二維條碼知識概述

一維條碼盡管提高了資料收集與資料處理的速度，但由於受到資料容量的限制，一維條碼僅能標識商品，而不能

描述商品，因此相當依靠電腦網路與資料庫。在沒有資料庫或者不登連網路的地方，?維條碼很難派上用場。也因此,

最近幾年開始有人提出一些儲存量較高的二維條碼。由於二維條碼具有高密度、大容量、抗磨損等特點，因此更拓寬

了親碼的應用領域。

近年來，隨著資料自動收集技術的進展，用條碼符號表示更多資訊的要求與日俱增，而一維條碼最大資料長度

通首不超過15個字元，故多用以存放關鍵索引值(Key),僅可作為一種資料標識，不能對產品進行描述，因此需透過

網路到資料庫抓取更多的資料項目，因此在缺乏網路或者資料庫的狀況下，一維條碼便失去意義。此外一維條碼有一

個明顯的缺點，即垂直方向不攜帶資料，故資料密度偏低。當初這樣設計有二個目的：(1)為了保證局部損壞的條碼

仍可正確辨識，(2)使掃瞄容易完成。

要提高資料密度，又要在一個固定面積上印出所需資料，不用二種方法來解決：(1)在一維條碼的基礎上向二

維備段方向擴展，(2)利用圖像識別原理，使用新的幾何形體與結溝設計出二維條豆。前者進展出堆疊式(Stacked)二

維條碼,彳令者則有矩陣式(Matrix)二維條碼之進展，構成現今二維條碼的兩大類型。

堆疊式二維鰻的編碼原理是建立在一維鈕的基礎上，將一維條碼的高度變窄，再依需要堆成多行，其在編碼設計、

檢置原理、識讀方式等方面都繼承了一維條碼的特點，但由於行數憎加，對行的辨別、解碼算法及軟體則與一維條碼

是完全不一致的。較具代表性的堆登式二維條碼有PDF417,Codel6K,Supercode,Code49等。

矩陣式二維條碼是以矩陣的形式構成，在矩陣相應元素位置上，用點(Dol)的出現表示二進制的“1”，不出

現表示二進制的“0”，點的排列組合確定了矩陣碼所代表的意義。其中點能夠是方點、圓點或者其它形狀的點。矩

陣碼是建立在電腦圖像處理技術、組合編碼原理等基礎上的圖形符號自動辨識的碼制，已較不適合用“條碼”稱之。

具有代表性的矩陣式二維條嗎有Datamatrix,Maxicode,Vericod=,Softstrip,Codel,PhilipsDotCode等。

二維條碼的新技術在1980年代晚期逐步被重視，在「資料儲存量大」、「資訊隨著產品走」、「能夠傳真影

印」、［■錯誤糾正能力高」等特性下，二維條碼在1990年代初期已逐步被使用。

第8.1節二維條碼的基本概念

二維條碼術語定義

1.堆疊式二維條碼(2DStackedCode)

堆疊式二維條碼是一種多層符號(Multi-RowSymbology),通常是將一維條碼的高度微短再層疊起來表示資料。

2.矩陣式二維條碼(2DMatrixCode)

矩陣式二條碼是?種由中心點到與中心點固定距離的多邊形單元所構成的圖形，用來表示資料及其它與符號有

關功能。

3.資料字元(DataCharacter)

用於表示特定資料的ASCII字元集的一個字母、數字或者特殊符號等字元。

4.符號字元(SymbolCharacter)

依條螞符號規則定義來表示資料的線條、空白組合形式。燙料字元與符號字元間不一定是一對一的關系。通常

情況下，每個符號字元分配一個唯一的值。

5.代碼集(CodeSet)

代碼集是指將資字元轉化為符號字元值的方法。

6.字碼(Codeword)

字碼是指符號字元的值，為原始資料轉換為符號字元過程的一個中間值，一種條皿的字碼數決定了該類條的所

有符號字元的數量。

7.字元自我檢查(CharacterSelf-Checking)

字元自我檢查是指在一個符號字元中出現單一的印刷錯誤時，掃瞄涔不可能將該符號字元解碼成其它符號字元

的特性。

8.錯誤糾正字元(ErrorCorrectionCharacter)

用於錯誤偵測與錯誤糾正的符號字元，這些字元是由其它符號字元計算而得，二維條碼通常有多個錯誤糾正字

元用於錯誤偵測與錯誤糾正。有些線性掃瞄器有一個錯誤糾正字元用於偵測錯誤。

9.E錯誤糾正(ErasureCorrection)

E錯誤是指在已知位置上因圖像對比度不夠，或者有大污點等原因造成該位置符號字元無法辨識，因此又稱之

拒讀錯誤。通過錯誤糾正字元對E錯誤的恢復稱之E錯誤糾正。對於每個E錯誤的糾正僅需一個錯誤糾正字元。

10.T錯誤糾正(ErrorCorrection)

T錯誤是指因某種原因將一個符號字元識讀為其它符號字元的錯誤，因此乂稱之替代錯誤。T錯誤的位置與該

位置的正確值都是未知的，因此對每個T錯誤的糾正需要兩個錯誤糾正字元，?個用於找巴位置，另?個用於

糾正錯誤。

11.錯誤偵測(ErrorDetection)

通常是保留一些錯誤糾正字元用於錯誤偵測，這些字元被稱之偵測字元，用以偵測出符號中不超出錯誤糾正容

量的錯誤數量，從而保證符號不被讀錯。此外，也可利用軟體透過偵測無效錯誤糾正的計算結果提供錯誤偵測

功能。若僅為E錯誤糾正則不提供錯誤偵測功能。

條碼掃瞄器的分類

通常對條碼掃瞄器的分類如圖7.1所示,共可分為四類：(1)手持雷射條型掃瞄器(HandTIcldLaserBarCode

Reader),(2)固定式雷射條碼掃瞄器(FixedLaserBarCodeReader),(3)CCD條碼掃瞄器(ChargeCoupledDevice

BarCodeReader),(4)光筆條螞掃瞄器(WAND或者稱LightPen)。若依掃瞄方式分類，則有I■單點式」、「線型」

與I■面型」等叁種。

修碼熱瞄器

圖7.1條碼掃瞄器的分類

條碼掃瞄器可分為二個獨立之部份：輸入元件(InputDevice)及解碼器(Decoder)。二者可一體成型，也能夠

電線連接，或者利用紅外線以無線方式輸送資料。

輸入元件要緊包含光電轉換系統與類比數位轉換器兩大部份，光電系統要緊用來掃瞄條碼，掃瞄動作可耕著操

作者手的移動或者條碼的移動來完成。當光源照射到條碼,反射光經光路設計落在感測元件上時，感測元件隨著不一

致閃射光之強度轉換成不一致的類比訊號，經類比數位(A/D)轉換器器處理成數位碼輸出。

數位碼輸出到解碼器中，將數位碼解譯成條碼訊號，即完成了條碼掃瞄的工作。條碼掃瞄郴的讀取系統結構如

圖7.2所示:

SBIBI

圖7.3二維條碼的識別（每層至少一條掃瞄線通過）

不一致於其它堆疊式二維金碼，PDF417建立了一種能「縫合」局部掃瞄的機制，只要確保有一條掃瞄線完全落

在任?層中即可，因此層與層間不需要分隔線，而是以不?致的符號字元（Cluster）來區分相鄰層，因此PDF417的資

料客度較高，是Code49及Code16K的兩倍多，但其識讀設備也比較復雜。

第&2節二維條碼與一維條碼的比較

資料密度與容量密度低，容量小密度高，容量大

錯誤偵側及自我糾正能夠檢查碼進行錯誤偵測，有錯誤檢驗及錯誤糾正能，并可

能力但沒有錯誤糾正能力根據實際應用設置不一致的安全

等級

垂直方向的資料不儲存資料，垂直方向的高攜帶資料，因對印刷缺陷或者局

度是為了識讀方便，并彌補部損壞等能夠錯誤糾正機制恢復

印刷缺陷或者局部損壞資料

要緊用途要緊用於對物品的標識用於對物品的描述

資料庫與網路依靠性多數場合須依靠資料庫及通可不依靠資料庫及通訊網路的存

訊網路的存在在而單獨應用

識讀設備可用線掃瞄器識讀，如光筆、對於堆疊式可用型線掃瞄器的多

線型CCD、雷射槍次掃瞄，或者可用圖像掃瞄儀識

讀。矩陣式則僅能用圖像掃瞄儀

識讀

第&3節二維條碼的應用范圍

1.表單應用：

公文表單、商業表單、進出口報單、艙單等資料之傳送交換，減少人工重覆輸入表單資料，避免人為錯誤，降

低人力成本。

2.保密應用：

商業情報、經濟情報、政治情報、軍情況報、私人情報等機密資料之加密及傳遞。

3.追蹤應用：

公文自動追蹤、生產線零件自動追蹤、客戶服務自動追蹤、郵購運送白動追蹤、維修記錄自動追蹤、危險物品

自動追蹤、彳爰勤補給自動追蹤、醫療體檢自動追蹤、生態研究(動物、鳥類.??)自動追蹤等。

4.證照應用：

護照、身分證、掛號證、駕照、會員證、識別證、連鎖店會員證等證照之資料登記及自動輸入，發揮「隨到隨

讀」、「立即取用」的資訊管理效果。

5.盤點應用：

物流中心、倉儲中心、聯勤中心之貨品及固定資產之自動盤點，發揮「立即盤點、立即決策」的效果。

第8.4節二維條碼的國際標準

國際組織在二維條碼標準上的努力已有初步成效，之彳灸我們將全面介紹目前美國國家標準協會(ANSI)所制定的

二維條碼國際標準,包含PDF417、Maxicode、Datamatrixo其中以PDF417應用范圍最廣，從生產、運貨、行俏、到存

貨管理都很適合，故PDP117特別適用於流通業者。Maxicode通常用於郵包的自動分類與追蹤，Datamatrix則特別適

用於小零件的標識。

國際標準組織

標準制定委員會最大的任務，在避免同一行業使用不一致的二維條碼，造成資訊傳輸上的困擾。目前國際組織

在二維條碼標準上的努力已有初步成效，比如下列國際組織皆設有二維條碼標準制訂委員會:

1.美國國家標準協會,/AmericanNationalStandardsInstitute,簡稱ANSI。

2.美國自動辨識協會,AutomaticIdentificationManufacturers,簡稱AIM-USA。

3.電子工業協會，ElectronicIndustriesAssociation—E1APEPSIndustrial-PN3132o

4.汽車工業協會，AutomotiveIndustryActionGroup,簡稱AIAGo

5.國際航空協會，InternationalAirTransportAssociation,簡稱IATAO

6.公用事業工業協會,UtilityIndustryGroup,簡稱UIG?

7.歐洲的標準技術協會225委員會，CommitEuropeanNormalizationTechnicalCommittee225,簡稱CENTC225。

8.歐洲的電子資米斗交換協會，ElectronicDataInterchangeForumforCompanieswithInterestsinComputing

andElectronics,簡稱EDIFICE。

9.日本的電子工業協會，簡稱EIA-J。

10.國際標準組織，InternationalStandardOrganization,簡稱ISO。

上述國際組織雖分屬不一致的行業或者國家，為求二維條嶼的共同標準，常常會舉行國際會議相互交換意見。

本課程老師黃慶祥在1996年曾擔任國際標準組織ISO/TC122/WG4委員會委員之一，直接參與二維條碼國際標準制訂的

有關活動，希望為我國今彳麥在二維條碼國際標準制訂的發言權搶占先機，以協助經濟部商業司制造二維條碼的有利環

境，為亞太營運中心及其應用「資料自動收集及辨識」的技術水準提供幫助。

流通業的標準

美國部分條碼委員會，如美國國家標準協會ANSIMH10.8、電子工業聯誼會ELAMH10SBCY等，已進展出二維

條碼在流通業的應用標準。ANSIMH10.8委員會的要緊任務，在制定單位包裹與貨運標簽應用的標準(Tw。-dimensional

Symbo1sForUseWithUnitLoadsandTransportPackages),目前二維條碼標準的建議內容包含:

1.進貨及出貨單使用PDF417二維條碼，比如船運公司的艙單，其每個模組列印的最佳尺寸是10mils(T分之一

寸)以上。

2.電子資料交換(EDD的訊息及有關文件使用PDF417二維條碼。

3.輸送帶上產品之搜尋及追蹤采Maxicode二維條碼，建議尺寸為1寸XI寸。

美國電子工業聯誼會(ELA)是美國要緊電子制造業者，如英代爾(Intel)、Motorola、德州儀器等共同構成的產

業貿易協會，1995年2月1日，￡14條碼委員會3川058(>8)在八狀1的支持下宣布二維條碼能夠應用在下列叁大范圍：

高速搜尋及追蹤(HighSpeedSortationandTracking)>紙上電子資料交換(PaperEDI)、出貨進貨訊息

(Shipping/ReceivingInformatior)<?1995年4月,EIA條碼委員會完成二維條碼標準草案(ANSI/EIAPN3132),做為

電子產品整個產銷流程上中下游使用二維條碼的標準。事實上，半導體設備暨物料國際協會(SEMI)在1993年就訂了半

導體晶片使用二維條碼的標準(SEMIT93),希望半導體廠商使用二維條碼以防止晶片的偷竊犯罪，惋惜當時二維條碼

有關設備昂貴而技術也不完全成熟。如今新完成的二維條碼標準草案(ANSI/E1APN3132),已整合各類二維條碼在各類

行業的需求，已具有相當的有用性。

證照業的標準

機器可讀旅行文件技術i咨詢小組(TechnicalAdvisoryGrouponMachineReadableTravelDocuments,TAG/MRTD)

是一個國際標準組織，1995年1月17~20日在日內瓦舉行新技術評估會議，通過建議將二維條碼列為國際證照標準，

在國際證照可加印二維條碼，以儲存證照之文字或者指紋、相片等身分辨識之生理資料(BiometricsIdentification),,

該小組針對二維條碼在證照上的應用，做出下列的建議：

1.二維條碼在證照上的應用已相當可行，有關二維條碼在證照上的位置.、儲存內容及全面規格應立即研訂。

2.二維鈕儲存的資料內容應做為證照真偽的辨別及持有人的身分的辨識，卬二維條型的油墨應含有標準光學特

徽以辨識證照的真偽。

3.當二維條碼因國情因素不能印制時，印制二維條碼的位置可只以含有光學性質的特別油墨處理之，以符合國際

標準。

汽主業標準

美國汽車工業協會AIAG是一個美國汽車制造業者如福特、克萊斯勒、通用等，與其上游廠商所共同構成的協

會，AIAG對於二維條碼的應用,提出如表7.2中的具體建議與方針：

表7.2A1AG建議條碼應用項目

應用項目

小零件標識Datamatrix

EDI/運貨PDF417

高品質運輸QualityConveyancePDF417

生產保證ProductionEvidencePDF417

產品行銷ProductionBroadcastPDF417

設備管理ConfigurationManagementPDF417

物品安全管制表MaterialSafetyDataSheetsPDF417

搜尋追蹤SortationandTrackingMaxicode

從AIAG協會的條碼建議中可看出，由於PDF417兼具高資料儲存量、錯誤糾正能力、及可攜性資料檔等特性，

故最受重視，其應用范圍亦最廣。而Dalamalrix因可提供極小又高密度的標簽，且仍可存放合理的資料內容，故特別

適月於小零件的標識。另外，Uaxicode的要緊特性即應用在貨品搜尋的輔助，而成為配送與運輸應用的最佳選擇。

此外，美國交通部AMVA(AmericanMotorVehic1?Administrators)已選定將PDF417做廣泛的應用，從駕改

執照到行照登記等都將應用PDF417o而美國國防部DOD(.AmericanDepartmentofDefense)也選用PDF417制作軍人證，

美國空軍已開始建議將身分證編上PDF417O

第九章PDF417

DF417是美國符號科技(SymbolTechnologies,Inc.)發明的二維條碼，發明人是臺灣赴美學人王寅君博士，王博士力

1984年畢業於國立交通大學資訊系，獲得紐約州立大學石溪分校(Universityo「NewYorkalStonyBrook)電腦碩士與博二

學位接，在1988年進入符號科技進行二維條碼的研發工作，於1992年底推出PDF417,并於1989年至1992年間領導世界第

?部二維條碼雷射讀碼系統的開發.1993年3月作者正式將PDF417引進臺灣，交由祥記資訊推廣及研發有關套裝軟體(黃慶

祥，1995)。

目前PDF目前MaxicodesD&tamatrix同被美國國家標準協會(AmericanNationalStandardsInstitute,ANSI)MH1

SBC-8委員會選為二維條皿國際標準制定范圍，其中PDP417要緊是預備應用於運輸包裹與商品資料標簽(Burnell,1995)。

PDF417不僅具有錯誤偵測能力，且可從受損的條碼中讀回完整的資料(Moore,1994),亦即「錯誤復原能力」，其錯誤復原品

最高可達50%,如圖8.1所列各類情形，皆可將資料復原。

部份污揖

缺角破洞

橫暨斷裂

檄薇折疊

圖8.1PDF417的錯誤復原能力

PDF417的結構

由於PDF417的容量較大，除了可將人的姓名、單位、地址、電話等基本資料進行編碼外，還可將人體的特徵如指紋

視網膜掃瞄、及照片等個人紀錄儲存在條碼中,這樣不但能夠實現證件資料的自動輸入，而且能夠防止證件的偽造，減少犯罪

PDF417已在美國、加拿大、紐西蘭的交通部門的執照年審、車輛違規登記、罰款及定期檢驗上開始應用。美國并同時將PDF41

應月在身分證.駕照.軍人證上。此外墨西哥也將PDF417應用在報關單據與證件上，從而防止了仿造及犯罪.

PDF417是一個公開碼，任何人皆可用其演算法而不必付費，因此是一個開放的條碼系統。PDF417的PDF為可攜性資料檔

(PortableDataFile)的縮寫，取其條碼類似一個資料檔，可儲存較多資料，且可隨身攜帶或者隨產品走而得名(Paclidis,

1992)。正如其名，每一個PDF碼的儲存量可高達1,108個文數字Gytes),若將數字壓縮則可存放至2,729Bytes。

每一個PDF417碼是由3~90橫列堆登而成，而為了掃瞄方便，其四周皆有靜空區，靜空區分為水平靜空區與垂直靜空區，至4

應為0.020寸，如圖8.2所示。

圖8.2PDF417碼的結構

其口每一層都包含下列五個部份:

1.起始碼。

2.左標區：在起始碼彳爰面，為一指示符號字元。

3.資料區：可容納廣30個資料字元。

4.右標區：在資料區的彳費面，為一指示符號字元。

5.結束碼：在橫列之最右邊。

除了起始碼與結束碼外，左標區、資料區與右標區的構成字元皆可稱之字碼（Codeword）,每一個字碼由17個模組

（Modules）所構成，每一個字碼又可分成4線條（或者黑線）及4空白（或者白線），每個線條至多不能超過6個模組寬。每個41

碼因資料大小不一致，其行數及每行的資料模組數與字碼數都能夠從1至30不等。字碼的構成如圖8.3所示。

一佃二雉修礁

05101517模粗數

一佃字碼

圖8.3PDF417字碼的構成

PDF的尺寸

也由于符號的組合較有彈性，每一個PDF417條碼可因應不一致的實體設備印成不一致的長寬比例與密度，以習慣印刷專

件及掃瞄條件的要求。其中每個模組寬X是PDF417碼中最重要的尺寸之一，X值的最小限制為0.C075英寸（約0.191mm）,石

同一個條碼符號中,X的值是固定不變的。

PDF417的最小高度與長度可由下列算式算出：

W=（17C4-69）X+2Q

其二：

W=條碼寬度,H=條碼高度,X=條碼模組寬,Y=層數

C=每層符號字元的總數（含左右標區），R=層高，Q=靜空區大小

PDF417的錯誤糾正能力

表8.1可存放資料量與錯誤糾正等級參照表

錯誤糾正等級糾正碼數可存資料量（位元）

自動設定641024

021108

141106

281101

3161092

4321072

5641024

6128957

7256804

8512496

表8.2PDF417的建議錯誤糾正等級

資料字碼數錯誤糾正等級

1~402

40~1603

16廣3204

321?8635

表8.3PDF417的特性

項目特性

可編碼字元集8位二進制資料，多達811800種不一致的字元集或者

解釋

類型■連續型，多層

字元自我檢查有

尺寸可變

高：3~9。層

寬：廣30欄

讀碼方式■雙向可讀

錯誤糾正字碼數2~512個

最大資料容量-B安全等級為0，每個符號可表示1108個位元

第十章Maxicode

Maxicode的緣起與進展

1980年代晚期，美國知名的UPSOJnitedParcelService)快遞公司認知到利用機器辨讀資訊可有效改善作業

效運、提高服務品質，故從1987年開始著手於機器可讀表單(MachineReadableForm)的研究，發覺到條碼是相對成

本最低的可行方案。為了能達到高速掃瞄的目的，UPS舍棄了堆蓋式二維條碼的做法，重新研發一種新的條碣，在1992

年時推出UPScode,并研發出有關設備,此即Maxicode的前身。1996年時,美國自動辨識協會(AIMUSA)制定統一的

符號規格,稱之Maxicode,也有人稱USS-Maxicode(UniformSymbologySpecification-Maxicode)0本文所指的

Maxicode,都是遵循AIMUSA所制訂的標準。

Maxicode是一種中等容量、尺寸固定的矩陣式二維條碼,它由緊密相連的六邊形模組與位於符號中央位置的定位圖形

所構成。Maxicode是特別為高速掃瞄而設計，要緊應用於包裹搜尋與追蹤上。UPS除了將Maxicode應用到包裹的分類、

追蹤作業上，并打算推廣到其他應用上。1992年與1996年所推出的Maxicode符號規格略有不一致，就外觀上來看，

圖9.1的左邊是1992年剛推出的樣子，右邊則是現在Maxicode應有的樣子。

1992年1996年

圖9.1Maxicodc的外觀

Maxicode的基本特征

1.外形近乎正方形，由位於符號中央的同心圓(或者稱公牛眼)定位圖形(FinderPattern),及其周圍六邊形蜂

巢式結構的資料位元所構成，這種排列方式使得Maxicode可從任意方向快速掃瞄。其外觀與中心放大圖如圖

9.2所示。

圖9.2Maxicode外觀與中心放大圖

2.符號大小固定。為了方便定位，使解碼更容易，以加快掃瞄速度，Maxicodc的圖形大小與資料容量大小都是

固定的，圖形固定約1平方英寸，資料容量最多93個字元。

3.定位圖形：Maxicode具有一個大小固定且唯一的中央定位圖形，為叁個黑色的同心圓，用於掃醐定位。此定

位圖形位在資料模組所圍成的虛擬六邊形的正中央，在此虛擬六邊形的六個頂點上各有3個黑白色不一致組合

式所構成的模組，稱之「方位叢」(OrientationCluster),其提供掃瞄重視耍的方位資訊，見圖9.3。

圖93Maxicode的符號排列方式

4.每個Maxicode均將資料欄位劃分成兩大部分，困在定位圖形周圍的深灰色蜂巢稱之要緊訊息(Primary

Messages),其包含的資料較少，要緊用來儲存高安全性的資料，通常是用來分類或者追蹤的關鍵資訊，其包

含60個資料位元(bits)與60個錯誤糾正位元。

要緊訊息有兩個特殊作用，其中最重要的是包含4個模式位元(ModeBits),圍在定位圖形右上方全白的方位

叢左邊，以淡灰色所標識的四個位元即是，其直接指示出其馀的資料編碼模式。另一個用途是，剩馀的56個

資料位元則依包裹分類追蹤需要的所有資訊編碼成結構化收件人訊息(StructuredCarrierMessages),因此

大部份在高速掃瞄的狀況下，只需要將要緊訊息解碼就夠二。

在耍緊訊息外圍的淡灰色部份(未表示完全)，用來儲存次要訊息(SecondaryMessages),其提供額外的訊息，

如來源地、目的地等人工分類時所需的重要資訊。

5.模式：是一種同意符號有不一致結構的機制，Maxicode共有7種模式(模式0~模式6),但其中有2個模式(模

式0、模式1)已作廢。

(二)錯誤糾正能力

Maxicode具有復雜而牢固的錯誤糾正能力，以確保符號中的資訊是正確的，就算條碼受到部份損毀，內部儲存

的資訊仍可完整讀出。

（叁）解碼速度

Maxicode的最大優點在於其解碼速度相當快，Maxicode可在速度為每分鐘550英的輸送帶上成功讀取。

Maxicode的構成

編碼字元集

Maxicode同意對256個國際字符編碼，包含值0'127的ASCII字元與128~255的擴展ASCH字元。在數字組合

模式下，可用6個字碼表示9位數字。用於代碼切換與其他操縱字元也包含在其字元集中。

Maxicode符號字元的表示

1.每個字元由6個六邊形的模組構成。

2.每個模組表示一個二進制位，深色模組表示“1”，淺色模組表示“0”。

3.通常六個模組排成3層，順序為右上至左下，見圖9.4所示。

MSB=最高有■效位元

LSB=最低有效位元

圖9.4Maxicode的位元構成排列方式

4.由於Maxicode符號的特殊結構，符號字元具有特殊的排列形式。

字碼集

字碼是介於數字字元與符號字元間的值,也是錯誤糾正計算的基礎。Maxicode的字碼集共有個,范圍為。飛3,

二進位表示為000000111111。在每符號字元中，最高有效位是編號最低的模組。

符號尺寸

每個Maxicode符號共有884個六邊形模組，分33層圍繞著中央定位圖形，每一層分別由30個或者29個模組

構成。符號四周應有空白區。每個Maxicode包含空白區在內，尺寸固定為28.14mmX26.91mm,約1平方英寸。中央定

位圖形相當於90個模組的大小。

資料容量

884個六邊形模組中，有18個模組用於定位，剩馀866個為資料模組，扣掉2個未使用的模組，用於表示資料

編碼與錯誤糾正的模組共有864個，包含144個6位元的符號字元，其中至少須有50個以上的錯誤糾正字元，與1個

模式字元，因此資料容量最大為93個字元，若純為數字字元，則可存放138個。

錯誤糾正

Maxicode提供標準錯誤糾正(StandardErrorCorrection,SEC)與增強錯誤糾正(ExtendedErrorCorrection,

EEC)兩種錯誤糾正等級，這兩種等級需要不一致數量的字，提供不一致水準的錯誤恢復能力，SEC為錯誤復原能力達

16$,EEC則可達25機這兩種錯誤糾正等級的基本特性如表9.1所示。使用哪一種錯誤糾正等級是由模式字元所指定。

表9.1Maxicode的錯誤糾正等級

特性錯誤糾正等級

標準增強

字碼總數144144

可能的資料字元數9377

模式字元數11

錯誤字元數5066

可糾正的錯誤字元數2230

Maxicode的模式

如前所述，每個Maxicode有1個模式字元，用來定義符號的資料與錯誤結構，模式的編碼是要緊訊息的一部

份。

原不於1992年推出的UPScode的規格只有兩種模式：

1.模式0：要緊訊息為一個結構化收件人訊息，次要訊息至多可編入84個大寫英文字母，或者數字、標點符號。

2.模式1：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個大寫英文字母，或者數字、標點符號。

只是上述兩種模式已廢止，由新規定的模式2與模式3取代模式0,由模式4取代模式1。AIMUSA所規定的新模式及其

內容為：

3.模式2：要緊訊息為一個結構化收件人訊息加上一個數字邢態的郵遞編號，次要訊息至多可編入84個字元

(character)。

4.模式3：要緊訊息為一個結構化收件人訊息加上一個文數字型態的郵遞編號，次要訊息至多可編入84個字元。

模式2及模式3適用於運輸業者，如今符號表示收件人定義的目的地地址及服務類型。符號的前120位用增強錯誤糾

正(EEC)表示收件人結構化資訊，而符號的其馀部份用標準錯誤糾正(SEC)表示其它資訊。收件人訊息的結構如表9.20

表9.2結構化收件人訊息的結構

位元編號編碼資料結構

3'6模式二進制0~15

廣2,7~30,33?36郵遞編號數字型郵遞編號(最多9位)

31~32,39~42郵遞編號長度只對數字型郵遞編號編碼

「2,7~36,39~42郵遞編號文數字型郵遞編號

37~38,43~48,53?54國家代碼3位數字(ISO3166)

49~52,55~60服務類型3位數字

61~120EEC碼字

5.模式4：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個字元。

模式4是標準符號，其指示在要緊訊息部分使用EEC,而在次要訊息部分使用SEC,這種模式下共有93個資料

字碼。

6.模式5：要緊訊息加上次要訊息至多可編入77個字元。

模式5是全EEC模式，其指示在要緊訊息及次要訊息部份全部使用EEC,符號有77個資料字碼。

7.模式6：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個字元。

模式6為掃盹器編程模式，其指示符號表示的訊息是用於掃瞄器編程，要緊訊息使用EEC,次要訊息使用SEC。

上述一個“字元”是指6位元的符號字元。目前模式字元事實上只用了編號3'6號等4個位元，放在符號的第一個符

號字符中。表9.3將Maxicode的模式再做?總結。

表9.3Maxicode的模式

模式說明模組號

0廢止0000

1廢止0001

2結構化收件人訊息0010

數字型郵遞編碼

3結構化收件人訊息0011

文數字型郵遞編碼

4標準符號，次要訊息SEC0100

5全EEC符號0101

6掃瞄器編程，次要訊息SEC0110

Maxicode的解碼步驟

1.抓取一個包含Maxicode標簽的影像。

2.定位到公牛眼（同心圓定位圖形）。

3.調整抓取到的Maxicode影像大小。

4.蓋掉公牛眼（公牛眼部份轉成空白）。

5.加強每一個六邊形的邊緣。

6.執行一個向前掃瞄的動作。

7.定位至掃瞄到的叁個亮點（虛擬六邊形的左上角）。

8.執行一個反向的掃瞄動作。

9.計算出標簽的方向彳及，決定使用該方向的方位叢。

10.使用反向的掃瞄影像，定位到每一個六邊形的中央，再與原先的影像進行比對。

11.重建二進位順序。

12.執行錯誤偵測與糾正，獲得原始訊息。

第十章Maxicode

Maxicode的緣起與進展

1980年代晚期，美國知名的UPSOJnitedParcelService)快遞公司認知到利用機器辨讀資訊可有效改善作業

效率、提高服務品質，故從1987年開始著手於機器可讀表單(MachineReadableForm)的研究，發覺到條碼是相對成

本最低的可行方案。為了能達到高速掃瞄的目的，UPS舍棄了堆登式二維條碼的做法，重新研發一和新的條碼,在1992

年時推出UPScode,并研發出有關設備,此即Maxicode的前身。1996年時，美國自動辨識協會(A1MUSA)制定統一的

符號規格,稱之Maxicode,也有人稱USS-Maxicode(UniformSymbologySpecification-Maxicode)o本文所指的

Maxicode,都是遵循AIMISA所制訂的標準。

Maxicode是一種中等容量、尺寸固定的矩陣式二維條碼,它由緊密相連的六邊形模組與位於符號中央位置的定位圖形

所構成。Maxicode是特別為高速掃瞄而設計，要緊應用於包裹搜尋與追蹤上。UPS除了將Maxicode應用到包裹的分類、

追蹤作業上，并打算推廣到其他應用上。1992年與1996年所推出的Maxicode符號規格略有不一致，就外觀上來看，

圖9.1的左邊是1992年剛推出的樣子，右邊則是現在Maxicode應有的樣子。

1992年1996年

圖9.1Maxicode的外觀

Maxicode的基本特征

1.外形近乎正方形，由位於符號中央的同心圓(或者稱公牛眼)定位圖形(FinderPattern),及其周圍六邊形蜂

巢式結構的資料位元所構成，這種排列方式使得Maxicode可從任意方向快速掃瞄。其外觀與中心放大圖如圖

9.2所示。

圖9.2Maxicode外觀與中心放大圖

2.符號大小固定。為了方便定位，使解碼更容易，以加快掃瞄速度，Maxicode的圖形大小與資料容量大小都是

固定的，圖形固定約1平方英寸，資料容量最多93個字元。

3.定位圖形：Maxicode具有一個大小固定且唯一的中央定位圖形，為叁個黑色的同心圓，用於掃瞄定位。此定

位圖形位在資料模組所圍成的虛擬六邊形的正中央，在此虛擬六邊形的六個頂點上各有3個黑白色不一致組合

式所構成的模組，稱之「方位叢」(OrientationCluster),其提供掃瞄重視要的方位資訛，見圖9.3。

圖9.3Maxicode的符號排列方式

4.每個Maxicode均將資料欄位劃分成兩大部分，圍在定位圖形周圍的深灰色蜂巢稱之要緊訊息(Primary

Messages),其包含的資料校少，要緊用來儲存高安全性的資料，通常是用來分類或者追蹤的關健資訊，其包

含60個資料位元(bits)與60個錯誤糾正位元。

要緊訊息有兩個特殊作用，其中最重要的是包含4個模式位元(ModeBits),圍在定位圖形右上方全門的方位

叢左邊，以淡灰色所標識的四個位元即是，其直接指示出其馀的資料編碼模式。另一個用途是，剩馀的56個

資料位元則依包裹分類追蹤需要的所有資訊編碼成結構化收件人訊息(StructuredCarrierMessages),因此

大部份在高速掃瞄的狀況下，只需要將要緊訊息解碼就夠了。

在要緊訊息外圍的淡灰色部份（未表示完全），用來儲存次要訊息（Secondai?Messages）,其提供額外的訊息,

如來源地、目的地等人工分類時所需的重要資訊。

5.模式：是一種同意符號有不一致結構的機制，Maxicodc共有7種模式（模式0?模式6）,但其中有2個模式（模

式0、模式1）已作廢。

（二）借誤糾正能力

Maxicode具有復雜而牢固的錯誤糾正能力，以確保符號中的度訊是正確的，就算條碼受到部份損毀,內部儲存

的資訊仍可完整讀出。

（叁）解碼速度

Maxicode的最大優點在於其解碼速度相當快，Maxicode可在速度為每分鐘550英的輸送帶上成功讀取。

Maxicode的構成

編碼字元集

Maxicode同意對256個國際字符編碼，包含值0'127的ASCII字元與128~255的擴展ASCII字元。在數字組合

模式下，可用6個字碼表示9位數字。用於代碼切換與其他操縱字元也包含在其字元集中。

Maxicode符號字元的表示

1.每個字元由6個六邊形的模組構成。

2.每個模組表示一個二進制位，深色模組表示“1”，淺色模組表示“0”。

3.通常六個模組排成3層，順序為右上至左下，見圖9.4所示。

MSB=最高有■效位元

LSB=最低有效位元

圖9.4Maxicode的位元構成排列方式

4.由於Maxicodc符號的特殊結構，符號字元具有特殊的排列形式。

字碼集

字碼是介於數字字元與符號字元間的值,也是錯誤糾正計第的基礎。Maxicode的字碼集共有64個,范圍為0、63,

二進位表示為000000111111。在每符號字元中，最高有效位是編號最低的模組。

符號尺寸

每個Maxicode符號共有884個六邊形模組，分33層圍繞著中央定位圖形，每一層分別由30個或者29個模組

構成。符號四周應有空白區。每個Maxicode包含空白區在內，尺寸固定為28.14mmX26.91mm,約I平方英寸。中央定

位圖形相當於90個模組的大小。

資料容量

884個六邊形模組中，有18個模組用於定位，剩馀866個為資料模組，扣掉2個未使用的模組，用於表示資料

編碼與錯誤糾正的模組共有864個，包含144個6位元的符號字元，其中至少須有50個以上的錯誤糾正字元，與1個

模式字元，因此資料容量最大為93個字元，若純為數字字元，則可存放138個。

錯誤糾正

Maxicode提供標準錯誤糾正(StandardErrorCorrection,SEC)與增強錯誤糾正(ExtendedErrorCorrection,

EEC)兩種錯誤糾正等級，這兩種等級需要不一致數量的字，提供不一致水準的錯誤恢復能力，SEC的錯誤復原能力達

16%,EEC則可達25%。這兩種錯誤糾正等級的基本特性如表9.1所示。使用哪一種錯誤糾正等級是由模式字元所指定。

表9.1Maxicode的錯誤糾正等級

特性錯誤糾正等級

標準增強

字碼總數144144

可能的資料字元數9377

模式字元數11

錯誤字元數5066

可糾正的錯誤字元數2230

Maxicode的模式

如前所述，每個Maxicode有1個模式字元，用來定義符號的資料與錯誤結構，模式的編碼是要緊訊息的一部

份。

原本於1992年推出的UPScode的規格只有兩種模式：

1.模式0：要緊訊息為一個結構化收件人訊息，次要訊息至多可編入84個大寫英文字母，或者數字、標點符號。

2.模式1：要緊訊息加上次要訊息至多可編入93個大寫英文字母，或者數字、標點符號。

只是上述兩種模式已廢止，由新規定的模式2與模式3取代模式0,由模式4取代模式loAIMUSA所