前言

条码验证是指使用条码验证器对条码质量进行评级的过程。条码验证器首先采集条码的图像，然后对其进行分析。条码验证器是唯一可以为条码分配以字母表示的质量等级并生成正式质量报告的设备。将使用一系列质量参数来确定条码的总体质量等级。来自所有这些参数的每个单独等级将决定条码的总体等级。国际标准化组织（ISO）提供了三种验证标准，分别适用于一维条码（1D）、二维码（2D）和DPM码（直接部件标识）。 

• 一维条码使用ISO 15416标准 
• 标签上印刷的二维码使用ISO 15415标准 
• 二维DPM码使用ISO/IEC TR 29158标准，也称为AIM DPM标准 

验证软件的设计目的并非在于告诉用户更换墨盒或标记针头，因此需要对所提供的诊断信息进行解读。获取有关如何读取条码以及对哪些质量参数进行评估的基本了解可以帮助您进行有依据的流程控制，并使用户能够对上游的标记过程作出调整。

一维线性条码读取过程是如何工作的

一维条码由一系列条与空组成，这些条与空基于宽度模式创建一组数据。每个单独的条或空被称为一个元素。一组形成特定模式的条与空称为字符。每种符号体系都拥有一组可转换为字符的不同模式。 

读取一维条码时，扫描线将横向穿过条码来测量反射率，以确定条与空的大小和模式。当扫描线在整个条码上移动时，光线在穿过空模块时会被反射，并被条模块吸收。从暗到亮的光路创建了扫描反射率剖面图（“SRP”）。当扫描线穿过较暗的条时，它将导致SRP下降至全局阈值以下；然后，当扫描线穿过较亮的空时，它将再次上升至全局阈值以上。图片中的虚线代表全局阈值，该阈值定义了划分明与暗的灰度值。 

每个参数均基于SRP被评级。理想情况下，相比条或空，SRP在大小上是一致的，准确地模仿了所读取的条码。此图片中的条码显示了具有缺陷和调制问题的条码示例。当扫描线穿过缺陷点时，光路开始下降，以一个凹陷使平滑的曲线被中断。此外，还有一个空不像其他空那样明亮，因此反射率剖面图不会达到与其他空元素相同的高度，这揭示了存在调制问题。

ISO 15416标准评级过程 

使用ISO 15416标准评级过程，通过求取10 条扫描线的平均值对一维条码进行评级。根 据9个不同的参数对每条扫描线进行评级， 以评估可读性。评级最低的参数将成为扫描 线的扫描评级。然后求取所有扫描评级的平均值，以计算总体评级。

符合评级

一维条码光圈大小

在对一维条码进行验证的过程中，光圈是指使用扫描线在条码的整个长度范围内采集的样 本大小。扫描线的直径就是光圈的大小。光圈以千分之一英寸为单位来表示。光圈大小由特定应用的规范要求决定。如果将光圈设置为“自动调整”，并选定应用标准，则软件将自动设置该应用标准中推荐的光圈。 

如果您没有可用于参照的应用标准，下表给出了有关光圈大小使用方面的一般建议。

ISO 15416标准一维条码质量参数解释及常见解决方案

调制

调制是导致条码质量下降的最常见原因之一。调制是指局部存在对比度问题，这意味着条码中的某些区域显示的对比度不足。这与符号对比度不同。如果符号对比度较低，则意味着整个条码的对比度都较低。高质量的条码具有明确定义的暗单元格和亮单元格。在读码过程中，当图像更改为二进制图像时，根据软件的计算结果，被标记为灰度的单元格将被转换为黑色或白色模块。这导致了出错的可能性；单元格可能会被错误标记，导致需要应用纠错功能。

由于软件将突出显示哪些单元格存在调制问题，因此我们可以专注于确定导致调制问题的原因。首先查看条码中发现的条宽增长（也称为打印增长或条宽损失）是多少。条宽增长并非一个评级参数，但通常是一维条码、二维码和DPM码出现的调制或可读码性问题的根源。正数的条宽增长表示符号的条内出现的增长或扩展；负数的条宽增长表示条宽大小的损失或减少。增长或损失可能是由于使用过多或过少的油墨、纸张类型、激光速度、热量水平或聚焦所导致的。一种快速识别条宽增长的方法是查看暗单元格与亮单元格的比例。它们应该具有相同的大小。如果一种单元格比另一种单元格大得多，则存在条宽增长问题。

调制是导致条码质量下降的最常见原因之一

软件将向您提供水平方向和垂直方向的确切增长百分比，以条码x维度的百分比和密耳（Mil）大小表示。这些信息可用于调整插图、油墨流量、激光设置等。

如果条宽增长并非引起调制问题的原因，则调制值表将提供更多的信息来帮助确定问题的根源。调制值表量化了全局阈值与每个模块的反射率之间的距离。

应当检查调制值标记为黄色或红色的单元格，以查看是否需要使其变得更暗或更明亮，以确保它们与类似模块更加保持一致。如果数据中的某个单元格值而非定位图案直接落在全局阈值上或全局阈值的错误一侧，则其将列出零值。如果单元格标记为深红色，则它应当是模块而非空。如果单元格标记为浅粉色，则该模块应当为空。这意味着软件需要使用Reed-Solomon纠错功能，以确定是应该将该单元格标记为暗还是亮。

引起调制问题的其他原因可能包括所使用的基材、光圈大小等。通常，在每个行业应用标准中会调用特定的光圈大小。非常重要的一点是应当使用建议的光圈大小，否则验证结果可能会出现偏斜。

二维码读取过程是如何工作的

质量良好的条码的特点在于黑模块与白模块之间具有高对比度，边线清晰，并且比例理想。即使是微小的瑕疵，也可能导致条码出现问题。条码验证器可以将需要验证的条码与条码的完美版本进行比较，并确定存在问题的区域。为了充分了解为什么即使是微小的差异也很重要的原因，我们有必要了解验证软件是如何读码条码的。下面，我们以DataMatrix码为例来进行说明。

DataMatrix符号体系可能是最常见的二维码。它可以在每个模块中实现最高的数据密度，尤其是对于较小的符号而言，因此评级质量至关重要。定位图案由实心的左侧和底侧组成，其形成“L”图案及“L”图案相对侧的水平和垂直时钟图案（或轨迹）。时钟图案指定矩阵中模块的数量，并用于读码放置模块的网格。有关符号大小、编码和纠错的所有信息均由矩阵的大小决定。

读码过程步骤

读码过程涉及多个步骤，旨在读取条码并对其进行评级。由于质量参数都是针对每个读码步骤出现失败的可能性进行的计算，因此在验证过程中必须牢记此过程。

这些步骤按照以下顺序进行:

1.验证器采集图像。

2.软件使图像模糊化，以消除背景中的噪音或纹理。

3.计算模糊图像上的全局阈值。全局阈值是指用于确定单元格是更接近于白色还是黑色的设置值。

4.软件将其转换为黑白（亦称为“二进制”）图像。为了对图像进行二值化处理，软件会使用具有灰度值的模糊图像，然后将每个像素转换为黑色或白色。

5.软件将追踪线条，以找到“L”图案并寻找时钟图案。本质上，它是在查找定位图案。

6.基于时钟齿的间距，生成参照读码网格。

7.在网格相交处，绘制一个圆圈（光圈），并将所包含的光值与阈值进行比较，创建一个基于单元格颜色（称为“位流”）的二进制数据序列。

8.使用Reed-Solomon纠错功能对位流（数据序列）进行纠正。

9.将校正后的位流将转换为ASCII值，以显示条码中的数据。

光圈大小对于二维码的重要性

对于二维码而言，光圈是指在网格相交处采集的圆形样本。软件将使用所有这些样本圆圈来确定单元格是暗的还是明亮的。每当在样本圆圈中同时采集到暗单元格和明亮单元格时，都会产生灰度。理想情况下，您希望光圈恰好位于颜色正确的单元格中央。刚开始时无清晰边线或有其他单元格颜色渗入其中的单元格很可能会导致产生灰度。读码过程会将图像转换为二进制图像，因此任何灰度内容都必须转换为黑色或白色。任何灰度单元格都存在出错的可能性。光圈过大或过小都会导致条码评级准确度降低。

根据ISO15415印刷标签二维码标准，您必须根据自己的应用标准设置光圈大小。通常，应用标准会将光圈大小设置为该应用中允许的最小模块大小的80%。举例来说，典型的GS1应用允许的X维度大小范围为10MIL至20MIL，并且所指定的光圈大小为8MIL。

该图形显示了验证条码后生成的调制叠加示例。调制叠加显示了计算出的网格，每个相交处的圆圈表示光圈大小。然后将根据调制的严重程度，使用黄色和红色对存在调制问题的区域进行颜色编码。

ISO 15415标准评级过程

在读码过程中，必须执行一些额外的步骤才能完成评级过程。第一步是确定是否可以通过标准参照读码算法读取条码。这本质上是一种非常基本的算法，贯穿了上面讨论的整个读码过程。所有验证器在验证过程的第一步都使用标准参照读码算法。该方法从本质上保证了即使是最基本的读码器，也能够读取符号。

如果无法读取条码，则验证器将显示“F”评级，并注明“无法读取”。这与读码器已成功读取条码但条码未通过检测时的显示方式不同。对于获得“F”评级但通过了读码过程的条码，将显示每个质量参数的评级。

当条码通过读码过程后，将基于以下参数对其进行评估：

然后，所获得的最低评级将成为该条码的总体评级。举例来说，如果验证结果显示，除了轴向非均匀性评级为“B”外，所有其他参数的评级均为“A”，则该条码的总体评级将为“B”。

在验证过程完成并生成正式评级后，下一步则是查看究竟是哪些参数导致了条码评级降低。在确定得分最低的参数后，通过更仔细地查看条码本身，将可以明确确定究竟是哪些模块导致出现了问题。

ISO 15415标准二维码质量参数解释及常见解决方案

DPM码读取过程是如何工作的

ISO TR 29158标准中指定的DataMatrix符号评级方法对ISO15415标准中的评级过程进行了修改，更适合于DPM码（直接部件标识）应用。制定该标准的目的在于适应与直接部件标识符号相关的各种不同基材和标记类型的需要。

在这种方法中，我们将调节图像亮度，以产生更易于观看的符号图像。此外，通过使用一种通常称为“Otsu算法”的算法，我们可以计算出更理想的全局阈值。结果将为一个更理想的阈值，其将产生更高的调制值。基于ISO15415标准的全局阈值的计算更简单，只需求取最高反射率值与最低反射率值之间的中位数即可。因此，根据ISO TR 29158标准计算出的测量值将会与根据ISO15415标准计算的测量值有很大的不同。

ISO15415标准中报告的部分参数已进行了大幅度更改，以消除这两种方法之间发生混淆的可能性，这些参数已重新命名。

由于全局阈值和调制评级范围不同，所有固定图案损坏评级（除上面显示的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标准，根据ISO TR 29158标准进行评级时，符号将获得高得多的评级。因此，仅当应用规范中要求时，根据ISOTR 29158标准进行评级才是合适的。

DPM码照明及光圈大小

DPM标准与15415标准之间的另一个显著区别在于其允许使用多种照明选项。该标准允许使用四侧45°照明，这是ISO15415标准的默认设置。此外还允许其他照明角度，包括：四侧30°照明、两侧30°照明（可以为北/南或者东/西方向照明）以及90°同轴漫射照明。该标准使用包含角度和字母的符号（Q代表四侧，T代表两侧，S代表一侧）来报告所使用的光源。

ISO TR 29158标准还会更改光圈大小，直到成功读取符号，然后使用两种不同的光圈大小（该符号X维度尺寸的50%和80%）重复进行评级，并将两个评级中较佳的评级报告为最终评级。当参照读码算法使用50%和80%的光圈大小均无法读取符号时，即使在评级过程的早期阶段使用不同的光圈大小识别并读取了符号，读码等级也将为“F”，并且将在报告的评级部分打印出相关说明。

ISO29158标准DPM码质量参数解释及常见解决方案

结论

通过了解验证软件的读码过程及所测量的质量参数，用户将可以最大程度理解验证器和验证过程。每个质量参数都与读码过程中的步骤有关。验证器是一种经过专门设计的工具，可以向用户提供必要的信息，以提高条码质量，并确保满足ISO标准或行业标准准则。