PDF417碼是由留美華人王寅敬（音）博士發(fā)明的。PDF是取英文Portable Data File三個(gè)單詞的首字母的縮寫，意為“便攜數(shù)據(jù)文件”。因?yàn)榻M成條碼的每一符號(hào)字符都是由4個(gè)條和4個(gè)空構(gòu)成，如果將組成條碼的最窄條或空稱為一個(gè)模塊，則上述的4個(gè)條和4個(gè)空的總模塊數(shù)一定為17，所以稱417碼或PDF417碼。

1、PDF417的結(jié)構(gòu)

由于PDF417的容量較大，除了可將人的姓名、單位、地址、電話等基本資料進(jìn)行編碼外，還可將人體的特征如指紋、視網(wǎng)膜掃瞄、及照片等個(gè)人紀(jì)錄儲(chǔ)存在條碼中，這樣不但可以實(shí)現(xiàn)證件資料的自動(dòng)輸入，而且可以防止證件的偽造，減少犯罪。PDF417已在美國、加拿大、紐西蘭的交通部門的執(zhí)照年審、車輛違規(guī)登記、罰款及定期檢驗(yàn)上開始應(yīng)用。美國并同時(shí)將PDF417應(yīng)用在身分證、駕照、軍人證上。此外墨西哥也將PDF417應(yīng)用在報(bào)關(guān)單據(jù)與證件上，從而防止了仿造及犯罪。

PDF417是一個(gè)公開碼，任何人皆可用其算法而不必付費(fèi)，因此是一個(gè)開放的條碼系統(tǒng)。PDF417的PDF為可攜性資料檔(Portable Data File)的縮寫，取其條碼類似一個(gè)資料檔，可儲(chǔ)存較多資料，且可隨身攜帶或隨產(chǎn)品走而得名(Paclidis, 1992)。正如其名，每一個(gè)PDF碼的儲(chǔ)存量可高達(dá)1,108個(gè)文數(shù)字(Bytes)，若將數(shù)字壓縮則可存放至2,729Bytes。

每一個(gè)PDF417碼是由3~90橫列堆疊而成，而為了掃瞄方便，其四周皆有靜空區(qū)，靜空區(qū)分為水平靜空區(qū)與垂直靜空區(qū)，至少應(yīng)為0.020寸，如圖所示。

PDF417碼的結(jié)構(gòu)其中每一層都包括下列五個(gè)部份：

起始碼。

左標(biāo)區(qū)：在起始碼后面，為一指示符號(hào)字符。

資料區(qū)：可容納1~30個(gè)資料字符。

右標(biāo)區(qū): 在資料區(qū)的后面，為一指示符號(hào)字符。

結(jié)束碼：在橫列之最右邊。

除了起始碼和結(jié)束碼外，左標(biāo)區(qū)、資料區(qū)和右標(biāo)區(qū)的組成字符皆可稱為字碼 (Codeword)，每一個(gè)字碼由17個(gè)模組(Modules)所構(gòu)成，每一個(gè)字碼又可分成4線條(或黑線)及4空白(或白線)，每個(gè)線條至多不能超過6個(gè)模組寬。每個(gè)417碼因資料大小不同，其行數(shù)及每行的資料模組數(shù)與字碼數(shù)都可以從1至30不等。字碼的組成如圖所示。

2、PDF417的尺寸

也因?yàn)榉?hào)的組合較有彈性，每一個(gè)PDF417條碼可因應(yīng)不同的實(shí)體設(shè)備印成不同的長寬比例與密度，以適應(yīng)印刷條件及掃瞄條件的要求。其中每個(gè)模組寬X是PDF417碼中重要的尺寸之一，X值的最小限制為0.0075英寸(約0.191mm)，在同一個(gè)條碼符號(hào)中，X的值是固定不變的。

PDF417的最小高度與長度可由下列算式算出：

W＝ (17C＋69)X＋ 2Q

H ＝ R ×Y＋ 2Q

其中：

W= 條碼寬度，H=條碼高度，X=條碼模組寬，Y=層數(shù)；　C=每層符號(hào)字符的總數(shù)(含左右標(biāo)區(qū))，R=層高，Q=靜空區(qū)大小

3、PDF417碼的特點(diǎn)

（1）信息容量大

PDF417碼除可以表示字母、數(shù)字、ASCII字符外，還能表達(dá)二進(jìn)制數(shù)。為了使得編碼更加緊湊，提高信息密度，PDF417在編碼時(shí)有三種格式：

* 擴(kuò)展的字母數(shù)字壓縮格式 可容納1850 個(gè)字符；

* 二進(jìn)制 / ASCII格式 可容納1108 個(gè)字節(jié)；

* 數(shù)字壓縮格式 可容納2710 個(gè)數(shù)字。

（2）錯(cuò)誤糾正能力 一維條碼通常具有校驗(yàn)功能以防止錯(cuò)讀，一旦條碼發(fā)生污損將被拒讀。而二維條碼不僅能防止錯(cuò)誤，而且能糾正錯(cuò)誤，即使條碼部分損壞，也能將正確的信息還原出來。

（3）印制要求不高 普通打印設(shè)備均可打印，傳真件也能閱讀。

（4）可用多種閱讀設(shè)備閱讀 PDF417碼可用帶光柵的激光閱讀器，線性及面掃描的圖像式閱讀器閱讀。

（5）尺寸可調(diào)以適應(yīng)不同的打印空間。

（6）碼制公開 已形成國際標(biāo)準(zhǔn)，我國也已制定了417碼的國標(biāo)。

PDF417的糾錯(cuò)功能

二維條碼的糾錯(cuò)功能是通過將部分信息重復(fù)表示（冗余）來實(shí)現(xiàn)的。比如在PDF417碼中，某一行除了包含本行的信息外，還有一些反映其它位置上的字符（錯(cuò)誤糾正碼）的信息。這樣，即使當(dāng)條碼的某部分遭到損壞，也可以通過存在于其它位置的錯(cuò)誤糾正碼將其信息還原出來。

PDF417的糾錯(cuò)能力依錯(cuò)誤糾正碼字?jǐn)?shù)的不同分為0~8共9級(jí)，見圖4，級(jí)別越高，糾正碼字?jǐn)?shù)越多，糾正能力越強(qiáng)，條碼也越大。當(dāng)糾正等級(jí)為8時(shí)，即使條碼污損50%也能被正確讀出。

PDF417還有幾種變形的碼制形式：

* PDF417截短碼 在相對"干凈"的環(huán)境中，條碼損壞的可能性很小，則可將右邊的行指示符省略并減少終止符。

* PDF417微碼 進(jìn)一步縮減的PDF碼。

* 宏P(guān)DF417碼 當(dāng)文件內(nèi)容太長，無法用一個(gè)PDF417碼表示時(shí)，可用包含多個(gè)（1~99999個(gè)）條碼分塊的宏P(guān)DF417碼來表示。

PDF417的錯(cuò)誤糾正能力

PDF417的一個(gè)重要特性是其自動(dòng)糾正錯(cuò)誤的能力較高，不過PDF417的錯(cuò)誤糾正能力與每個(gè)條碼可存放的資料量有關(guān)，PDF417碼將錯(cuò)誤復(fù)原分為9個(gè)等級(jí)，其值從0到8，級(jí)數(shù)愈高，錯(cuò)誤糾正能力愈強(qiáng)，但可存放資料量就愈少，一般建議編入至少10%的檢查字碼。資料存放量與錯(cuò)誤糾正等級(jí)的關(guān)系如表1所示。表2則建議不同的字?jǐn)?shù)所適用的錯(cuò)誤糾正等級(jí)。

表1   可存放資料量與錯(cuò)誤糾正等級(jí)對照表 

表2   PDF417的建議錯(cuò)誤糾正等級(jí)

如前所述，錯(cuò)誤糾正等級(jí)涉及拒讀錯(cuò)誤(E錯(cuò)誤)與替代錯(cuò)誤(T錯(cuò)誤)兩種錯(cuò)誤類型。無論使用哪一種條碼機(jī)都有一定的精密度極限，造成線條和空白的寬度與理想寬度間必有偏差存在，條碼掃瞄設(shè)備能夠讀出解碼演算法所允許范圍內(nèi)的不精確條碼符號(hào)，目前標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定X的值最小為0.0075英寸(約0.191mm)，此一限制同時(shí)反映出目前標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀。綜合本節(jié)所討論，PDF417的特性如表3所示。

表3   PDF417的特性 

4、PDF417條碼的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

自Symbol公司1991年將PDF417作為公開的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)后，PDF417條碼為越來越多的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)所接受。如：

AIM——1994年被選定為國際自動(dòng)識(shí)別制造商協(xié)會(huì)（AIM）標(biāo)準(zhǔn)；

ANSIMH10.8——1996年美國標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ANSI)已將PDF417條碼做為美國的運(yùn)輸包裝的紙面EDI的標(biāo)準(zhǔn)；

CEN——1997年歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)通過了PDF417的歐洲標(biāo)準(zhǔn)；

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)與國際電工委員會(huì)(IEC)的第一聯(lián)合委員會(huì)第三十一分委員會(huì)正在起草PDF417二維條碼標(biāo)準(zhǔn)；

中國——PDF417二維條碼已列為95期間的國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。1997年12月PDF417條碼國家標(biāo)準(zhǔn)《四一七條碼》已經(jīng)正式頒布；

AIAG/ODETTE——1995年北美和歐洲汽車工業(yè)組織已將PDF417選定為各種生產(chǎn)及管理/紙面EDI的標(biāo)準(zhǔn)；

AAMVA——1995年美國機(jī)動(dòng)車管理局將PDF417選定為所有駕駛員及機(jī)動(dòng)車管理的二維條碼應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。美國一些州、加拿大部分省份已經(jīng)在車輛年檢、行車證年審及駕駛證年審等方面，將PDF417選為機(jī)讀標(biāo)準(zhǔn)；

TCIF——美國工業(yè)論壇已將PDF417列為重要電訊產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)；

EDIFICE——歐洲負(fù)責(zé)EDI及條碼在電子工業(yè)方面應(yīng)用的工業(yè)組織已將PDF417定為管理/紙面EDI應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并列入運(yùn)輸標(biāo)識(shí)條碼標(biāo)簽應(yīng)用指南；

巴林——已將PDF417定為身份證的機(jī)讀標(biāo)準(zhǔn)，近期還將有一些國家陸續(xù)在身份證上選用PDF417二維條碼；

美國國防部在其新的軍人身份證上采用PDF417條碼作為機(jī)讀標(biāo)準(zhǔn)，將照片及緊急醫(yī)療信息編入條碼，大約16,000,000多張軍人卡已在700多個(gè)世界各地的美軍基地投入使用。另外，美國國防部還將PDF417條碼作為后勤管理和紙面EDI應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

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