前言

條碼驗(yàn)證是指使用條碼驗(yàn)證器對條碼質(zhì)量進(jìn)行評級的過程。條碼驗(yàn)證器首先采集條碼的圖像，然后對其進(jìn)行分析。條碼驗(yàn)證器是唯一可以為條碼分配以字母表示的質(zhì)量等級并生成正式質(zhì)量報(bào)告的設(shè)備。將使用一系列質(zhì)量參數(shù)來確定條碼的總體質(zhì)量等級。來自所有這些參數(shù)的每個(gè)單獨(dú)等級將決定條碼的總體等級。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提供了三種驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，分別適用于一維條碼（1D）、二維碼（2D）和DPM碼（直接部件標(biāo)識）。 

• 一維條碼使用ISO 15416標(biāo)準(zhǔn) 
• 標(biāo)簽上印刷的二維碼使用ISO 15415標(biāo)準(zhǔn) 
• 二維DPM碼使用ISO/IEC TR 29158標(biāo)準(zhǔn)，也稱為AIM DPM標(biāo)準(zhǔn) 

驗(yàn)證軟件的設(shè)計(jì)目的并非在于告訴用戶更換墨盒或標(biāo)記針頭，因此需要對所提供的診斷信息進(jìn)行解讀。獲取有關(guān)如何讀取條碼以及對哪些質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行評估的基本了解可以幫助您進(jìn)行有依據(jù)的流程控制，并使用戶能夠?qū)ι嫌蔚臉?biāo)記過程作出調(diào)整。

一維線性條碼讀取過程是如何工作的

一維條碼由一系列條與空組成，這些條與空基于寬度模式創(chuàng)建一組數(shù)據(jù)。每個(gè)單獨(dú)的條或空被稱為一個(gè)元素。一組形成特定模式的條與空稱為字符。每種符號體系都擁有一組可轉(zhuǎn)換為字符的不同模式。 

讀取一維條碼時(shí)，掃描線將橫向穿過條碼來測量反射率，以確定條與空的大小和模式。當(dāng)掃描線在整個(gè)條碼上移動時(shí)，光線在穿過空模塊時(shí)會被反射，并被條模塊吸收。從暗到亮的光路創(chuàng)建了掃描反射率剖面圖（“SRP”）。當(dāng)掃描線穿過較暗的條時(shí)，它將導(dǎo)致SRP下降至全局閾值以下；然后，當(dāng)掃描線穿過較亮的空時(shí)，它將再次上升至全局閾值以上。圖片中的虛線代表全局閾值，該閾值定義了劃分明與暗的灰度值。 

每個(gè)參數(shù)均基于SRP被評級。理想情況下，相比條或空，SRP在大小上是一致的，準(zhǔn)確地模仿了所讀取的條碼。此圖片中的條碼顯示了具有缺陷和調(diào)制問題的條碼示例。當(dāng)掃描線穿過缺陷點(diǎn)時(shí)，光路開始下降，以一個(gè)凹陷使平滑的曲線被中斷。此外，還有一個(gè)空不像其他空那樣明亮，因此反射率剖面圖不會達(dá)到與其他空元素相同的高度，這揭示了存在調(diào)制問題。

ISO 15416標(biāo)準(zhǔn)評級過程 

使用ISO 15416標(biāo)準(zhǔn)評級過程，通過求取10 條掃描線的平均值對一維條碼進(jìn)行評級。根 據(jù)9個(gè)不同的參數(shù)對每條掃描線進(jìn)行評級， 以評估可讀性。評級最低的參數(shù)將成為掃描 線的掃描評級。然后求取所有掃描評級的平均值，以計(jì)算總體評級。

符合評級

一維條碼光圈大小

在對一維條碼進(jìn)行驗(yàn)證的過程中，光圈是指使用掃描線在條碼的整個(gè)長度范圍內(nèi)采集的樣 本大小。掃描線的直徑就是光圈的大小。光圈以千分之一英寸為單位來表示。光圈大小由特定應(yīng)用的規(guī)范要求決定。如果將光圈設(shè)置為“自動調(diào)整”，并選定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，則軟件將自動設(shè)置該應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中推薦的光圈。 

如果您沒有可用于參照的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，下表給出了有關(guān)光圈大小使用方面的一般建議。

ISO 15416標(biāo)準(zhǔn)一維條碼質(zhì)量參數(shù)解釋及常見解決方案

調(diào)制

調(diào)制是導(dǎo)致條碼質(zhì)量下降的最常見原因之一。調(diào)制是指局部存在對比度問題，這意味著條碼中的某些區(qū)域顯示的對比度不足。這與符號對比度不同。如果符號對比度較低，則意味著整個(gè)條碼的對比度都較低。高質(zhì)量的條碼具有明確定義的暗單元格和亮單元格。在讀碼過程中，當(dāng)圖像更改為二進(jìn)制圖像時(shí)，根據(jù)軟件的計(jì)算結(jié)果，被標(biāo)記為灰度的單元格將被轉(zhuǎn)換為黑色或白色模塊。這導(dǎo)致了出錯的可能性；單元格可能會被錯誤標(biāo)記，導(dǎo)致需要應(yīng)用糾錯功能。

由于軟件將突出顯示哪些單元格存在調(diào)制問題，因此我們可以專注于確定導(dǎo)致調(diào)制問題的原因。首先查看條碼中發(fā)現(xiàn)的條寬增長（也稱為打印增長或條寬損失）是多少。條寬增長并非一個(gè)評級參數(shù)，但通常是一維條碼、二維碼和DPM碼出現(xiàn)的調(diào)制或可讀碼性問題的根源。正數(shù)的條寬增長表示符號的條內(nèi)出現(xiàn)的增長或擴(kuò)展；負(fù)數(shù)的條寬增長表示條寬大小的損失或減少。增長或損失可能是由于使用過多或過少的油墨、紙張類型、激光速度、熱量水平或聚焦所導(dǎo)致的。一種快速識別條寬增長的方法是查看暗單元格與亮單元格的比例。它們應(yīng)該具有相同的大小。如果一種單元格比另一種單元格大得多，則存在條寬增長問題。

調(diào)制是導(dǎo)致條碼質(zhì)量下降的最常見原因之一

軟件將向您提供水平方向和垂直方向的確切增長百分比，以條碼x維度的百分比和密耳（Mil）大小表示。這些信息可用于調(diào)整插圖、油墨流量、激光設(shè)置等。

如果條寬增長并非引起調(diào)制問題的原因，則調(diào)制值表將提供更多的信息來幫助確定問題的根源。調(diào)制值表量化了全局閾值與每個(gè)模塊的反射率之間的距離。

應(yīng)當(dāng)檢查調(diào)制值標(biāo)記為黃色或紅色的單元格，以查看是否需要使其變得更暗或更明亮，以確保它們與類似模塊更加保持一致。如果數(shù)據(jù)中的某個(gè)單元格值而非定位圖案直接落在全局閾值上或全局閾值的錯誤一側(cè)，則其將列出零值。如果單元格標(biāo)記為深紅色，則它應(yīng)當(dāng)是模塊而非空。如果單元格標(biāo)記為淺粉色，則該模塊應(yīng)當(dāng)為空。這意味著軟件需要使用Reed-Solomon糾錯功能，以確定是應(yīng)該將該單元格標(biāo)記為暗還是亮。

引起調(diào)制問題的其他原因可能包括所使用的基材、光圈大小等。通常，在每個(gè)行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中會調(diào)用特定的光圈大小。非常重要的一點(diǎn)是應(yīng)當(dāng)使用建議的光圈大小，否則驗(yàn)證結(jié)果可能會出現(xiàn)偏斜。

二維碼讀取過程是如何工作的

質(zhì)量良好的條碼的特點(diǎn)在于黑模塊與白模塊之間具有高對比度，邊線清晰，并且比例理想。即使是微小的瑕疵，也可能導(dǎo)致條碼出現(xiàn)問題。條碼驗(yàn)證器可以將需要驗(yàn)證的條碼與條碼的完美版本進(jìn)行比較，并確定存在問題的區(qū)域。為了充分了解為什么即使是微小的差異也很重要的原因，我們有必要了解驗(yàn)證軟件是如何讀碼條碼的。下面，我們以DataMatrix碼為例來進(jìn)行說明。

DataMatrix符號體系可能是最常見的二維碼。它可以在每個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)最高的數(shù)據(jù)密度，尤其是對于較小的符號而言，因此評級質(zhì)量至關(guān)重要。定位圖案由實(shí)心的左側(cè)和底側(cè)組成，其形成“L”圖案及“L”圖案相對側(cè)的水平和垂直時(shí)鐘圖案（或軌跡）。時(shí)鐘圖案指定矩陣中模塊的數(shù)量，并用于讀碼放置模塊的網(wǎng)格。有關(guān)符號大小、編碼和糾錯的所有信息均由矩陣的大小決定。

讀碼過程步驟

讀碼過程涉及多個(gè)步驟，旨在讀取條碼并對其進(jìn)行評級。由于質(zhì)量參數(shù)都是針對每個(gè)讀碼步驟出現(xiàn)失敗的可能性進(jìn)行的計(jì)算，因此在驗(yàn)證過程中必須牢記此過程。

這些步驟按照以下順序進(jìn)行:

1.驗(yàn)證器采集圖像。

2.軟件使圖像模糊化，以消除背景中的噪音或紋理。

3.計(jì)算模糊圖像上的全局閾值。全局閾值是指用于確定單元格是更接近于白色還是黑色的設(shè)置值。

4.軟件將其轉(zhuǎn)換為黑白（亦稱為“二進(jìn)制”）圖像。為了對圖像進(jìn)行二值化處理，軟件會使用具有灰度值的模糊圖像，然后將每個(gè)像素轉(zhuǎn)換為黑色或白色。

5.軟件將追蹤線條，以找到“L”圖案并尋找時(shí)鐘圖案。本質(zhì)上，它是在查找定位圖案。

6.基于時(shí)鐘齒的間距，生成參照讀碼網(wǎng)格。

7.在網(wǎng)格相交處，繪制一個(gè)圓圈（光圈），并將所包含的光值與閾值進(jìn)行比較，創(chuàng)建一個(gè)基于單元格顏色（稱為“位流”）的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。

8.使用Reed-Solomon糾錯功能對位流（數(shù)據(jù)序列）進(jìn)行糾正。

9.將校正后的位流將轉(zhuǎn)換為ASCII值，以顯示條碼中的數(shù)據(jù)。

光圈大小對于二維碼的重要性

對于二維碼而言，光圈是指在網(wǎng)格相交處采集的圓形樣本。軟件將使用所有這些樣本圓圈來確定單元格是暗的還是明亮的。每當(dāng)在樣本圓圈中同時(shí)采集到暗單元格和明亮單元格時(shí)，都會產(chǎn)生灰度。理想情況下，您希望光圈恰好位于顏色正確的單元格中央。剛開始時(shí)無清晰邊線或有其他單元格顏色滲入其中的單元格很可能會導(dǎo)致產(chǎn)生灰度。讀碼過程會將圖像轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制圖像，因此任何灰度內(nèi)容都必須轉(zhuǎn)換為黑色或白色。任何灰度單元格都存在出錯的可能性。光圈過大或過小都會導(dǎo)致條碼評級準(zhǔn)確度降低。

根據(jù)ISO15415印刷標(biāo)簽二維碼標(biāo)準(zhǔn)，您必須根據(jù)自己的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置光圈大小。通常，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)會將光圈大小設(shè)置為該應(yīng)用中允許的最小模塊大小的80%。舉例來說，典型的GS1應(yīng)用允許的X維度大小范圍為10MIL至20MIL，并且所指定的光圈大小為8MIL。

該圖形顯示了驗(yàn)證條碼后生成的調(diào)制疊加示例。調(diào)制疊加顯示了計(jì)算出的網(wǎng)格，每個(gè)相交處的圓圈表示光圈大小。然后將根據(jù)調(diào)制的嚴(yán)重程度，使用黃色和紅色對存在調(diào)制問題的區(qū)域進(jìn)行顏色編碼。

ISO 15415標(biāo)準(zhǔn)評級過程

在讀碼過程中，必須執(zhí)行一些額外的步驟才能完成評級過程。第一步是確定是否可以通過標(biāo)準(zhǔn)參照讀碼算法讀取條碼。這本質(zhì)上是一種非常基本的算法，貫穿了上面討論的整個(gè)讀碼過程。所有驗(yàn)證器在驗(yàn)證過程的第一步都使用標(biāo)準(zhǔn)參照讀碼算法。該方法從本質(zhì)上保證了即使是最基本的讀碼器，也能夠讀取符號。

如果無法讀取條碼，則驗(yàn)證器將顯示“F”評級，并注明“無法讀取”。這與讀碼器已成功讀取條碼但條碼未通過檢測時(shí)的顯示方式不同。對于獲得“F”評級但通過了讀碼過程的條碼，將顯示每個(gè)質(zhì)量參數(shù)的評級。

當(dāng)條碼通過讀碼過程后，將基于以下參數(shù)對其進(jìn)行評估：

然后，所獲得的最低評級將成為該條碼的總體評級。舉例來說，如果驗(yàn)證結(jié)果顯示，除了軸向非均勻性評級為“B”外，所有其他參數(shù)的評級均為“A”，則該條碼的總體評級將為“B”。

在驗(yàn)證過程完成并生成正式評級后，下一步則是查看究竟是哪些參數(shù)導(dǎo)致了條碼評級降低。在確定得分最低的參數(shù)后，通過更仔細(xì)地查看條碼本身，將可以明確確定究竟是哪些模塊導(dǎo)致出現(xiàn)了問題。

ISO 15415標(biāo)準(zhǔn)二維碼質(zhì)量參數(shù)解釋及常見解決方案

DPM碼讀取過程是如何工作的

ISO TR 29158標(biāo)準(zhǔn)中指定的DataMatrix符號評級方法對ISO15415標(biāo)準(zhǔn)中的評級過程進(jìn)行了修改，更適合于DPM碼（直接部件標(biāo)識）應(yīng)用。制定該標(biāo)準(zhǔn)的目的在于適應(yīng)與直接部件標(biāo)識符號相關(guān)的各種不同基材和標(biāo)記類型的需要。

在這種方法中，我們將調(diào)節(jié)圖像亮度，以產(chǎn)生更易于觀看的符號圖像。此外，通過使用一種通常稱為“Otsu算法”的算法，我們可以計(jì)算出更理想的全局閾值。結(jié)果將為一個(gè)更理想的閾值，其將產(chǎn)生更高的調(diào)制值?；贗SO15415標(biāo)準(zhǔn)的全局閾值的計(jì)算更簡單，只需求取最高反射率值與最低反射率值之間的中位數(shù)即可。因此，根據(jù)ISO TR 29158標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的測量值將會與根據(jù)ISO15415標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的測量值有很大的不同。

ISO15415標(biāo)準(zhǔn)中報(bào)告的部分參數(shù)已進(jìn)行了大幅度更改，以消除這兩種方法之間發(fā)生混淆的可能性，這些參數(shù)已重新命名。

由于全局閾值和調(diào)制評級范圍不同，所有固定圖案損壞評級（除上面顯示的AG之外）均未重新命名，但在功能上有所不同。通常，相比基于ISO15415標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)ISO TR 29158標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評級時(shí)，符號將獲得高得多的評級。因此，僅當(dāng)應(yīng)用規(guī)范中要求時(shí)，根據(jù)ISOTR 29158標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評級才是合適的。

DPM碼照明及光圈大小

DPM標(biāo)準(zhǔn)與15415標(biāo)準(zhǔn)之間的另一個(gè)顯著區(qū)別在于其允許使用多種照明選項(xiàng)。該標(biāo)準(zhǔn)允許使用四側(cè)45°照明，這是ISO15415標(biāo)準(zhǔn)的默認(rèn)設(shè)置。此外還允許其他照明角度，包括：四側(cè)30°照明、兩側(cè)30°照明（可以為北/南或者東/西方向照明）以及90°同軸漫射照明。該標(biāo)準(zhǔn)使用包含角度和字母的符號（Q代表四側(cè)，T代表兩側(cè)，S代表一側(cè)）來報(bào)告所使用的光源。

ISO TR 29158標(biāo)準(zhǔn)還會更改光圈大小，直到成功讀取符號，然后使用兩種不同的光圈大?。ㄔ摲朮維度尺寸的50%和80%）重復(fù)進(jìn)行評級，并將兩個(gè)評級中較佳的評級報(bào)告為最終評級。當(dāng)參照讀碼算法使用50%和80%的光圈大小均無法讀取符號時(shí)，即使在評級過程的早期階段使用不同的光圈大小識別并讀取了符號，讀碼等級也將為“F”，并且將在報(bào)告的評級部分打印出相關(guān)說明。

ISO29158標(biāo)準(zhǔn)DPM碼質(zhì)量參數(shù)解釋及常見解決方案

結(jié)論

通過了解驗(yàn)證軟件的讀碼過程及所測量的質(zhì)量參數(shù)，用戶將可以最大程度理解驗(yàn)證器和驗(yàn)證過程。每個(gè)質(zhì)量參數(shù)都與讀碼過程中的步驟有關(guān)。驗(yàn)證器是一種經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的工具，可以向用戶提供必要的信息，以提高條碼質(zhì)量，并確保滿足ISO標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則。