Data　Matrix 二維條碼原名Datacode，由美國國際資料公司(International Data Matrix, 簡稱ID Matrix)於1989年發明。Data-Matrix二維條碼是一種矩陣式二維條碼，其發展的構想是希望在較小的條碼標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識，以及直接印刷在實體上。

Data　Matrix 二維條碼的發展

Data　Matrix 二維(wei)(wei)條碼(ma)(ma)原(yuan)名Datacode，由(you)美(mei)國國際資(zi)料(liao)公司(International Data Matrix,簡稱ID Matrix)於(wu)1989年發(fa)明。Data-Matrix二維(wei)(wei)條碼(ma)(ma)是(shi)(shi)一種矩(ju)陣式二維(wei)(wei)條碼(ma)(ma)，其發(fa)展(zhan)的(de)構想是(shi)(shi)希望在較小(xiao)的(de)條碼(ma)(ma)標簽上(shang)存(cun)入更多的(de)資(zi)料(liao)量。Data Matrix二維(wei)(wei)條碼(ma)(ma)的(de)最小(xiao)尺寸是(shi)(shi)目前(qian)所有(you)條碼(ma)(ma)中最小(xiao)的(de)，尤其特別適用於(wu)小(xiao)零(ling)件的(de)標識，以及直接印刷(shua)在實體上(shang)。

 Data　Matrix 二維(wei)條(tiao)碼(ma)又可分為ECC000-140與(yu)ECC200兩種類(lei)型(xing)，ECC000-140具有多種不(bu)同等級的(de)錯誤糾(jiu)正功能，而(er)ECC200則(ze)透過Reed-Solomon演算(suan)(suan)法產(chan)生多項(xiang)式計算(suan)(suan)出錯誤糾(jiu)正碼(ma)，其尺(chi)寸可以(yi)依(yi)需求印(yin)成不(bu)同大小(xiao)，但采用的(de)錯誤糾(jiu)正碼(ma)應(ying)與(yu)尺(chi)寸配合，由於(wu)其演算(suan)(suan)法較為容易，且尺(chi)寸較有彈性，故(gu)一般(ban)以(yi)ECC200較為普遍，本節也僅介(jie)紹ECC200規格(ge)的(de)Data Matrix二維(wei)條(tiao)碼(ma)碼(ma)，以(yi)下(xia)所說的(de)Data- Matrix二維(wei)條(tiao)碼(ma)事實上(shang)都是指(zhi)ECC200而(er)言(yan)。

如圖所(suo)(suo)示，Data Matrix二(er)(er)維(wei)條(tiao)碼(ma)的外觀是一(yi)個由許多小(xiao)方(fang)格(ge)所(suo)(suo)組成的正方(fang)形或長方(fang)形符號，其資訊的儲存是以(yi)淺色與深色方(fang)格(ge)的排列組合(he)，以(yi)二(er)(er)位元碼(ma)(Binary-code)方(fang)式來編碼(ma)，故電(dian)腦(nao)可(ke)直(zhi)接(jie)讀取(qu)其資料(liao)(liao)內(nei)容(rong)，而(er)不需(xu)要(yao)如傳統一(yi)維(wei)條(tiao)碼(ma)的符號對映(ying)表(biao)(biao)(Character Look-up Table)。深色代表(biao)(biao) “1”，淺色代表(biao)(biao) “0”，再利(li)用成串(String)的淺色與深色方(fang)格(ge)來描述(shu)特殊的字元資訊，這些字串再列成一(yi)個完成的矩(ju)陣式碼(ma)，形成DataMatrix二(er)(er)維(wei)條(tiao)碼(ma)碼(ma)，再以(yi)不同的印(yin)表(biao)(biao)機印(yin)在不同材(cai)質表(biao)(biao)面上。由於(wu)Data Matrix二(er)(er)維(wei)條(tiao)碼(ma)只需(xu)要(yao)讀取(qu)資料(liao)(liao)的20%即可(ke)精確辨讀，因此很適合(he)應用在條(tiao)碼(ma)容(rong)易受損(sun)的場所(suo)(suo)，例(li)如印(yin)在暴露於(wu)高熱、化學清潔劑、機械剝蝕等特殊環(huan)境(jing)的零(ling)件上。

Data Matrix二(er)(er)維條碼的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)(cun)可(ke)任(ren)意調整，最(zui)大(da)可(ke)到14平方英寸(cun)(cun)，最(zui)小可(ke)到0.0002平方英寸(cun)(cun)，這個尺寸(cun)(cun)也是目前(qian)一(yi)維與(yu)二(er)(er)維條碼中最(zui)小的(de)(de)(de)(de)(de)，因此(ci)(ci)特(te)別適(shi)合印在電路板的(de)(de)(de)(de)(de)零組件上(shang)。另一(yi)方面，大(da)多數的(de)(de)(de)(de)(de)條碼的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)小與(yu)編(bian)入的(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao)量(liang)有(you)絕對的(de)(de)(de)(de)(de)關系，但是Data Matrix二(er)(er)維條碼的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)(cun)與(yu)其(qi)編(bian)入的(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao)量(liang)卻是相互獨立的(de)(de)(de)(de)(de)，因此(ci)(ci)它的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)(cun)比較有(you)彈性。 此(ci)(ci)外(wai)，DataMatrix二(er)(er)維條碼最(zui)大(da)儲存量(liang)為2,000bytes，自動糾(jiu)正(zheng)錯誤的(de)(de)(de)(de)(de)能力較低，只適(shi)用特(te)別的(de)(de)(de)(de)(de)CCD掃瞄器來(lai)解(jie)讀。

Data Matrix二維條碼的結構

(一) 特性

Data Matrix二(er)維條碼碼具有以(yi)下特性：

 可(ke)編碼字元集包(bao)括(kuo)全部的ASCII字元及擴充ASCII字元，共256個(ge)字元。　

條碼大小(xiao)(不包括空白(bai)區)：10×10 ~ 144×144　

資料(liao)(liao)容量：235個文數字資料(liao)(liao)，1556個8位元資料(liao)(liao)，3116個數字資料(liao)(liao)。　

錯(cuo)誤(wu)(wu)糾(jiu)(jiu)正：透(tou)過Reed-Solomon演(yan)算(suan)法產生多項式計算(suan)獲得(de)錯(cuo)誤(wu)(wu)糾(jiu)(jiu)正碼(ma)。不同(tong)(tong)尺寸宜采用不同(tong)(tong)數量(liang)的錯(cuo)誤(wu)(wu)糾(jiu)(jiu)正碼(ma)。　

(二 )基本(ben)結構(gou)

每個(ge)Data Matrix二維條碼符號由(you)規(gui)則排列的方形(xing)模組構(gou)成的資(zi)料(liao)區(qu)組成，資(zi)料(liao)區(qu)的四周由(you)定位圖(tu)形(xing)(Finder Pattern)所包圍(wei)，定位圖(tu)形(xing)的四周則由(you)空白區(qu)包圍(wei)，資(zi)料(liao)區(qu)再以(yi)(yi)排位圖(tu)形(xing)(Alignment Patterns)加(jia)以(yi)(yi)分隔。

定位圖形
定位(wei)(wei)圖(tu)形(xing)是資料(liao)區域的(de)一(yi)個(ge)周界(jie)，為一(yi)個(ge)模(mo)組(zu)寬度(du)。其中兩條鄰邊(bian)為暗實(shi)線，主要(yao)用於限定物(wu)理尺(chi)寸；定位(wei)(wei)和(he)符號失真(zhen)。另兩條鄰邊(bian)由交替的(de)深色和(he)淺色模(mo)組(zu)組(zu)成，主要(yao)用於限定符號的(de)單元(yuan)結(jie)構，但也能幫助確定物(wu)理尺(chi)寸及失真(zhen)。　

符號尺寸
ECC000-140符號(hao)有(you)奇數行與奇數列(lie)。符號(hao)外觀為一方形矩陣，尺(chi)寸從9×9至49×49，不包(bao)括空白區。這些符號(hao)可透(tou)過右上角(jiao)深色方格識別(bie)出來(lai)。

ECC200符(fu)(fu)號(hao)有(you)偶數行與偶數列。有(you)些(xie)符(fu)(fu)號(hao)是正方形，尺寸從(cong)10×10至144×144，不包括(kuo)空白區(qu)。有(you)些(xie)是長方形，尺寸從(cong)8×18至16×48，不包括(kuo)空白區(qu)。所有(you)的ECC200符(fu)(fu)號(hao)都(dou)可以透過右上角淺色方格識別出來。

資料(liao)表(biao)示方(fang)法

Data Matrix二維條碼按以下步驟(zou)來(lai)表(biao)示資料：

資料編碼
先分析要表(biao)示的(de)(de)(de)資料，選(xuan)取合適的(de)(de)(de)編(bian)碼(ma)方案(an)，按所選(xuan)定的(de)(de)(de)方案(an)將資料流轉為字碼(ma)流，并(bing)加入必要的(de)(de)(de)填字，如果使用者未(wei)規定矩(ju)陣寸，則應選(xuan)取能滿足(zu)要存放資料的(de)(de)(de)最(zui)小尺寸。DataMatrix二維條(tiao)碼(ma)共有6種(zhong)編(bian)碼(ma)方案(an)，即6種(zhong)字碼(ma)集，見表(biao)10.1。

 

Data Matrix二維條(tiao)碼的編碼方案(an)與相對(dui)應之字元集

 

錯誤檢測和糾正字碼(ECC)的產生
對少於255個字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)Data Matrix二維條碼(ma)(ma)(ma)(ma)，錯誤(wu)(wu)糾(jiu)(jiu)正字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)可由資料字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)計算得出。對於多於255個字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)符號，應將資料字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)分成多個模組，然(ran)後再產生每一個模組的(de)錯誤(wu)(wu)糾(jiu)(jiu)正字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)。錯誤(wu)(wu)糾(jiu)(jiu)正字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)能夠(gou)糾(jiu)(jiu)正兩種類誤(wu)(wu)字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma)，包括(kuo)E錯誤(wu)(wu)(已知位置上的(de)錯誤(wu)(wu)字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma))，以及T錯誤(wu)(wu)(未(wei)知位置上的(de)錯誤(wu)(wu)字(zi)(zi)碼(ma)(ma)(ma)(ma))。換句話說，E錯誤(wu)(wu)是(shi)不能被(bei)掃瞄或不能被(bei)解碼(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)符號字(zi)(zi)元(yuan)(yuan)，T錯誤(wu)(wu)則是(shi)被(bei)錯誤(wu)(wu)解碼(ma)(ma)(ma)(ma)的(de)符號字(zi)(zi)元(yuan)(yuan)。

 

圖像處(chu)(chu)理上的(de)預處(chu)(chu)理：

對(dui)圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)進(jin)行(xing)增強處理，提高圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)識別準(zhun)確率。實(shi)驗中通過(guo)平滑濾波方(fang)法，減少圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)噪(zao)聲(sheng)，很好地解決(jue)了(le)采集(ji)金屬零件的(de)(de)DataMatrrix碼(ma)時，由于(yu)碼(ma)符號邊(bian)沿亮(liang)度過(guo)亮(liang)影響圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)分割問(wen)題；然后對(dui)圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)進(jin)行(xing)直方(fang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)均衡化，擴大(da)對(dui)比(bi)度的(de)(de)動態范圍(wei)，解決(jue)由于(yu)光照或攝像(xiang)(xiang)頭的(de)(de)原(yuan)因(yin)，造成采集(ji)的(de)(de)圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)偏暗，對(dui)比(bi)度不(bu)夠顯著，引起圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)中明(ming)暗模糊不(bu)清的(de)(de)問(wen)題。    

由(you)于采集后(hou)的(de)(de)圖(tu)像有很(hen)多無用(yong)(yong)背景，DataMatrix符(fu)號所在(zai)區域(yu)只占整(zheng)個圖(tu)像很(hen)上(shang)的(de)(de)比重。采用(yong)(yong)遮罩的(de)(de)方法，用(yong)(yong)一個固(gu)定位置的(de)(de)子(zi)緩沖區限制圖(tu)像處理區域(yu)，忽略區域(yu)外(wai)的(de)(de)圖(tu)像，實現DataMatrix的(de)(de)符(fu)號提取。最后(hou)用(yong)(yong)函(han)數直接譯碼(ma)(ma)，并將譯碼(ma)(ma)結(jie)果(guo)放在(zai)指定的(de)(de)字符(fu)串中，用(yong)(yong)顯(xian)示語句在(zai)屏幕上(shang)打印結(jie)果(guo)。    

金屬零(ling)件上的(de)(de)DataMatrix碼是氣動(dong)打印而成的(de)(de)成點(dian)陣式(shi)，與(yu)標準的(de)(de)DataMatrix符號不完全一樣(yang)，其點(dian)間空(kong)隙大。如對這(zhe)(zhe)種碼毫無處理(li)地進行識別(bie)，則識別(bie)率會很低。為了(le)(le)解決這(zhe)(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，采用數(shu)學形態學的(de)(de)膨(peng)脹算法。為了(le)(le)提高(gao)識別(bie)準確度(du)，可以將DataMatrix符號膨(peng)脹若干(gan)次，縮小(xiao)數(shu)據單位之間的(de)(de)空(kong)隙。這(zhe)(zhe)樣(yang)，計算機在“尋(xun)找”DataMatrix的(de)(de)“L”型(xing)尋(xun)邊區時就容易準確得多。   

Data Matrix（DM）編碼規則

      如圖2所示，DM碼的符號結構由尋邊區和數據區組成。其中，尋邊區包括L型的實心邊界（圖2（b））和反L型的虛線邊界（圖2（c））。在尋邊區外層有寬度為一個數據單位的靜區。尋邊區是DM二維條碼的邊界，主要用于限定DM碼的物理尺寸，定位和符號失真。反L型的虛線邊界同樣主要用于限定符號的單元結構，但也能幫助確定物理尺寸及失真。圖2（d）所示的數據區則包含著編碼信息，是對待編碼的符號，包括數字、字母和漢字等按照一定的編碼規則生成。DM碼由黑白兩種顏色組成的點陣組合，每一個相同大小的黑色或白色方格稱為一個數據單位，分別代表二進制的0和1。圖2（e）是結構連接的DM碼，中間一個黑白交替的十字型稱為鐵路線，在取樣時需要利用，以提高識別率。