至关重要的作用。

实际上，在全球范围内，每天需要运用到条码扫描的次数已经超过上亿次，其应用范围也涉及到各个领域和行业，其中包括物流、仓储，图书馆，银行，pos收银系统，医疗卫生、零售商品、服装、食品服务以及高科技电子产品等等，而目 前仍然会在每天都在一些新增加的项目上持续的用到条码应用领域。随着市场的不断发展，我们有足够的信心相信，条码必定会推动我们去体验更优质的生活并能节省我们宝贵的时间。

比如在物流业，物流中的货物分类，库位的分配，库位的查询，进出库信息，进出库盘点，产品查询等，如果是用人力去做这些事，不仅浪费时间、人力物力财力等，还常常伴随着非常大的出错率，给大多数商家乃至整个物流业的自身发展都带来了颇多的困扰，所以可以说，没有条码的物流过程将会是多么的杂乱无章，其后果往往不堪设想。而条码技术对物流业的优势也是显而易见的，既能精确管理，又功能实用。对于大部分的现代化仓库管理的需求都能满足。操作方便简单，维护亦不需费心，仓库的管理员经过简单的培训都能快速上岗进行操作。而且还能大大减少居高不下的人为出错率。把种类繁琐的工作瞬间化烦为易，查询货物的时候特别方便，不需再耗费很多的人力去翻查种类繁多的出进货单据，只需在电脑上轻轻一扫，所需的货物型号、经销商、进出货日期，经办人等具体详细资料都即可显示出来，并且可以打印出来。而且这部分数据还可以备份，不会因为死机或者电脑中病毒而担心数据的丢失。不失为人性化管理系统。

二维码的前世今生

起源：

条形码信息识别技术是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息技术，它起源于20世纪40年代后期，应用于70年代，普及于80年代。条形码是在计算机应用和实践中产生并发展起来的广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域的一种自动识别技术，具有输入速度快、可靠性高、采集信息量大、灵活实用、易于制作、成本低等优点，在当今的自动识别技术中占有重要的地位。

在日常生活中最常见的是条形一维码。一维码即指条码条和空的排列规则，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。常用的一维码的码制包括：EAN码、39码、交叉25码、UPC码、128码、93码、ISBN码及Codabar码等。通常对于每一种物品，其编码是唯一的，而对于普通的一维码来说，还要通过数据库建立条码与商品信息的对应关系，当条码的数据传到计算机上时，由计算机上的应用程序对数据进行操作和处理。因此，普通的一维码在使用过程中仅作为识别信息，通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现。一维码制作简单，编码码制较易被不法分子获得并伪造，而且一维码几乎不可能表示汉字和图像信息。

随着计算机技术的发展，针对一维码存储容量不足、易复制、无法表示汉字和图像等缺点，产生了二维码，并广泛运用于生活。二维码用某种特定的几何图形按一定规律在二维空间上分布的黑白相间的图形中记录数据符号信息。在代码编制上，二维码巧妙利用构成计算机内部逻辑基础的“0”“1”比特的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。目前二维码已形成多种码制，常见的有QR Code、Code 16K、Code One等。二维码通常分为行排式二维码和矩阵式二维码。行排式二维码由多行一维码堆叠在一起构成，其形态类似于一维码，但与一维码的排列规则不完全相同，如PDF417码、Code 49；矩阵式二维码是深色方块与浅色方块组成的矩阵，在矩阵中深色块和浅色块分别表示二进制中的和，通常具有纠错功能，如Data Matrix码、QR Code、汉信码等。

与一维码相比，二维码具有存储密度大，拥有纠错能力，与其他技术结合应用广泛，能存储汉字、字母、数字等多种信息的优点。一是存储密度大。二维码可以在纵横两个方向存储信息，大大提高了存储密度，如果使用标准状态下的一维码与二维码相比较，相同面积下二维码所表示的信息约为一维码的多倍。二是拥有纠错能力。一维码只有一个或数个校验位，并不能纠错；二维码信息密集，若受到污损失也会较大，因此，二维码一般都具有很强的纠错机制。不同的二维码具有不同的纠错算法，同一种二维码也会有不同的纠错等级，用于不同的应用需求。三是应用广泛。二维码可与其他技术进行广泛结合，与加密技术结合，可以用于很多保密的信息传递；与防伪技术结合，可用于证件的防伪。四是二维码能存储多种信息。一维码只能表示表中的字符；二维码具有自己的字符集，可以表示数字、字母、位字节、各种语言文字以及特殊字符等，很多二维码还提供了扩展字符集，可自由扩展编码。

发展历程：

国外对二维码技术的研究始于20世纪80年代末，在二维码符号表示技术研究方面已研制出多种码制。这些二维码的信息密度比传统的一维码有较大提高，如PDF417码的信息密度是一维码Code39的20多倍。在二维码标准化研究方面，国际自动识别制造商协会（AIM）、美国标准化协会（ANSI）已完成了PDF417码、QR Code、Code 49、Code 16K、Code One等码制的符号标准。国际标准技术委员会和国际电工委员会还成立条形码自动识别技术委员会（ISO/IEC/JTC1/SC31），已制定QR Code的国际标准（ISO/IEC 18004：2000《自动识别与数据采集技术—条码符号技术规范—QR码》），起草PDF417码、Code 16K、Data Matrix码、Maxi Code等二维码的ISO/IEC标准草案。在二维码设备开发研制、生产方面，美国、日本等国的设备制造商生产的识读设备、符号生成设备，已广泛应用于各类二维码应用系统。

我国对二维码技术的研究始于1993年。随着我国市场经济的不断完善和信息技术的迅速发展，国内对二维码技术的需求与日俱增，对二维码技术的研究不断深入。在消化国外相关技术资料的基础上，制定了两个二维码的国家标准：二维码网格矩阵码（SJ/T 11349-2006）和二维码紧密矩阵码（SJ/T 11350-2006），促进了我国具有自主知识产权技术的二维码研发。2016年8月3日，支付清算协会向支付机构下发《条码支付业务规范》（征求意见稿），其中明确指出支付机构开展条码业务需要遵循的安全标准。

应用：

二维码作为一种全新的信息存储、传递和识别技术，自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。美国、德国、日本等国家不仅已将二维码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理，而且也将二维码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理，商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理，邮政部门对邮政包裹的管理，工业生产领域对工业生产线的自动化管理。

随着互联网时代的来临，很多商品的详细信息都能更好地通过图片、视频、新媒体等展现在网上，所以人们开始在广告中使用二维码作为传统媒体与互联网之间的媒介。二维码真正大量进入大众的视线是在2011年微信的发布，微信是腾讯公司推出的一款可以快速发送文字、图片、语音的手机即时聊天软件。微信作为一种广告推送的新载体，吸引了商家的眼球，而微信加好友最方便的做法就是扫描二维码，这使得二维码开始得到关注。正因为二维码具有存储量大、保密性高、追踪性高、译码可靠性高、编码范围广、成本低等特性，近年来二维码应用逐渐从我们熟知的扫描加微信好友、扫码直接进入购物网站，扩展到了表示商品详细信息、身份识别、安全保密、追踪、存货盘点、资料备援等方面。目前二维码比较广泛的应用有以下6种。

1.信息获取和身份识别，主要应用于电子名片证件制作、会议签到、车辆管理等个人信息识别。

2.安全保密，主要应用于商业情报、经济情报、政治情报、军事情报等资料加密及传递。

3.追踪溯源，主要应用于展示产品的来源，比如猪肉、奶制品、有机食品等，很多物流公司也用二维码做货物溯源。

4.表单制作，主要应用于公文表单、商业表单、进出口报单、舱单等资料的传送交换，减少人工重复输入表单资料，避免人为错误，降低人力成本。

5.电子票务，主要应用于火车票、飞机票、电影票、景点门票销售等，告别传统文字纸张模式，采用二维码进行售票、检票，提高通行效率，防止伪票。

6.信息推送，主要应用于电子书、游戏、应用软件、音乐、视频、图片等相关信息推送，通过扫描链接二维码，即可获得相关资料下载。

可以看出，二维码在商业领域应用非常广泛。总的来说，二维码应用根据业务形态不同可分为两类。一是被读类业务，即平台将二维码通过消息发到用户智能设备上，用户持智能设备到现场，通过二维码机扫描智能设备进行内容识别。应用方将业务信息加密、编制成二维码图像后，将二维码发送至用户的移动终端上，用户使用时通过设在服务网点的专用识读设备对移动终端上的二维码图像进行识读认证，作为交易或身份识别的凭证来支撑各种应用。二是主读类业务，即用户在智能设备上安装二维码客户端，使用智能设备拍摄并识别媒体、报纸等上面印刷的二维码图片，获取二维码所存储内容并触发相关应用。用户利用智能设备拍摄包含特定信息的二维码图像，通过智能设备客户端软件进行解码后触发智能设备上网、名片识读、拨打电话等多种关联操作，以此为用户提供各类信息服务。