PDF417条码简介
PDF417是美国符号科技(Symbol Technologies, Inc.)发明的二维条码，发明人是台湾赴美学人王寅君博士，王博士於1984年毕业於国立交通大学资讯系，获得纽约州立大学石溪分校(University of New York at Stony Brook)电脑硕士和博士学位後，在1988年进入符号科技进行二维条码的研发工作，於1992年底推出PDF417，并於1989年至1992年间领导世界第一部二维条码雷射读码系统的开发。1993年3月作者正式将PDF417引进台湾，交由祥记资讯推广及研发相关套装软体(黄庆祥，1995)。
目前PDF417、Maxicode、Datamatrix同被美国国家标准协会 (American National Standards Institute, ANSI) MH10 SBC-8委员会选为二维条码国际标准制定范围，其中PDF417主要是预备应用於运输包裹与商品资料标签(Burnell, 1995)。PDF417不仅具有错误侦测能力，且可从受损的条码中读回完整的资料(Moore, 1994)，亦即「错误复原能力」，其错误复原率最高可达50%，如图8.1所列各种情形，皆可将资料复原。
图8.1 PDF417的错误复原能力
PDF417二维条码的结构
由於PDF417二维条码的容量较大，除了可将人的姓名、单位、地址、电话等基本资料进行编码外，还可将人体的特徵如指纹、视网膜扫瞄、及照片等个人纪录储存在条码中，这样不但可以实现证件资料的自动输入，而且可以防止证件的伪造，减少犯罪。PDF417已在美国、加拿大、纽西兰的交通部门的执照年审、车辆违规登记、罚款及定期检验上开始应用。美国并同时将PDF417应用在身分证、驾照、军人证上。此外墨西哥也将PDF417应用在报关单据与证件上，从而防止了仿造及犯罪。
PDF417是一个公开码，任何人皆可用其演算法而不必付费，因此是一个开放的条码系统。PDF417的PDF为可携性资料档(Portable Data File)的缩写，取其条码类似一个资料档，可储存较多资料，且可随身携带或随产品走而得名(Paclidis, 1992)。正如其名，每一个PDF码的储存量可高达1,108个文数字(Bytes)，若将数字压缩则可存放至2,729Bytes。
每一个PDF417码是由3~90横列堆叠而成，而为了扫瞄方便，其四周皆有静空区，静空区分为水平静空区与垂直静空区，至少应为0.020寸，如图8.2所示。
图8.2 PDF417码的结构
其中每一层都包括下列五个部份：
起始码。
左标区：在起始码後面，为一指示符号字元。
资料区：可容纳1~30个资料字元。
右标区: 在资料区的後面，为一指示符号字元。
结束码：在横列之最右边。
除了起始码和结束码外，左标区、资料区和右标区的组成字元皆可称为字码 (Codeword)，每一个字码由17个模组(Modules)所构成，每一个字码又可分成4线条(或黑线)及4空白(或白线)，每个线条至多不能超过6个模组宽。每个417码因资料大小不同，其行数及每行的资料模组数与字码数都可以从1至30不等。字码的组成如图8.3所示。
图8.3 PDF417字码的组成
PDF417二维条码的尺寸
也因为符号的组合较有弹性，每一个PDF417二维条码可因应不同的实体设备印成不同的长宽比例与密度，以适应印刷条件及扫瞄条件的要求。其中每个模组宽X是PDF417码中最重要的尺寸之一，X值的最小限制为0.0075英寸(约0.191mm)，在同一个条码符号中，X的值是固定不变的。
PDF417的最小高度与长度可由下列算式算出：
W＝ (17C＋69)X＋ 2Q
H ＝ R ×Y＋ 2Q
其中：
C=每层符号字元的总数(含左右标区)，R=层高，Q=静空区大小
PDF417二维条码的错误纠正能力
PDF417二维条码的一个重要特性是其自动纠正错误的能力较高，不过PDF417的错误纠正能力与每个条码可存放的资料量有关，PDF417码将错误复原分为9个等级，其值从0到8，级数愈高，错误纠正能力愈强，但可存放资料量就愈少，一般建议编入至少10%的检查字码。资料存放量与错误纠正等级的关系如表8.1所示。表8.2则建议不同的字数所适用的错误纠正等级。
表8.1 可存放资料量与错误纠正等级对照表
|
错误纠正等级 |
纠正码数 |
可存资料量(位元) |
|
自动设定 |
64 |
1024 |
|
0 |
2 |
1108 |
|
1 |
4 |
1106 |
|
2 |
8 |
1101 |
|
3 |
16 |
1092 |
|
4 |
32 |
1072 |
|
5 |
64 |
1024 |
|
6 |
128 |
957 |
|
7 |
256 |
804 |
|
8 |
512 |
496 |
表8.2 PDF417的建议错误纠正等级
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资料字码数 |
错误纠正等级 |
|
1~40 |
2 |
|
40~160 |
3 |
|
161~320 |
4 |
|
321~863 |
5 |
如前所述，错误纠正等级涉及拒读错误(E错误)与替代错误(T错误)两种错误类型。无论使用哪一种条码机都有一定的精密度极限，造成线条和空白的宽度与理想宽度间必有偏差存在，条码扫瞄设备能够读出解码演算法所允许范围内的不精确条码符号，目前标准中规定X的值最小为0.0075英寸(约0.191mm)，此一限制同时反映出目前标准设备的技术现状。综合本节所讨论，PDF417的特性如表8.3所示。
表8.3 PDF417的特性
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项目 |
特性 |
|
可编码字元集 |
8位二进制资料，多达811800种不同的字元集或解释 |
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类型 |
连续型，多层 |
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字元自我检查 |
有 |
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尺寸 |
可变 高：3~90层 宽：1~30栏 |
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读码方式 |
双向可读 |
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错误纠正字码数 |
2~512个 |
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最大资料容量 |
安全等级为0， 每个符号可表示1108个位元 |
