GB/T 27767-2011 二维条码 紧密矩阵码

　　ICS 35. 040 L 71

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 27767—2011

　　二维条码 紧密矩阵码

　　Two-dimensionalbarcode—Compactmatrix code

　　2011-12-30发布 2012-05-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 27767—2011

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　引言 Ⅱ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语 、定义 、缩略语和约定 1

　　4 符号描述 3

　　5 符号结构 4

　　6 符号生成 6

　　7 符号印制 22

　　8 符号质量 22

　　9 译码过程 23

　　附录 A (规范性附录) 码字分块参数 C语言源代码 24

　　附录 B (资料性附录) 位流长度的优化 26

　　附录 C (资料性附录) CM码符号印制的用户导则 32

　　附录 D (规范性附录) 纠错生成多项式 33

　　附录 E (资料性附录) CM码符号生成示例 36

　　附录 F (规范性附录) CM码专有指标的质量评级要求 40

　　附录 G (资料性附录) 参考译码算法 44

　　GB/T 27767—2011

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本标准由全国物品编码标准化技术委员会(SAC/TC287)归 口 。

　　本标准起草单位 :武汉矽感科技有限公司 、中国电子技术标准化研究所 。

　　本标准主要起草人 :张伟 、张也平 、刘波 、张得煜 、樊旭川 。

　　Ⅰ

　　GB/T 27767—2011

　　引 言

　　本文件的发布机构提请注意 ,声明符合本文件时 , 可能涉及第 5 章 、第 6 章 、第 9 章相关的专利的使用 。

　　本文件的发布机构对于该专利的真实性 、有效性和范围无任何立场 。

　　该专利持有人已向本文件的发布机构保证 ,他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下 ,就专利授权许可进行谈判 。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案 。相关信息可通过以下联系方式获得 :

　　专利所有人 :武汉矽感科技有限公司

　　地址 : 武汉市东西湖区吴家山经济开发区金一路 武汉矽感光电产业园

　　邮政编码 : 430040

　　网址: http://www. syscantech. cn

　　联系人 : 何柳青

　　联系电话 : 027-61675589

　　传真 : 027-61675592

　　E-mail: helq@syscangroup. com

　　请注意除上述专利外 ,本文件的某些内容仍可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 。

　　Ⅱ

　　GB/T 27767—2011

　　二维条码 紧密矩阵码

　　1 范围

　　本标准规定了紧密矩阵码的符号结构 、信息编译码方法 、纠错编译码方法 、信息排布方法 、参考译码算法以及符号质量要求等技术内容 。

　　本标准适用于紧密矩阵码的生成与识读 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 1988 信息技术 信息交换用七位编码字符集

　　GB/T 12905 条码术语

　　GB 18030 信息技术 中文编码字符集

　　GB/T 23704 信息技术 自动识别与数据采集技术 二维条码符号印制质量的检验

　　AIM 国际技术规范 扩展解释 :第 1部分 :识别方案与协议(简称“AIM ECI规范 ”)

　　3 术语、定义、缩略语和约定

　　3. 1 术语和定义

　　GB/T 12905 中界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1. 1

　　功能图形 function pattern

　　用于表示定位与识别特征的图形 ,包括开始图形 、结束图形 、数据段分隔图形和定位孔图形 。 3. 1. 2

　　开始图形 startpattern

　　用于表示符号开始的图形 。

　　3. 1. 3

　　结束图形 stop pattern

　　用于表示符号结束的图形 。

　　3. 1. 4

　　定位孔图形 positioning-holepattern

　　用于表示 CM码列同步信息的图形 。

　　3. 1. 5

　　数据段分隔图形 data-segmentseparatingpattern

　　用于将编码区域进行分隔的图形 。

　　3. 1. 6

　　掩模 masking

　　为使符号中深色(低反射率)模块与浅色(高反射率)模块的分布均衡 ,并使符号编码区域中出现功

　　1

　　GB/T 27767—2011

　　能图形的可能性降为最低 ,用掩模图形与数据编码区域的图形进行异或处理 。

　　3. 1. 7

　　版本 version

　　用于指示 CM码高度方向模块数的参数 。

　　3. 1. 8

　　纠错等级 errorcorrection level

　　指明 CM码中纠错码字所占比例的参数 。

　　3. 1. 9

　　格式信息 formatinformation

　　CM码符号相关的参数信息 。CM码的格式信息包括 :数据段编号 、数据段总数 、纠错等级 、掩模类型和码字交错标志 。

　　3. 1. 10

　　格式信息区域 formatinformation area

　　用于对格式信息及其纠错信息进行编码的区域 ,位于每个数据段开始的连续 7个码字区域 。

　　3. 1. 11

　　数据编码区域 data encoding area

　　用于对数据码字及其纠错信息进行编码的区域 。

　　3. 1. 12

　　编码区域 encoding area

　　由格式信息区域和数据编码区域组成的区域 。

　　3. 1. 13

　　数据段 data-segment

　　相邻的两个数据段分隔图形之间的编码区域 。

　　3. 1. 14

　　纠错块 errorcorrection codeword block

　　对码字分组后用于纠错的一组码字 。

　　3. 1. 15

　　填充位 paddingbit

　　用于填充数据位流最后一个码字后面容量的无含义位 ,其值为 0。

　　3. 1. 16

　　填充码字 padding codeword

　　当数据码字和纠错码字不能填满 CM码的容量时 ,用于填充 CM码的剩余容量的码字 。填充码字不表示有效数据 ,但参与 Reed-Solomon纠错运算 。

　　3. 1. 17

　　功能码 function code

　　用于指示属于特定应用或特定功能的 CM码符号的代码 。

　　3. 2 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 :

　　ABS— 绝对值(Absolute Value)

　　CM码— 紧密矩阵码(CompactMatrix Code)

　　DIV— 整除运算(Division)

　　ECI— 扩展解释(Extended ChannelInterpretation)

　　2

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　　FNC— 功能码(Function Code)

　　GF— 伽罗瓦有限域(Galois Field)

　　3. 3 约定

　　下列表示适用于本文件 :

　　(…) BIN — 表示括号中的内容使用二进制表示

　　(…) HEX — 表示括号中的内容使用十六进制表示

　　4 符号描述

　　4. 1 基本特征

　　4. 1. 1 可编码信息

　　CM码可编码以下信息 :

　　a) 数字字符(数字 0~ 9,GB/T 1988中值 48至 57) ;

　　b) 大写字母(字母 A~Z,GB/T 1988中值 65至 90) ;

　　c) 小写字母(字母 a~z,GB/T 1988中值 97至 122) ;

　　d) 汉字字符(GB 18030) ;

　　e) 8位字节型数据 。

　　4. 1. 2 数据表示法

　　深色单元模块表示二进制“1”,浅色单元模块表示二进制“0”。

　　4. 1. 3 符号规格

　　CM码有 32个可选版本 ,每个版本可采用 1 到 32个数据段 ,共有 32× 32种规格 ,符号规格从 39× 18模块到 1093×483模块(这 里 符 号 的 开 始 图 形 和 结 束 图 形 的 宽 度 均 以 2 模 块 宽 度 计 算 , 见 5. 3 和5. 4) 。符号每增加一个版本 ,高度方向增加 15个模块 ;符号每增加一个数据段 ,宽度方向增加 34个模块 。

　　4. 1. 4 符号容量

　　使用最低纠错等级的最大版本 、最多数据段的 CM码的容量如下 :

　　a) 138462个数字 ;

　　b) 92 311个大写字母 ;

　　c) 92 311个小写字母 ;

　　d) 76 925个数字字母混合字符 ;

　　e) 35 503个 GB 18030双字节 1 区或双字节 2 区内的字符 ,或 28 843个 GB 18030双字节字符 ,或 14421个 GB 18030 四字节字符 ;

　　f) 57 686个字节 。

　　4. 1. 5 纠错等级

　　8个纠错等级 ,每级中纠错码字占总码字的比例为 :

　　a) 1 级 :8% ;

　　b) 2 级 :16% ;

　　c) 3 级 :24% ;

　　3

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　　d) 4级 :32% ;

　　e) 5 级 :40% ;

　　f) 6级 :48% ;

　　g) 7级 :56% ;

　　h) 8级 :64% 。

　　纠错码字的个数为总码字个数的上述百分比(向下舍入) 。 当 CM 码的总码字数大于 511时 ,需要将码字分割成多个纠错块 ,在每个纠错块内分别分配纠错码字 。码字的分块和纠错码字的分配方法见6. 6. 2 和附录 A。

　　4. 2 附加特征

　　4. 2. 1 结构链接

　　允许用不多于 16个的 CM码在逻辑上连续地表示数据文件 。在多顺序扫描状态下应保持原始顺序与数据正确连接 。

　　4. 2. 2 掩模

　　使符号中深色模块与浅色模块均匀分布 , 同时使符号编码区域中出现功能图形的可能性降为最低 。 4. 2. 3 支持 ECI协议

　　ECI协议(见“AIM ECI规范 ”)使 CM 码可以表示缺省字符集以外的字符(如阿拉伯字符 、古斯拉夫字符 、希腊字符等) ,及其他数据解释(如用一定的压缩方式表示的数据) ,或者具体应用的编码要求 。

　　5 符号结构

　　5. 1 概述

　　每个 CM码由矩形模块组成的矩形阵列构成 , 它由编码区域和功能区域组成 , 功能区域包括开始图形 、结束图形 、数据段分隔图形以及定位孔图形 。数据段分隔图形和定位孔图形存在交叉 ,交叉部分既作为数据段分隔图形的一部分 ,也作为定位孔图形的一部分 。功能区域不用于数据编码 。符号的四周为空白区 。 图 1是以版本 2且 2个数据段的 CM码为例的结构图 。

　　图 1 符号结构图

　　4

　　GB/T 27767—2011

　　CM 码被设计用于接触式扫描解码 , 扫描时应使扫描线平行于数据段分隔图形 ,从 CM 码的一侧(开始图形或结束图形)往另一侧进行扫描 。

　　5. 2 版本和数据段

　　CM码有 32个可选版本(1~ 32) ,每个版本有 32个可选数据段(1~ 32) 。 规定图 1 的水平方向为CM码的宽度方向 ,竖直方向为 CM码的高度方向 。CM码高度方向的模块数为 15×V+3个 ,V 为 CM码的版本 ;宽度方向的模块数为 34×S+1+H+T,S为 CM 码的数据段个数 , H 为开始图形的宽度 , T 为结束图形的宽度 ,见 5. 3 和 5. 4。 图 2 为版本和数据段个数变化示意图 。

　　图 2 符号的版本和数据段样图

　　5. 3 开始图形

　　开始图形用于指示符号的开始 ,其宽度方向的模块数大于或等于 2,较多的模块数能提高开始图形被探测到的可能性 。开始图形的高度方向由 15个深色模块和浅色模块按照 3:2: 1: 1: 1:2:2: 3 的序列重复排列而成 ,重复的次数与版本数相等 ,最后以 3个深色模块结束 。 图 3 为版本 3 的 CM码的开始图形顺时针旋转 90°后的结构图 。

　　图 3 符号的开始图形

　　5

　　GB/T 27767—2011

　　5. 4 结束图形

　　结束图形用于指示符号的结束 ,其宽度方向的模块数大于或等于 2,较多的模块数能提高结束图形被探测到的可能性 。结束图形的高度方向由 15个深色模块和浅色模块按照 3: 1:2: 3:2:2: 1: 1 的序列重复排列而成 ,重复的次数与版本数相等 ,最后以 3个深色模块结束 。 图 4 为版本 3 的 CM码的结束图形顺时针旋转 90°后的结构图 。

　　图 4 符号的结束图形

　　5. 5 数据段分隔图形

　　数据段分隔图形宽度为一个模块 ,全部由深色模块组成 ,其作用是将编码区域分隔成多个数据段 ,见图 1。

　　5. 6 定位孔图形

　　定位孔图形包括上下两条齿孔状的图形 。每条定位孔图形高度为 3 个模块 ,上下两行由深色模块组成 , 中间一行由浅色模块和深色模块交替排列组成 ,见图 1。

　　5. 7 数据段

　　每个 CM码有 1个或者多个数据段 ,每个数据段由码字对应的图形无缝排列而成 ,这些码字包括数据码字 、纠错码字以及格式信息码字 。每个数据段的宽度固定为 33个模块 ,高度为 15×V-3个模块 , V 为符号版本 。

　　5. 8 空白区

　　空白区为环绕在符号四周的至少 6个模块宽的区域 ,其深浅应与浅色模块相同 ,见图 1。

　　6 符号生成

　　6. 1 生成过程

　　CM码的生成过程包括以下步骤 :

　　a) 数据分析 :分析输入的数据 ,确定数据的数据编码模式 。对不同的数据类型 ,CM 码采用不同的数据编码模式进行编码 ,见 6. 3。每种模式有各自的编码规则 。

　　b) 数据编码 :将输 入 数 据 按 照 其 编 码 模 式 对 应 的 编 码 规 则 转 换 为 位 流 。 当 需 要 进 行 模 式 切 换时 ,在新模式数据编码前输出模式转换码 。将编码产生的位流按每 9 位对应一个码字的方式

　　6

　　GB/T 27767—2011

　　转换为数据码字流 ,最后一个码字不足 9位时用 0填充 。

　　c) 纠错编码 :将数据码字进行分块(见 6. 6. 2) 。对每块码字分别生成纠错码字 ,并将纠错码字添加到该块数据码字的后面 。

　　d) 在矩阵中布置功能图形 : 将开始图形 、结束图形 、数据段分隔图形以及定位孔图形 排 列 到 矩阵中 。

　　e) 排列数据码字和纠错码字 :将数据码字和纠错码字的图形排列到矩阵中 。

　　f) 格式信息 :将格式信息及其纠错信息组装成码字填充到符号中 。

　　g) 掩模 :用 4种掩模类型依次对符号进行掩模处理 ,评估得到的 4 种结果 ,选择最优的一种作为掩模结果 。

　　6. 2 数据分析

　　对输入数据进行类型分析 ,按类型划分成多个段 ,使编码得到的位流尽量短 。位流长度优化的一种方法参见附录 B。

　　6. 3 模式指示

　　6. 3. 1 模式分类

　　CM码的编码模式分数据编码模式 、ECI模式和功能码模式三类 ,各种模式由确定的模式指示符指示 。表 1列出了所有的模式指示符 。

　　表 1 模式指示符

　　模式分类

　　模式名称

　　模式指示符

　　说 明

　　数据编码模式

　　汉字模式

　　(0001) BIN

　　每个字符用 13位二进制进行编码 。见 6. 4. 1

　　数字模式

　　(0010) BIN

　　每 3个字符用 10位二进制进行编码 。见 6. 4. 2

　　小写字母模式

　　(0011) BIN

　　每个字符用 5 位二进制进行编码 。见 6. 4. 3

　　大写字母模式

　　(0100) BIN

　　每个字符用 5 位二进制进行编码 。见 6. 4. 4

　　数字字母混合模式

　　(0101) BIN

　　每个字符用 6位二进制进行编码 。见 6. 4. 5

　　控制字符模式a

　　—

　　每个字符用 6位二进制进行编码 。见 6. 4. 6

　　字节模式

　　(0111) BIN

　　每个字符用 8位二进制进行编码 。见 6. 4. 7

　　ECI模式

　　ECI

　　(1100) BIN

　　见 6. 4. 8

　　功能码模式

　　FNC1

　　(1000) BIN

　　功能码 1,GS1应用标识 。见 6. 4. 9. 1

　　(1011) BIN

　　功能码 1,AIM应用标识 。见 6. 4. 9. 1

　　FNC2

　　(1001) BIN

　　功能码 2,结构链接功能 。见 6. 4. 9. 2

　　FNC3

　　(1010) BIN

　　功能码 3,识读设备初始化数据 。见 6. 4. 9. 3

　　a 只允许从小写字母模式 、大写字母模式或数字字母混合模式进行切换(见 6. 4. 6. 2 和 6. 5. 1) 。

　　6. 3. 2 数据编码模式

　　数据编码模式包括汉字模式 、数字模式 、小写字母模式 、大写字母模式 、数字字母混合模式 、控制字符模式和字节模式 ,见表 1。

　　7

　　GB/T 27767—2011

　　6. 3. 3 ECI模式

　　ECI模式只能出现在数据的开头或 “模式结束 ”转换码(见 6. 5. 1)之后 。ECI模式的模式指示符之后为 ECI任务号 ,编码方法见 6. 4. 8。

　　6. 3. 4 功能码模式

　　功能码分 FNC1、FNC2和 FNC3三类 ,其中 FNC1包括两种模式指示符 ,分别对应两种应用标识 ,见表 1。功能码只能在 CM码的开头出现 。一个 CM 码使用功能码时 ,其模式指示符应出现在数据编码位流的前面 。一个 CM码最多可以使用两个功能码 。

　　6. 3. 5 无效的模式指示符

　　模式指示符(0000) BIN、(0110) BIN、(1101) BIN、(1110) BIN 和(1111) BIN表示无效 。

　　6. 4 数据编码模式

　　6. 4. 1 汉字模式

　　6. 4. 1. 1 编码字符

　　可编码字符包括 :

　　a) GB 18030双字节 1 区及双字节 2 区的字符(即第一字节值在(A1) HEX 至(A9) HEX 或(B0) HEX 至(F7) HEX之间 ,且第二字节值在(A0) HEX至(FF) HEX之间的部分) ;

　　b) “回车换行 ”(GB/T 1988中值 13、10的组合) ;

　　c) 数字对“00”到“99”;

　　d) 8位字节型数据 。

　　注 : GB 18030除双字节 1 区及双字节 2 区以外的字符不能用汉字模式编码 ,可用字节模式编码 。

　　6. 4. 1. 2 编码规则

　　汉字模式采用 13位二进制进行编码 。

　　当一个 GB 18030双字节字符第一字节值在(A1) HEX 至(A9) HEX 之间 ,且 第 二 字 节 值 在(A0) HEX 至(FF) HEX之间时 ,按式(1)计算该字符的 13位编码 :

　　N = (C1 - (A1) HEX) × (60) HEX + (C2 - (A0) HEX) … … … … … … … … ( 1 )

　　式中 :

　　N — 字符的 13位编码 ;

　　C1 —GB 18030编码的第一字节值 ;

　　C2 —GB 18030编码的第二字节值 。

　　当一个 GB 18030双字 节 字 符 第 一 字 节 值 在(B0) HEX 至(F7) HEX 之 间 , 且 第 二 字 节 值 在(A0) HEX 至(FF) HEX之间时 ,按式(2)计算该字符的 13位编码 :

　　N = (C1 - (B0) HEX + 9) × (60) HEX + (C2 - (A0) HEX) … … … … … … … ( 2 )

　　式中 :

　　N — 字符的 13位编码 ;

　　C1 —GB 18030编码的第一字节值 ;

　　C2 —GB 18030编码的第二字节值 。

　　式(1)及式(2)定义了 0 至 7775之间的编码值 , 以下方式用于定义 7776至 8191的编码值 :

　　a) 7776赋给“回车换行 ”符 ;

　　8

　　GB/T 27767—2011

　　b) 7777至 8032赋给 8 位字节数据(0至 255) ,用于编码混在汉字信息中的非汉字数据 ,减小个别非汉字模式的数据嵌在一段汉字中导致的模式转换开销 ;

　　c) 8033至 8132赋给数字对“00”到“99”;

　　d) 8160至 8165用于实现模式的转换 ,见 6. 5. 1;

　　e) 编码值 8133至 8159及编码值 8166至 8191是无效的 。

　　两个编码示例见表 2。

　　表 2 汉字编码示例

　　步骤

　　说 明

　　例 1

　　例 2

　　1

　　输入字符

　　多

　　2

　　GB 18030编码

　　(A3A4) HEX

　　(B6E0) HEX

　　3

　　代入公式(1)或公式(2)

　　((A3) HEX -(A1) HEX ) × (60) HEX

　　+((A4) HEX -(A0) HEX )

　　((B6) HEX -(B0) HEX +9) × (60) HEX

　　+((E0) HEX -(A0) HEX )

　　4

　　计算结果

　　(C4) HEX

　　(5E0) HEX

　　5

　　转化为 13位二进制值

　　0000011000100

　　0010111100000

　　6. 4. 2 数字模式

　　6. 4. 2. 1 编码字符

　　可编码字符包括 :

　　a) 数字 0 至 9(GB/T 1988值 48~ 57) ;

　　b) “空格 ”(GB/T 1988值 32) ;

　　c) “+ ”(GB/T 1988值 43) ;

　　d) “- ”(GB/T 1988值 45) ;

　　e) “. ”(GB/T 1988值 46) ;

　　f) “,”(GB/T 1988值 44) ;

　　g) “回车换行 ”(GB/T 1988值 13、10的组合) 。

　　6. 4. 2. 2 编码规则

　　以连续的三个数字为一组将数据分组 ,每 3个数字采用 10位二进制进行编码 。遇到非数字字符则将该字符包含到分组中 ,每组中最多只能有一个非数字字符 ,多余的非数字字符不能用数字模式编码 。末尾一组不够三个数字用 0填充 。在输出第一组数字的编码前先输出 2 位计数器 ,记录最后一个分组填充的数字个数 ,译码时根据该计数器丢弃填充数字 :

　　a) “00”表示没有填充数字 ;

　　b) “01”表示有 1个填充数字 ;

　　c) “10”表示有 2个填充数字 ;

　　d) “11”为无效编码 。

　　编码只有数字字符的组时 ,按式(3)计算该组的 10位编码 :

　　N = 100D1 + 10D2 + D3 … … … … … … … … … … ( 3 )

　　式中 :

　　N — 数字组的 10位编码 ;

　　D1— 数字组的第一个数字 ;

　　9

　　GB/T 27767—2011

　　D2— 数字组的第二个数字 ;

　　D3— 数字组的第三个数字 。

　　当分组中包含非数字字符时 ,非数字字符出现在分组中的位置有三种情况 ,分别是(X 表示非数字字符) :第 1位置为 XD1 D2 D3 ;第 2位置为 D1 XD2 D3 ;第 3位置为 D1 D2 XD3 。

　　同一个非数字字符处在不同的位置有不同的编码 ,非数字字符在不同位置时的赋码见表 3。

　　表 3 非数字字符赋码表

　　字 符

　　在分组中的位置

　　编码(十进制数)

　　“空格 ”(GB/T 1988中值 32)

　　1

　　1000

　　2

　　1001

　　3

　　1002

　　“+ ”(GB/T 1988中值 43)

　　1

　　1003

　　2

　　1004

　　3

　　1005

　　“- ”(GB/T 1988中值 45)

　　1

　　1006

　　2

　　1007

　　3

　　1008

　　“. ”(GB/T 1988中值 46)

　　1

　　1009

　　2

　　1010

　　3

　　1011

　　“,”(GB/T 1988中值 44)

　　1