Data　Matrix 二維條碼原名Datacode，由美國(guó)國(guó)際資料公司(International Data Matrix, 簡(jiǎn)稱ID Matrix)於1989年發(fā)明。Data-Matrix二維條碼是一種矩陣式二維條碼，其發(fā)展的構(gòu)想是希望在較小的條碼標(biāo)簽上存入更多的資料量。Data Matrix二維條碼的最小尺寸是目前所有條碼中最小的，尤其特別適用於小零件的標(biāo)識(shí)，以及直接印刷在實(shí)體上。

Data　Matrix 二維條碼的發(fā)展

Data　Matrix 二維條碼原名Datacode，由美國(guó)國(guó)際資料公司(International Data Matrix,簡(jiǎn)稱ID Matrix)於1989年發(fā)明。Data-Matrix二維條碼是一種矩陣式二維條碼，其發(fā)展的構(gòu)想是希望在較小的條碼標(biāo)簽上存入更多的資料量。Data Matrix二維條碼的最小尺寸是目前所有條碼中最小的，尤其特別適用於小零件的標(biāo)識(shí)，以及直接印刷在實(shí)體上。

Data　Matrix 二維條碼又可分為ECC000-140與ECC200兩種類型，ECC000-140具有多種不同等級(jí)的錯(cuò)誤糾正功能，而ECC200則透過(guò)Reed-Solomon演算法產(chǎn)生多項(xiàng)式計(jì)算出錯(cuò)誤糾正碼，其尺寸可以依需求印成不同大小，但采用的錯(cuò)誤糾正碼應(yīng)與尺寸配合，由於其演算法較為容易，且尺寸較有彈性，故一般以ECC200較為普遍，本節(jié)也僅介紹ECC200規(guī)格的Data Matrix二維條碼碼，以下所說(shuō)的Data- Matrix二維條碼事實(shí)上都是指ECC200而言。

如圖所示，Data Matrix二維條碼的外觀是一個(gè)由許多小方格所組成的正方形或長(zhǎng)方形符號(hào)，其資訊的儲(chǔ)存是以淺色與深色方格的排列組合，以二位元碼(Binary-code)方式來(lái)編碼，故電腦可直接讀取其資料內(nèi)容，而不需要如傳統(tǒng)一維條碼的符號(hào)對(duì)映表(Character Look-up Table)。深色代表 “1”，淺色代表 “0”，再利用成串(String)的淺色與深色方格來(lái)描述特殊的字元資訊，這些字串再列成一個(gè)完成的矩陣式碼，形成DataMatrix二維條碼碼，再以不同的印表機(jī)印在不同材質(zhì)表面上。由於Data Matrix二維條碼只需要讀取資料的20%即可精確辨讀，因此很適合應(yīng)用在條碼容易受損的場(chǎng)所，例如印在暴露於高熱、化學(xué)清潔劑、機(jī)械剝蝕等特殊環(huán)境的零件上。

Data Matrix二維條碼的尺寸可任意調(diào)整，最大可到14平方英寸，最小可到0.0002平方英寸，這個(gè)尺寸也是目前一維與二維條碼中最小的，因此特別適合印在電路板的零組件上。另一方面，大多數(shù)的條碼的大小與編入的資料量有絕對(duì)的關(guān)系，但是Data Matrix二維條碼的尺寸與其編入的資料量卻是相互獨(dú)立的，因此它的尺寸比較有彈性。 此外，DataMatrix二維條碼最大儲(chǔ)存量為2,000bytes，自動(dòng)糾正錯(cuò)誤的能力較低，只適用特別的CCD掃瞄器來(lái)解讀。

Data Matrix二維條碼的結(jié)構(gòu)

(一) 特性

Data Matrix二維條碼碼具有以下特性：

可編碼字元集包括全部的ASCII字元及擴(kuò)充ASCII字元，共256個(gè)字元。　

條碼大小(不包括空白區(qū))：10×10 ~ 144×144　

資料容量：235個(gè)文數(shù)字資料，1556個(gè)8位元資料，3116個(gè)數(shù)字資料?！?/p>

錯(cuò)誤糾正：透過(guò)Reed-Solomon演算法產(chǎn)生多項(xiàng)式計(jì)算獲得錯(cuò)誤糾正碼。不同尺寸宜采用不同數(shù)量的錯(cuò)誤糾正碼?！?/p>

(二 )基本結(jié)構(gòu)

每個(gè)Data Matrix二維條碼符號(hào)由規(guī)則排列的方形模組構(gòu)成的資料區(qū)組成，資料區(qū)的四周由定位圖形(Finder Pattern)所包圍，定位圖形的四周則由空白區(qū)包圍，資料區(qū)再以排位圖形(Alignment Patterns)加以分隔。

定位圖形
定位圖形是資料區(qū)域的一個(gè)周界，為一個(gè)模組寬度。其中兩條鄰邊為暗實(shí)線，主要用於限定物理尺寸；定位和符號(hào)失真。另兩條鄰邊由交替的深色和淺色模組組成，主要用於限定符號(hào)的單元結(jié)構(gòu)，但也能幫助確定物理尺寸及失真?！?/p>

符號(hào)尺寸
ECC000-140符號(hào)有奇數(shù)行與奇數(shù)列。符號(hào)外觀為一方形矩陣，尺寸從9×9至49×49，不包括空白區(qū)。這些符號(hào)可透過(guò)右上角深色方格識(shí)別出來(lái)。

ECC200符號(hào)有偶數(shù)行與偶數(shù)列。有些符號(hào)是正方形，尺寸從10×10至144×144，不包括空白區(qū)。有些是長(zhǎng)方形，尺寸從8×18至16×48，不包括空白區(qū)。所有的ECC200符號(hào)都可以透過(guò)右上角淺色方格識(shí)別出來(lái)。

資料表示方法

Data Matrix二維條碼按以下步驟來(lái)表示資料：

資料編碼
先分析要表示的資料，選取合適的編碼方案，按所選定的方案將資料流轉(zhuǎn)為字碼流，并加入必要的填字，如果使用者未規(guī)定矩陣寸，則應(yīng)選取能滿足要存放資料的最小尺寸。DataMatrix二維條碼共有6種編碼方案，即6種字碼集，見表10.1。

 

Data Matrix二維條碼的編碼方案與相對(duì)應(yīng)之字元集

 

錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正字碼(ECC)的產(chǎn)生
對(duì)少於255個(gè)字碼的Data Matrix二維條碼，錯(cuò)誤糾正字碼可由資料字碼計(jì)算得出。對(duì)於多於255個(gè)字碼的符號(hào)，應(yīng)將資料字碼分成多個(gè)模組，然後再產(chǎn)生每一個(gè)模組的錯(cuò)誤糾正字碼。錯(cuò)誤糾正字碼能夠糾正兩種類誤字碼，包括E錯(cuò)誤(已知位置上的錯(cuò)誤字碼)，以及T錯(cuò)誤(未知位置上的錯(cuò)誤字碼)。換句話說(shuō)，E錯(cuò)誤是不能被掃瞄或不能被解碼的符號(hào)字元，T錯(cuò)誤則是被錯(cuò)誤解碼的符號(hào)字元。

 

圖像處理上的預(yù)處理：

對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，提高圖像的識(shí)別準(zhǔn)確率。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)平滑濾波方法，減少圖像噪聲，很好地解決了采集金屬零件的DataMatrrix碼時(shí)，由于碼符號(hào)邊沿亮度過(guò)亮影響圖像分割問(wèn)題；然后對(duì)圖像進(jìn)行直方圖均衡化，擴(kuò)大對(duì)比度的動(dòng)態(tài)范圍，解決由于光照或攝像頭的原因，造成采集的圖像偏暗，對(duì)比度不夠顯著，引起圖像中明暗模糊不清的問(wèn)題。    

由于采集后的圖像有很多無(wú)用背景，DataMatrix符號(hào)所在區(qū)域只占整個(gè)圖像很上的比重。采用遮罩的方法，用一個(gè)固定位置的子緩沖區(qū)限制圖像處理區(qū)域，忽略區(qū)域外的圖像，實(shí)現(xiàn)DataMatrix的符號(hào)提取。最后用函數(shù)直接譯碼，并將譯碼結(jié)果放在指定的字符串中，用顯示語(yǔ)句在屏幕上打印結(jié)果。    

金屬零件上的DataMatrix碼是氣動(dòng)打印而成的成點(diǎn)陣式，與標(biāo)準(zhǔn)的DataMatrix符號(hào)不完全一樣，其點(diǎn)間空隙大。如對(duì)這種碼毫無(wú)處理地進(jìn)行識(shí)別，則識(shí)別率會(huì)很低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的膨脹算法。為了提高識(shí)別準(zhǔn)確度，可以將DataMatrix符號(hào)膨脹若干次，縮小數(shù)據(jù)單位之間的空隙。這樣，計(jì)算機(jī)在“尋找”DataMatrix的“L”型尋邊區(qū)時(shí)就容易準(zhǔn)確得多。   

Data Matrix（DM）編碼規(guī)則

      如圖2所示，DM碼的符號(hào)結(jié)構(gòu)由尋邊區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)組成。其中，尋邊區(qū)包括L型的實(shí)心邊界（圖2（b））和反L型的虛線邊界（圖2（c））。在尋邊區(qū)外層有寬度為一個(gè)數(shù)據(jù)單位的靜區(qū)。尋邊區(qū)是DM二維條碼的邊界，主要用于限定DM碼的物理尺寸，定位和符號(hào)失真。反L型的虛線邊界同樣主要用于限定符號(hào)的單元結(jié)構(gòu)，但也能幫助確定物理尺寸及失真。圖2（d）所示的數(shù)據(jù)區(qū)則包含著編碼信息，是對(duì)待編碼的符號(hào)，包括數(shù)字、字母和漢字等按照一定的編碼規(guī)則生成。DM碼由黑白兩種顏色組成的點(diǎn)陣組合，每一個(gè)相同大小的黑色或白色方格稱為一個(gè)數(shù)據(jù)單位，分別代表二進(jìn)制的0和1。圖2（e）是結(jié)構(gòu)連接的DM碼，中間一個(gè)黑白交替的十字型稱為鐵路線，在取樣時(shí)需要利用，以提高識(shí)別率。