条码技术详解（含 Halcon 应用示例）
一、一维码（线性条码）
1. 定义
一维码是由规则排列的条（低反射率部分）和空（高反射率部分）组成的标记，通过条空组合表达信息，可被设备识读并转换为计算机兼容的二进制 / 十进制数据。
2. 常见码制及应用场景
| 码制 | 特点及应用 | 示例场景 |
|---|---|---|
| EAN 码 | 国际通用商品条码，分 EAN-13（13 位，标准版）和 EAN-8（8 位，缩短版），我国通用商品条码与其等效。 | 超市商品包装、零售商品 |
| UPC 码 | 美国统一代码委员会制定，分 UPC-A（12 位）和 UPC-E（6 位），主要用于美加地区。 | 美国进口商品、北美零售市场 |
| 39 码 | 可表示数字、字母及特殊字符，应用广泛，适用于工业、图书、票证管理。 | 物流标签、工业零部件追溯 |
| Code 93 码 | 字符集与 39 码相同，密度更高，适用于空间有限的场景。 | 小型包装、电子元件标签 |
| 库德巴码（Codabar） | 支持数字和字母，主要用于医疗卫生、图书情报、物资管理。 | 医院病历管理、图书馆借阅标签 |
| Code 128 码 | 可表示 ASCII 0-127 全字符集，密度高、容错性强，应用灵活。 | 物流面单、生产流水线追溯 |
| ITF 25 码（交叉 25 码） | 仅表示数字，条空均含信息，字符数为偶数（奇数需补 0），适用于包装行业。 | 瓦楞纸箱、包装物流标签 |
| Industrial 25 码 | 仅表示数字，条含信息、空为分隔符，结构简单。 | 仓储托盘标识、工业零件编号 |
| Matrix 25 码 | 仅表示数字，结合 ITF25 的起止符可生成中国邮政码。 | 邮政包裹、信件分拣 |
3. 组成结构
一维码的标准结构（从左到右）：
静区（前） → 起始符 → 数据符 → [中间分割符（如EAN码）] → [校验符] → 终止符 → 静区（后）
静区：条码两端的空白区域，确保阅读器正确识别起始 / 终止，宽度通常≥6mm（或 10 倍模块宽度）。
起始 / 终止符：标志条码的开始和结束，包含码制识别和阅读方向信息。
数据符：核心信息区域，由条空组合表示具体数据。
模块：条码中最窄的条或空，是构成条码的基本单位（单位：mm 或 mil）。
二、二维码
1. 定义
二维码（2-dimensional bar code）是通过平面（二维方向）上黑白相间的几何图形按规律分布记录信息的符号，基于二进制 “0”“1” 逻辑，可被扫描设备自动识读，支持多行信息识别和旋转处理，具备字符集特定、校验功能等特性。
2. 常见码制及应用
| 码制 | 特点及应用 | 示例场景 |
|---|---|---|
| QR Code | 应用最广泛，容错能力强（7%~30%），支持中文、图片等，可快速识读。 | 支付码、名片、产品溯源 |
| Data Matrix | 高密度，最小可打印在 1mm² 内，适用于小尺寸物品（如电子元件）。 | 芯片标识、医疗器械标签 |
| PDF417 | 多行堆叠式，信息容量大（可存 1850 个字符），适用于证件类。 | 身份证、护照、登机牌 |
| Aztec Code | 无静区，识别速度快，适用于移动设备扫描。 | 门票、电子优惠券 |
| MaxiCode | 圆形结构，专为物流设计，支持快速分拣。 | 联邦快递、UPS 包裹追踪 |
三、条码 / 二维码等级
条码等级是衡量识读性能的标准，由国际标准 ISO/IEC 15416（一维码）和 ISO/IEC 15415（二维码）规定，通常分为A、B、C、D、F五级：
A 级：最优，可被所有设备快速识读，适用于高速扫描场景（如生产线）。
B 级：良好，大部分设备可识读，适用于普通零售。
C 级：一般，需调整扫描设备参数才能识读，适用于低速度场景。
D 级：较差，识读困难，可能需要多次尝试。
F 级：不合格，无法被标准设备识读。
四、Halcon 条码处理示例
Halcon 提供了完整的条码识别库，支持一维码和二维码的读取、定位及等级检测。
1. 一维码识别（以 EAN-13 为例）
read_image (Image, 'ean13_label.png') // 读取含EAN-13码的图像 dev_close_window () get_image_size (Image, Width, Height) dev_open_window (0, 0, Width, Height, 'black', WindowHandle) dev_display (Image) // 预处理：转为灰度图（若为彩色） rgb1_to_gray (Image, GrayImage) // 识别一维码（自动识别码制） read_bar_code (GrayImage, BarCodeStrings, 'auto', DecodedDataHandles) // 输出结果 if (|BarCodeStrings| > 0) disp_message (WindowHandle, '识别结果: ' + BarCodeStrings, 'window', 10, 10, 'green', 'true') else disp_message (WindowHandle, '未识别到条码', 'window', 10, 10, 'red', 'true') endif // 释放资源 clear_bar_code_data (DecodedDataHandles)
2. 二维码识别（以 QR Code 为例）
read_image (Image, 'qr_code.png') // 读取含QR码的图像 dev_close_window () get_image_size (Image, Width, Height) dev_open_window (0, 0, Width, Height, 'black', WindowHandle) dev_display (Image) // 预处理：增强对比度（可选） emphasize (Image, ImageEmphasize, 1, 1, 1) // 识别二维码（指定QR Code码制） find_qr_code (ImageEmphasize, QRCodeModelID, QRCodeResultID, 'all', 0, 0, ResultHandles, DecodedData) // 输出结果及定位 if (|DecodedData| > 0) disp_message (WindowHandle, 'QR码内容: ' + DecodedData, 'window', 10, 10, 'green', 'true') // 绘制二维码边框 get_qr_code_result (ResultHandles, 'contour', Contours) dev_set_color ('red') dev_display (Contours) else disp_message (WindowHandle, '未识别到QR码', 'window', 10, 10, 'red', 'true') endif // 释放资源 clear_qr_code_result (ResultHandles) clear_qr_code_model (QRCodeModelID)3. 条码等级检测（以 Code 128 为例）
read_image (Image, 'code128_quality.png') gray_image (Image, GrayImage) // 创建条码等级检测模型 create_bar_code_quality_model (BarCodeQualityModelID) // 检测条码等级 inspect_bar_code_quality (GrayImage, BarCodeQualityModelID, 'code128', 0, 0, QualityResults, DecodedData) // 输出等级结果 get_bar_code_quality_result (QualityResults, 'grade', Grade) disp_message (WindowHandle, '条码等级: ' + Grade, 'window', 10, 10, 'blue', 'true') // 释放模型 clear_bar_code_quality_model (BarCodeQualityModelID)
总结
一维码适用于简单信息（如商品编号），二维码支持大容量、多类型信息（如图文、网址）。Halcon 通过read_bar_code、find_qr_code等函数实现高效识别，结合等级检测可确保条码在实际场景中的可靠性。