1、LPP1快遞專用郵包標簽文/ 邊隆祥 邊信祥 徐惠芳1快遞業先進的國家郵政行業二維碼使用，我國現狀及其展望 快遞自動分揀系統是快遞業的一個重要的自動識別系統。郵包標簽是郵包的身 份證或護照，快遞自動分揀系統用于對快遞郵包上的郵包標簽進行自動識別。為了 有效地提高郵包的機器可識讀率，所以快遞自動分揀系統對郵包標簽有特殊的要 求。目前，我國很多快遞公司的郵包標簽都很不規范，這給我國快遞業進一步向自 動化方向發展帶來巨大的困難。龍貝碼研發小組提出了符合國際快遞要求的 LPP1 快遞專用郵包標簽，它的許多獨特的優秀性能支持它成為國際上最先進的快遞專用 標簽。為了證明LPP1的先進性，我們將把LPP1快

2、遞郵包專用標簽和當代世界上最 先進的快遞公司UPS的郵包標簽進行比較。在國際快遞業先進的國家，郵包標簽主要用于快遞自動分揀系統的自動識別， 所以它必須要提供便于機器自動識別的符號，我們通常稱其為條碼。條碼有二類， 一維碼和二維碼。由于一維碼攜帶的信息量比較少，而物聯網系統對郵包有效信息 量提出越來越多的要求，所以現代先進的快遞標簽一般都同時擁有二類條碼，一維 碼和二維碼。自動分揀系統的識別成功率取決于很多因素，如攝像系統、光源狀 況、環境干擾、標簽污染、損壞等，所以任何快遞自動分揀系統的識別成功率都不 可能是 100%。一旦某一郵包自動分揀失敗，必須要進行人工干預。要進行人工干 預郵包標簽必須

3、同時提供人們能夠用肉眼能識別的文字和數字符號。所以郵包標簽 必須要同時提供二類符號，一類是供機器自動識別的符號，另一類是供工作人員識 別的符號。郵包標簽的檢測在快遞自動分揀系統中具有非常重要的作用，如減少人工干 預，加快圖像處理速度及可視圖像歸檔等。為了快速、方便地在巨大的快遞自動分 揀系統所采集的圖像數組中對郵包標簽進行定位和檢測，我們從圖像處理的角度出 發，我們提出一個既有效又美觀的郵包“位置檢測圖形”( Position Detection Pattern )，它們通常按放在郵包標簽的右上方和左下角。LPP1快遞郵包標簽的試驗樣本（見圖1）。按國際慣例，左上角有寄件人和收件人的信息。LP

4、P1快遞郵包標簽先進的特點之一是郵包標簽同時用中英文二種文 字描敘寄件人和收件人的信息。LPP1編碼工具的一個非常先進的特點是工作人員 只需輸入中文信息，LPP1編碼工具有自動轉譯功能，它會自動地、準確地將英文 信息添加到LPP1快遞郵包標簽中。在LPP1快遞郵包標簽中部是二維碼，二維碼使 用當代最先進的LPP1,最后是一維碼。在LPP1快遞郵包標簽的的右上方和左下角是郵包“位置檢測圖形”。.圖1 LPP1快遞郵包標簽試驗樣本WANG J IMG U 0艮務公司） 張術路兀礙UPS郵包標簽上使用的二維碼的 MaxiCoda電話（Pnonsj: UPS于 1992 年UPS（聯合包裹服維碼和二維

5、碼。，UPS郵包標簽也同時使用發布了 MaXCode二維碼，已成為ISO/ IECMaxiCode是一種機器可讀的符號系統，目前只限和UPS使用，CHtNAAEIJlMGSHI MENTOUSOUQU理和郵包的裝運。它和二維矩陣碼不同，賣陣碼的信息單元是正方 元是由六角型60231國際標準。它適用于跟蹤、管型，通常由郵政編碼（ZlPCode）!信息單元組成一個信息組。但.MaxiCode 狀，由6個信息單元組成一個信息組。MaxiCode是構成，排列如蜂窩維碼，因為對六角型:矩陣碼。MaxiCode中丿圖目前唯一使卜理都比較困難，以后發明的二冃的一個六角型的維碼基本上都是“鳥眼”、“靶心園組成

6、的定位圖案（也稱為立圖案的一個最大心”或“ UPS代碼”BftCode：0i00l20D001的優點是可以全向定位。LPP1是龍貝碼的升級圖2 UPS快遞郵包標簽樣本LPP1的沿革（龍貝碼交倉促，從龍貝碼設計到出樣機總共環境去完善龍貝碼本身的設計，所以物聯網的發展重新審視設計思想，并克* LPP1和龍貝碼碼形比較IiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiinyiiiUPS GROUNDTRACXIHC «: W 90Q Dimsm反，但又和龍貝碼不同。由于龍貝碼設計比一年時間，根本沒有時間也沒有一個很好 貝碼存在很多不足。顛LPP1就是緊跟當代 了很多龍貝碼

7、的不足而研發出的新的條碼LPP1對發展具有中國特色的以二維LPP1和龍貝碼都有垂直同步條碼和水平同步條碼，同步條碼是由黑白交替的 正方形組成。龍貝碼是依靠在左、右兩邊相對比較長的六個導向條碼來定位的。龍貝碼由于導向條碼比同步條碼稍微長一點，所以它的定位性能比較弱。因為 任何圖像都可能有干擾，也稱為噪聲。圖像噪聲有很多類型，以點狀噪聲最為常 見。點狀噪聲落在同步條碼旁邊的概率是很高的。當同步條碼旁邊伴有點狀噪聲 時，圖像處理系統常常很難辨別這是同步條碼還是導向條碼，這也是導致龍貝碼誤 譯的一個重要原因。又因為龍貝碼左右兩邊是對稱的，所以在龍貝碼的格式信息中 又必須要加入額外的頭信號和尾信號。在任

8、何類型的二維條形碼中，格式信息是非 常關鍵的，因為它指導以后編碼信息的糾錯譯碼。為了保證格式信息譯碼的準確 性，通常格式信息有二組獨立的糾錯編碼，常用BCH糾錯編碼算法。在格式信息中要另外加入頭信號和尾信號，這就要增加 BCH糾錯編碼的長度和難度。在LPP1中是用一條緊挨著同步條碼并和條碼等高的棒狀條碼作為定位條碼， 也稱Bar。由于噪聲中直線的長條狀噪聲很少見，緊挨著同步條碼并和條碼等高的 直線條形噪聲的概率幾乎是零，所以，LPP1的條碼定位系統的信號強度遠遠大于龍貝碼。同時LPP1碼的左右是不對稱的，又可以省去頭信號和尾信號，簡化了格 式信息的糾錯編碼。從外形設計來考慮，LPP1也比龍貝碼

9、美觀?，F代審美觀要求設計對象線條簡 捷流暢，龍貝碼外型太多的凹凸也影響它的美觀。*多區域浮動糾錯編碼功能國際上，浮動糾錯編碼功能首次被提出并成功地使用于龍貝碼。但在實際使用中，單區域浮動糾錯編碼往往是不夠的。以快遞分揀系統對郵包標簽上的信息識別 為例，對標簽上的信息也是要分權重的。從快遞分揀目的的要求來看，收件人的郵 政編碼的權重是最高的。當快遞郵包標簽有非常嚴重破損時，即使二維碼中其他信 息譯不出來，也要保證收件人的郵政編碼必須要譯出來，不然的話分揀系統不知道 這個郵包該往那里送。在LPP1中具有雙重區域浮動糾錯功能。它首先保證，收件人的郵政編碼的糾錯 能力不能低于高等(25%。對于一般信息

10、來講，碼的糾錯能力可以由工作人員來 選擇。無專門的格式化信息糾錯編碼大多數二維碼對格式化信息采取二組獨立的糾錯編碼措施，往往需要耗費二維 碼的寶貴資源。在LPP1中格式化信息是巧妙地利用雙重區域浮動糾錯算法的空余 邊界位，它既不占用專門的條碼資源，又可以達到和收件人的郵政編碼相同高度的 糾錯能力。最老版本的龍貝碼中，格式信息是用二組BCH( 15,5 )糾錯方案，雖然由于我們采用二組BCH( 15,5 )共享5位信息元信號，它也要占有26位信息元。 在稍后改進后版的龍貝碼中，格式信息是用二組BCH( 18,6 )糾錯方案，要占有30位信息元。由于郵包標簽面積有限，對于寸土寸金的郵包標簽二維碼來

11、講，30位信息元是一個非常可觀的資源。LPP1的特點*抗畸變能力及圖像的恢復功能MaxiCode從理論上看好像很容易處理，因為它中心有由同心園組成的定位圖 案，一旦找到MaxiCode的中心就可以方便地對整個碼定位，但MaxiCode的設計者卻忽略了一個重要的因素透視畸變問題。因為我們拿識讀器去讀條碼時，不可能一直保持垂直角度。如識讀器和條碼之間的角度大一點，產生稍微大一點的透 視畸變就會給掃描MaxiCode的信息單元帶來很大的困難。因為 MaxiCode不能提供 任何糾正透視畸變圖像元素，而透視畸變是用識讀器最常遇到的問題，尤其是條碼 位置傾斜，太低或太高時，這也是 MaxiCode識讀成

12、功率偏低的一個重要的原因。 LPP1卻完全不同，由于LPP1采用了全方位同步信息的特殊方式(在LPP1的四周都有同步圖像單元)，具有高抗畸變能力及完美的圖像的恢復功能，還可以有效地 克服對現有二維條形碼抗畸變能力很差的問題，這些全方位同步信息可有效地用來指導對各種類型畸變的校正和圖像的恢復，比如透視畸變(圖5)和用一維CCD3描速度變化產生的畸變(圖6)。圖5透視畸變圖6掃描速度變化畸變 糾錯類型，剩余碼字和編碼空間的利用率MaxiCode和LPP1在糾錯算法中都采用 Reed-Solomon( RS算法。編碼信息有 數據碼字和糾錯碼字，每種碼字是一組編碼單元。LPP1用的是8個編碼信息單元一

13、組，而MaxiCode用的是6個編碼信息單元一組。因為 MaxiCode是固定大小的二 維碼，所以它的碼字數也是固定的，在 MaxiCode中總共有144個碼字。MaxiCode 僅有二種糾錯類型，標準(Standard )和增強型(Enhancec)。在標準型MaxiCode有93個數據碼字和50個糾錯碼字，可以糾正22個碼字錯 誤，其糾錯能力是15%在增強型MaxiCode有77個數據碼字和66個糾錯碼字， 可以糾正30個碼字錯誤，其糾錯能力是21%LPP1的尺寸大小是可以浮動的，它具體尺寸是由編碼信息和糾錯能力決定的。它的編碼信息越多，糾錯能力越強，LPP1的尺寸相應要大一點，反之尺寸較

14、 小。LPP1具有4種糾錯方式，低等(7%)，中等(%15)，高等(%25)和超級(%30)。所 以LPP1比MaxiCode具有更大的靈活性。剩余碼字是一種填充碼字，當所有的數據碼字和糾錯碼字不能正好填滿符號的 容量時，用于填充所空碼字位置。剩余碼字不表示任何數據，它們是編碼區域的一 種浪費。以MaxiCode標準型為例，它有93個數據位，當編碼數據大和93時，超 過它的編碼能力，MaxiCode拒絕編碼。當編碼數據小和 93時，比如實際編碼數據 是62,那么有31個數據位剩余。根據 RS糾錯編碼要求必須要用無效 0 (沒有任何 意義的數據)去填充在31剩余數據位，這31個無效0也就是剩余碼

15、字。目前，國際上的所有的二維碼都存在這樣一種矛盾的現象，一方面在追求更高 的信息密度，另一方面卻存在著信息密度資源的浪費。比如國家標準GB/T18284200的QR Code勺版本2的數據容量是44個碼字，如果編碼信息的碼字是 45,大于版本2的數據容量，所以必須上升用版本 3。版本3的數據容量是70個 碼字，編碼的碼字是45,所以剩余碼字是70-45=25。有25個剩余碼字和7個剩余 位要浪費掉。也就是講有36.5%的編碼區域沒有能被利用。“浮動糾錯能力算法”用于LPP1中。在格式信息中的所輸入的糾錯能力信息， 這只是一個“名義糾錯能力”。浮動糾錯能力算法可以自動將所有的剩余碼字用 于糾錯碼

16、字，用以提高LPP1的糾錯能力。所以LPP1的實際糾錯能力要比“名義糾 錯能力”來得高?；贚PP1的特點，如果使用在郵政行業，會有哪些收獲*中英文自動轉譯功能MaxiCode是美國人設計的，只有簡單的英文字母和數字編碼能力，沒有中文 編碼功能，不適用于中國的快遞行業。LPP1是由龍貝碼研發小組根據中國國情兼顧 LPP1最后要走出中國，面向世界 的這個大的指導方針下開發出來的。LPP1具有多重語言功能，但不象其他二維碼 只是簡單的同時對二種語言進行編碼及譯碼，這樣對二維碼使用是很不經濟的。而 且使用也很不方便，同時要輸入二種語言，尤其是在那些英語很不普及的快遞業基 層單位使用更會感到困難。所謂

17、的LPP1具有多重語言功能是指LPP1只需輸入中文信息，而通過中英文自 動轉譯技術從而來實現多重語言功能。LPP1的中英文自動轉譯技術又分為三個層次，單個單字轉譯，單個詞組轉譯和單個語句轉譯。通過自動轉譯功能在不增加 LPP1信息資源的前提下，把信息從漢語領域擴展到英語領域，有效地增加了 LPP1 的信息密度，這將有利于我國快遞業和國際快遞業合作，使我國快遞業能更快，更 方便地和國際快遞業接軌提供了技術上的保證。*用數據結構進行二維碼的結構化壓縮和編碼一維碼由于數據容量很小，必須要和主機的數據庫連用，一維碼常僅僅起一種 用于查找數據庫的檢索碼的作用。所以一維碼只需要對類似檢索碼的簡單對象進行編

18、碼，檢索碼屬于一種單一類型、單一長度的數據。一般來說，一維碼不需要轉換 數據類型，只有在很特殊的情況下，一維碼也只需要非常簡單的數據類型轉換，它 在數據類型轉換時采用的是一種比較簡單但效率很低的FNC模式。而二維碼由于數據容量大，它本身就好像是一個功能齊全小型數據庫。二維碼面對的對象也遠遠地 比一維碼要復雜得多。在郵包標簽的二維碼中，它有22個不同類型的對象，如郵政編碼、電話號碼、收寄員工工號、重量、體積等是整數型；金額是浮點數型；英 文姓名，英文地址等是英文字符型；中文姓名，中文地址等是漢字型；收寄郵件時 間等是日期型；日期型又有三個子類型，年，月，日；每組年，月，日又有整數型 和字符型二種

19、，數據結構非常復雜。目前，國際上所有的二維碼都停留在一維碼編碼方式的水平上，即只能同時對 一種類型、單一長度的數據進行編碼。基本上所有的二維碼(如PDF417要轉換數據類型，還是沿用類似一維碼所提出的古老的FNC莫式。所以，現有的二維碼還帶有很深的一維碼的痕跡。傳統的條碼編碼模式已遠遠不能滿足現代信息技術對條碼的要求，尤其是的物 聯網時代。龍貝碼研發小組大膽地對傳統的條碼編碼模式進行了革命性的改革，采 用了一種特殊的數據壓縮模式，可對多種類型、不同長度的數據進行結構化壓縮編 碼，它有機地把目前最流行的結構化數據庫和二維碼融為一體，使LPP1的數據密度比其他二維碼有很大的提高。LPP1的結構插口

20、位技術，多種數據類型的壓縮編 碼技術和數據類型域技術有力地支持了 LPP1的結構化編碼功能。所以，LPP1是- 種比袖珍數據文件PDF(Pocket Data File) 功能更強的袖珍數據庫 PDB(Pocket Data Base)。因為LPP1直接用數據庫的結構化編碼，所以能特別友好地和物聯網 連接。*多種數據類型的壓縮編碼數據類型是數據結構中數據成員的一個重要的屬性。因為各種數據類型的數據 無損壓縮能力各不相同，LPP1提供了多達8種數據類型供用戶選用，使用戶能工 作在最經濟的數據類型的組合中。同時，龍貝碼研發小組又力求在每種數據類型中 又能得到最高的信息無損壓縮，以有效地提高LPP1

21、的信息密度。數字型：郵政編碼，電話號碼，重量，體積，時間等；大寫字母，空格型：英文姓名，英文地址等；大寫字母，數字和空格型：美國，加拿大的郵政編碼；基本漢字集：寄件人聲明；全體漢字集：中文姓名，地址；8位ISO型：該郵包全天然彩色照片（用于今后功能擴展）；注：LPP1二維碼對快遞業今后的物聯網功能的擴展使用具有重要的意義。龍貝碼研發小 組已經成功地在快遞分揀系統上開發了一個潛在的，非常有實用價值的功能。今后，用戶通過 物聯網不僅能跟蹤快遞郵包的文字信息，還能在三維空間從各個視角去觀看郵包在各個不同的 快遞運輸環節的立體圖像。* 結構化編碼在 LPP1郵包標簽中的使用快遞郵包標簽中的譯碼數據可以

22、直接存儲在各種類型的通用數據庫里。在快遞郵包標簽中LPP1用于直接進行編碼的數據結構如下：typedef struct DATE_INFO/日期數據結構intIDay;/整數型日intIMo nth;/整數型月intIYear;/整數型年charCDay3;/字符型日charCMon th3;/字符型月charCYear5;/字符型年DATE_INFO;typedef struct TIME_INFO/時間數據結構intIHour;/整數型時intIMi nit;/整數型分intISec ond;/整數型秒charCHour3;/字符型時charCMi nit3;/字符型分charCSecon

23、d3;/ 字符型秒TIME_INFO;typedef struct CHR_INFO/ 字符串數據結構char*Str;/ 字符串數組intLen;/ 字符串長度CHR_INFO;typedef struct RECEIVER_INFO/ 收件人數據結構CHR_INFOSurName;/ 姓CHR_INFOGivenName;/ 名CHR_INFOCountry;/ 國家CHR_INFOAddress;/ 地址charZIPCode7;/ 郵政編碼charPhone12;/ 電話 RECEIVER_INFO;typedef struct SENDER_INFO/ 發件人數據結構CHR_INFO

24、SurName;/ 姓CHR_INFOGivenName;/ 名CHR_INFOCountry;/ 國家CHR_INFOAddress;/ 地址charZIPCode7;/ 郵政編碼charPhone12;/ 電話 SENDER_INFO;typedef struct RECEIVING_OFFICE/ 接收局數據結構charZIPCode7;/ 郵政編碼CHR_INFOAddress;/ 地址charOfficerNo6;/ 收寄員工號 RECEIVING_OFFICE;PARCEL_INFO/郵包信息數據結構charParcelCode6;/郵件編號intWeight;/郵件重量intLe

25、n gth;/郵件長度intWidth;/郵件寬度intHeight;/郵件高度DATE_INFOSendin gDate;/寄件日期TIMENFOSendin gTime;/寄件時間doubleAsk in gPrice;/保價金額doubleTotalPrice;/共計金額 PARCEL_INFO;* LPP1在提高信息密度方面所采用的技術提高條碼的信息密度是多年來，在條碼的發展歷程中世界各國共同追求的一個 重要的目標。在也是LPP1希望能有所突破的一個努力的方向。LPP1提高信息密度 不是通過某種單一的手段來實現的，而是通過對各種傳統的二維碼的仔細探討，和 世界各國對二維碼的各種不同要求

26、進行科學分析的基礎上，對二維碼進行多層次， 多環節的，不受條碼傳統觀念的索搏，創造性地，積極地對二維碼的資源進行深度 發掘。同時努力杜絕傳統二維碼在信息資源方面的浪費。LPP1在提高信息密度方面所采用的重要技術：LPP1在國際上首先提出一種稱為“多區域浮動糾錯能力算 法”，所以在所有的二維碼中，只有在 LPP1中才能實現零剩碼字，編碼區域 100%的被充分利用；無專門的格式化信息糾錯編碼，巧妙地利用雙重區域浮動糾 錯算法的空余邊界位；LPP1在國際上首先采用了語種插位口，及結構插口技術。 有效的解決了資源擴展和信息密度之間的矛盾；LPP1通過自動轉譯功能在不增加LPP1信息資源的前提下，把信息

27、從漢語領域擴展到英語領域，相應有效地增加了 LPP1的信息密度；LPP1采用了一種特殊的數據壓縮模式，可同時對多種類型、不 同長度的數據進行結構化壓縮編碼，能有機地把目前最流行的結構化數據庫和二維碼融為一體，使LPP1的數據密度比其他傳統的二維碼有很大的提高，最重要的是 結構化壓縮編碼模式拉近了條碼和物聯網之間的距離。« LPP1郵包標簽和 UPS郵包標簽進行密度信息的比較LPP1試驗譯碼結果界面（見圖7）SW*LPP1文字編碼娃容邊醯徉Hamt： |f*H LDNGM-WD 信息見表1）邀址 i：A±e55：i:LPPT快遞標簽識讀系統圖 7 LPP1華碼界面«*4yC Jl*NGUDM中國Ceutfp. CH1H4 :地址(AdressJ寄件人聲柬iDu-jw X遇還番杵人TrFT 口 /燈缶1 嵯hMUjijjG項目名稱仃大街12禍.郵j如H碼衛代Ktj iKii;項目