前言
如今，二维(2D)码的应用正日益普及，这是因为二维(2D)码能够编码大量数据用于跟踪与追踪目的。然而，二维码的成功读取需要依靠完好无损的定位图案和时钟图案。如果这些基本元素受损或者变得模糊，读码器将无法识别产品或包装上的标识符号。
目前，康耐视凭借PowerGrid™技术已成功克服了这一局限。这项正在申请专利的二维码读取算法将纹理数据与几何数据结合起来，能够在各种工业应用中实现最高的DataMatrix码读取率，包括汽车、电子产品、医药供应链和物流业应用。康耐视PowerGrid™技术读取发动机缸盖、印刷电路板(PCB)和50板装药品泡罩包装上的DataMatrix码的过程，看上去似乎跟世界另一端非洲大草原上母狮狩猎斑马的过程有些相似。如果斑马没有及时发现隐藏在草丛中步步靠近的母狮，就会不可幸免的沦为口中猎物。所以，读取过程中，对于代码中隐藏的一些图案纹理和小细节也应该非常值得注意。
当代码存在受损、静音区干扰、重要元素缺失、对比度不足等情况时，基于视觉的读码器如果无法读取DataMatrix码。很有可能会影响自动化制造和物流业务的效率和生产。此外，如果发生“误读”也可能会导致合格产品被剔除制造流程、退货，及其他影响企业利润和客户关系的责任。在我们讨论基于形状和纹理的算法如何能够互为补充，从而提高读取率之前，我们必须首先介绍二维码的组成部分、优势和挑战。
代码的发展历程
代码是一种机器可读的数据表示形式，通常印刷在产品或包装上，或者永久性标记在产品或物品表面。代码一般都可以读取，通常用于识别目的，或者用于在产品的整个生命周期内跟踪与追踪产品。
目前，代码已发展出数十种形式，包括由一组平行线条组成的一维(1D)条码，如GS1、EAN、Code 128码等;由点和方格构成矩阵的二维(2D)码，如DataMatrix码、Aztec码、QR码等。相比一维条码，更为先进的二维码可以让用户存储和检索更大量的数据。这是因为一维条码只能在水平方向上存储数据，而二维码则可以在垂直和水平两个方向上存储数据。
▲ 不同类型的一维条码和二维码
由于DataMatrix码具有存储容量显著增加和内置误差纠正功能等优势，再加上其他考虑因素，DataMatrix码如今已经成为了制造业约定俗成的标准。谈到存储容量，如下图所示，大小为24×24的DataMatrix码可以容纳52个字母数字字符，大小为48×48的更大型DataMatrix码可以容纳259个字母数字字符，而最大型的DataMatrix码则可以容纳2,335个字母数字字符!
▲ DataMatrix码越大，所容纳的信息则越多
一维条码最初设计由激光扫描仪来读取，读取原理如下：激光器发射出一束激光，然后，光束被引导到一个旋转棱镜，由该棱镜将光束投射到整个条码上，接着，一个传感器将会采集反射率，并根据黑色条与白色条之间的反射率差异读取条码。虽然这种方法传统上速度很快，而且成本低，但随着时间的推移，机械元件可能会损坏，而且，操作员必须将激光扫描仪以适当的角度对准条码，有时可能还需要使用额外的夹具，才能实现理想的读取率。
▲ 基于激光的扫描仪
不同于一维条码仅包含误差检测功能，所有二维码都提升了数据完整性，进一步减少了无法读取的数量。存储容量与可靠性互补优势是二维码成为制造应用首选代码类型的原因所在。二维码需要使用基于视觉的读码器来读取。读取原理如下：首先，数码相机采集二维码的图像，然后，安装了特殊图像处理软件的微处理器将定位并解码图像中的二维码，最后将所产生的数据传输到整个网络。基于视觉的读码器无活动元件，这使它们对于工业应用而言更加坚固耐用。
▲ 基于视觉的读码器
二维码的具体符号结构
相比一维条码拥有用于识别条码起始和终止位置的静音区和保护图案，DataMatrix码由以下四个不同的部分组成：静音区或空白区;用于定位的图，称为定位图案或“L”图案;时钟图案;及数据区。(如需了解更多相关信息，请访问。)静音区围绕在整个代码周围，用于识别代码的起始和终止位置，以保证读码器不会采集任何与代码无关的信息。DataMatrix码的定位图案是一个L形状的图案，位于代码两侧的外边缘周围，该图案用于保证解码过程中方向的正确性。定位图案的对面是时钟图案，时钟图案由一系列交替出现的黑色模块和白色模块组成，用于定义单个单元格的大小和代码的大小(行数和列数)。静音区、定位图案和时钟图案组合起来，在数据区周围形成了一个正方形，这样，基于视觉的读码器采用基于形状的算法就能够定位数据区。
▲ 基于视觉的读码器
当二维码是图像中的唯一物品时，我们可以轻松将其识别。然而，当二维码位于其他大小和形状相似的图形或图标旁边时，我们则比较难以将其隔离开来。在这种情况下，基于纹理的分析方法将有助于基于视觉的读码器迅速识别并读取二维码，不会受到图像中任何杂乱因素的干扰。
二维码的另一个优势在于误差纠正功能。许多二维码都采用Reed-Solomon误差纠正技术，这与DVD播放器采用的技术相同，有了这种技术，即使光盘表面出现了划痕，DVD播放器也能够读取数据。不同于一维条码仅可检测到数据缺失或错误，如果检测到二维码里面足够数量的模块，二维码还能够纠正缺失或错误数据。
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