PDF417 - PDF417

PDF417 ist ein gestapeltes lineares Barcodeformat , das in einer Vielzahl von Anwendungen wie Transport, Identifikationskarten und Bestandsverwaltung verwendet wird. „PDF“ steht für Portable Data File. Die "417" bedeutet, dass jedes Muster im Code aus 4 Strichen und Zwischenräumen in einem Muster besteht, das 17 Einheiten (Module) lang ist. Die PDF417-Symbologie wurde 1991 von Ynjiun P. Wang bei Symbol Technologies erfunden . ( Wang 1993 ) Sie ist in der ISO-Norm 15438 definiert.

Anwendungen

PDF417 wird in vielen Anwendungen von kommerziellen und staatlichen Organisationen verwendet. PDF417 ist (zusammen mit Data Matrix ) eines der Formate , die zum Drucken von Porto verwendet werden können, das vom Postdienst der Vereinigten Staaten akzeptiert wird . PDF417 wird auch vom Standard Bar Coded Boarding Pass ( BCBP ) der Luftfahrtindustrie als 2D-Barcodesymbolik für Bordkarten aus Papier verwendet. PDF417 ist der Standard, der vom Department of Homeland Security als maschinenlesbare Zonentechnologie für RealID- konforme Führerscheine und staatlich ausgestellte Ausweise ausgewählt wurde. PDF417-Barcodes sind auch auf vom Staat Israel ausgestellten Visa und Grenzübertrittskarten enthalten ( Beispiel ).

Merkmale

Zusätzlich zu den für zweidimensionale Barcodes typischen Funktionen umfassen die Funktionen von PDF417:

Verknüpfen. PDF417-Symbole können mit anderen Symbolen verknüpft werden, die nacheinander gescannt werden, sodass noch mehr Daten gespeichert werden können.
Benutzerdefinierte Abmessungen. Der Benutzer kann entscheiden, wie breit der schmalste vertikale Balken (X-Maß) und wie hoch die Zeilen sind (Y-Maß).
Public-Domain-Format. Jeder kann Systeme mit diesem Format ohne Lizenz implementieren .

In der Einführung des ISO/IEC-Dokuments heißt es:

Hersteller von Strichcode-Geräten und Anwender von Strichcode-Technologie benötigen öffentlich verfügbare Standardsymbologiespezifikationen, auf die sie sich bei der Entwicklung von Ausrüstungs- und Anwendungsstandards beziehen können. Es ist die Absicht und das Verständnis von ISO/IEC, dass die in dieser Internationalen Norm vorgestellte Symbolik vollständig gemeinfrei und frei von allen Benutzerbeschränkungen, Lizenzen und Gebühren ist.

Format

Der PDF417-Barcode (auch Symbol genannt ) besteht aus 3 bis 90 Zeilen, von denen jede wie ein kleiner linearer Barcode ist. Jede Reihe hat:

eine Ruhezone . Dies ist eine vorgeschriebene Mindestmenge an Leerzeichen, bevor der Strichcode beginnt.
ein Startmuster, das das Format als PDF417 identifiziert.
ein Codewort "Reihe links", das Informationen über die Reihe enthält (z. B. die Reihennummer und die Fehlerkorrekturstufe)
1–30 Datencodewörter : Codewörter sind eine Gruppe von Strichen und Leerzeichen, die eine oder mehrere Zahlen, Buchstaben oder andere Symbole darstellen.
ein Codewort "Reihe rechts" mit weiteren Informationen über die Reihe.
ein Stoppmuster.
eine weitere Ruhezone.

Alle Zeilen sind gleich breit; jede Zeile hat die gleiche Anzahl von Codewörtern.

Codewörter

PDF417 verwendet eine Basis- 929-Kodierung. Jedes Codewort repräsentiert eine Zahl von 0 bis 928.

Die Codewörter werden durch Muster dunkler (Balken) und heller (Leerraum) Bereiche dargestellt. Jedes dieser Muster enthält vier Takte und vier Leerzeichen (woher die 4 im Namen kommt). Die Gesamtbreite beträgt das 17-fache der Breite des schmalsten zulässigen vertikalen Balkens (der X-Dimension); Daher kommt die 17 im Namen. Jedes Muster beginnt mit einem Takt und endet mit einem Leerzeichen.

Die Zeilenhöhe muss mindestens das 3-fache der Mindestbreite betragen: Y ≥ 3 X.

Es gibt drei verschiedene Strichabstandsmuster, die verwendet werden, um jedes Codewort darzustellen. Diese Muster sind in drei Gruppen organisiert, die als Cluster bekannt sind . Die Cluster sind mit 0, 3 und 6 gekennzeichnet. In mehr als einem Cluster wird kein Strich-Abstand-Muster verwendet. Die Zeilen des Symbols durchlaufen die drei Cluster, sodass Zeile 1 Muster aus Cluster 0 verwendet, Zeile 2 Cluster 3 verwendet, Zeile 3 Cluster 6 verwendet und Zeile 4 wiederum Cluster 0 verwendet.

Welcher Cluster kann durch eine Gleichung bestimmt werden:

K=b_{1}-b_{2}+b_{3}-b_{4}+9\,\,{\pmod {9}}

Dabei ist K die Clusternummer und b _i beziehen sich auf die Breite des i- ten schwarzen Balkens im Symbolzeichen (in X- Einheiten).

Alternative,

K=E_{1}-E_{2}+E_{5}-E_{6}+9\,\,{\pmod {9}}

Wobei E _i der i- te Abstand von Kante zu nächster gleicher Kante ist. Ungerade Indizes sind die Vorderkante eines Balkens zur Vorderkante des nächsten Balkens; gerade Indizes gelten für die Hinterkanten.

Ein Zweck der drei Cluster besteht darin, zu bestimmen, in welcher Zeile (mod 3) sich das Codewort befindet. Die Cluster ermöglichen das Lesen von Teilen des Symbols unter Verwendung einer einzelnen Abtastzeile, die gegenüber der Horizontalen verdreht sein kann. Zum Beispiel kann der Scan bei Zeile 6 am Anfang der Zeile beginnen, aber bei Zeile 10 enden. Zu Beginn des Scans sieht der Scanner das konstante Startmuster und dann Symbole in Cluster 6. Wenn der verzerrte Scan überspannt die Reihen 6 und 7, dann erkennt der Scanner Rauschen. Wenn sich der Scan in Zeile 7 befindet, sieht der Scanner Symbole in Cluster 0. Folglich kennt der Scanner die Richtung des Schräglaufs. Wenn der Scanner die rechte Seite erreicht, befindet er sich in Zeile 10, sodass er Cluster 0-Muster sieht. Der Scanner sieht auch ein konstantes Stoppmuster.

Codierung

Von den 929 verfügbaren Codewörtern werden 900 für Daten und 29 für Sonderfunktionen verwendet, wie zum Beispiel das Umschalten zwischen den Hauptmodi. Die drei Hauptmodi codieren verschiedene Arten von Daten auf unterschiedliche Weise und können nach Bedarf innerhalb eines einzigen Barcodes gemischt werden:

Byte : Jede Gruppe von 5 Codewörtern repräsentiert 6 Bytes. (Weil 900 ⁵ > 256 ⁶ .) Zusätzliche Bytes werden pro Codewort codiert.
Numerisch : n Ziffern werden in ⌊ n /3 ⌋ +1 Codewörtern codiert , bis zu maximal 44 Ziffern in 15 Codewörtern.
Text : Jedes Codewort stellt zwei Ziffern zur Basis 30 dar, die von einem System aus vier Untermodi verwendet werden, um die druckbaren ASCII-Zeichen (plus CR , LF und HT ) darzustellen :
- Großbuchstaben: A–Z, SP , Wechsel in Kleinbuchstaben, Wechsel in gemischt, Nächste Ziffer als Satzzeichen interpretieren
- Kleinbuchstaben: a–z, SP, Nächste Ziffer als Großbuchstaben interpretieren, Zu gemischt wechseln, Nächste Ziffer als Satzzeichen interpretieren
- Gemischt: 0–9, &, CR, HT, Komma, :, #, -, Punkt, $, /, +, %, *, =, ^, Wechsel in Satzzeichen, SP, Wechsel in Kleinbuchstaben, Wechsel in Großbuchstaben, Nächste Ziffer als Satzzeichen interpretieren
- Satzzeichen: ;, <, >, @, [, \, ], _, `, ~, !, CR, HT, Komma, :, LF, -, Punkt, $, /, ", |, *, (, ), ?, {, }, ', In Großbuchstaben ändern

Fehler Korrektur

Wenn das PDF417-Symbol erstellt wird, werden 2 bis 512 Fehlererkennungs- und Korrekturcodewörter hinzugefügt. PDF417 verwendet die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur . Wenn das Symbol gescannt wird, ist die maximale Anzahl von Korrekturen, die vorgenommen werden können, gleich der Anzahl von hinzugefügten Codewörtern, aber der Standard empfiehlt, zwei Codewörter zurückzuhalten, um die Zuverlässigkeit der korrigierten Informationen zu gewährleisten.

Vergleich mit anderen Symbologien

PDF417 ist ein gestapelter Barcode, der mit einem einfachen linearen Scan über das Symbol gelesen werden kann. Diese linearen Scans benötigen die linke und rechte Spalte mit den Start- und Stoppcodewörtern. Außerdem muss der Scan wissen, welche Zeile er scannt, sodass jede Zeile des Symbols auch seine Zeilennummer kodieren muss. Außerdem scannt der Zeilenscan des Lesers nicht nur eine Zeile; es beginnt typischerweise, eine Reihe zu scannen, geht dann aber zu einem Nachbarn über und fährt möglicherweise fort, aufeinanderfolgende Reihen zu durchqueren. Um die Auswirkungen dieser Kreuzungen zu minimieren, sind die PDF417-Module hoch und schmal – die Höhe beträgt normalerweise das Dreifache der Breite. Außerdem muss jedes Codewort angeben, zu welcher Zeile es gehört, damit Überkreuzungen, wenn sie auftreten, erkannt werden können. Die Codewörter sind auch delta-decodierbar, sodass einige Codewörter redundant sind. Jedes PDF-Datencodewort repräsentiert etwa 10 Informationsbits (log ₂ (900) ≈ 9,8), aber das gedruckte Codewort (Zeichen) ist 17 Module breit. Einschließlich einer Höhe von 3 Modulen benötigt ein PDF417-Codewort 51 quadratische Module, um 10 Bits darzustellen. Dieser Bereich zählt keinen anderen Overhead wie Start-, Stopp-, Zeilen-, Format- und ECC-Informationen.

Andere 2D-Codes wie DataMatrix und QR werden mit Bildsensoren anstelle von unkoordinierten linearen Scans dekodiert. Diese Codes benötigen immer noch Erkennungs- und Ausrichtungsmuster, aber sie müssen nicht so prominent sein. Ein 8-Bit-Codewort benötigt 8 quadratische Module (ohne Berücksichtigung von Erkennungs-, Ausrichtungs-, Format- und ECC-Informationen).

In der Praxis nimmt ein PDF417-Symbol etwa die vierfache Fläche einer DataMatrix oder eines QR-Codes ein.

Verweise

ISO/IEC (2006), Informationstechnologie – Automatische Identifizierungs- und Datenerfassungstechniken – PDF417-Barcode-Symbologie-Spezifikation (PDF) (zweite Ausgabe), ISO/IEC 15438:2006(E)
US 5243655 , Wang, Ynjiun P., "System for Encoding and Decoding Data in Machine Readable Graphic Form", veröffentlicht am 07.09.1993 . PDF417-Patent.

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