摘要：二堆條碼PDF417因具有信息容量大、糾錯能力強、編碼范圍廣、應用方便高效等諸多優(yōu)點而被廣泛應用。本文基于此在簡要介紹二維條碼PDF417的結構和編解碼原理的基礎上，利用VC++6．0作為開發(fā)工具，實現了對二維條碼PDF417編解碼軟件系統(tǒng)的設計和開發(fā)。實驗表明，該系統(tǒng)切實可行，可準確的實現二維條碼PDF417的編解碼和打印工作，可作為二維條碼PDF417應用系統(tǒng)的開發(fā)基礎。
關鍵詞：PDF417；二維條碼；編解碼；VC++

二維條碼PDF417是一種高密度、高信息含量的便攜式數據文件，是實現證件及卡片等大容量、高可靠性信息自動存儲、攜帶并可用機器自動識讀的理想手段。它可以將照片、指紋、掌紋、簽字、聲音、文字等凡可數字化的信息進行編碼。它作為一種新的信息存儲和傳遞技術，從誕生之初就受到了國際社會的廣泛關注。經過幾年的努力，現已被廣泛地應用在國防、公共安全、交通運輸、工業(yè)、商業(yè)、金融、海關及政府管理等領域。PDF417最大的優(yōu)勢在于其龐大的數據容量和極強的糾錯能力，同時對印制要求不高，可用多種閱讀設備閱讀，另外，碼制已公開且形成國際標準，我國也已制定了PDF417碼的國標。此外，二維條碼還具有成本低、信息可隨載體移動、不依賴于數據庫和計算機網絡、保密防偽性強等優(yōu)點，再結合我國人口多、底子薄、計算機網絡投資資金難度較大、對證件的防偽措施要求較高等特點，可以預見，二維條碼PDF417在我國極有推廣價值。本文結合此情況對PDF417的編碼和解碼進行分析和研究，開發(fā)出一套二維條碼PDF417編碼和解碼系統(tǒng)。

1 二維條碼PDF417簡介
1．1 二維條碼PDF417結構
PDF417條碼符號是一個多行結構。符號的頂部和底部為空白區(qū)，上下空白區(qū)之間為多行結構。每行數據符合字符數相同，行與行左右對齊直接銜接，其最小行數為3，最大行數為90，符號結構圖如圖1所示。

每行構成如下：(A)左空白區(qū)；(B)起始符；(C)左行指示符號字符；(D)1～30個數據符號字符；(E)右行指示符號字符；(F)終止符；(G)右空白區(qū)。其中每一符號字符由4個條和4個空構成，自左向右從條開始，每一個條或空包含1～6個模塊，在一個符號字符中，4個條和4個空的總模塊數為17，因此稱之為417碼。
1．2 二維條碼PDF417編碼原理
PDF417有3種數據壓縮模式：文本壓縮模式(TC)、數字壓縮模式(NC)和字節(jié)壓縮模式(BC)。在一個條碼符號編碼中，可通過應用模式鎖定／轉移(Latch／Shift)碼字進而運用多種模式表示數據。
文本壓縮模式(TC)主要包括4個子模式：大寫字母型子模式(Alpha)、小寫字母型子模式(Lower Case)、混合型子模式(Mixed)和標點型子模式(Punctuation)。子模式的設置是為了更有效地表示數據，每種子模式選擇了文件中出現頻率較高的一組字符組成的字符集。在子模式中，每一個字符對應一個值(0～29)，這樣可用一個單獨的碼字表示一個字符對，表示字符對的碼字計算公式如下：碼字=30xH+L，其中：
H、L分別表示字符對中的高位和低位字符值。
數字壓縮模式(NC)是指從基10至基900的數據壓縮的一種方法。它能把約3個數字位用一個碼字表示，一般當連續(xù)的數字位數大于13時用此種模式。在數字模式下，根據以下算法對數字位進行編碼：1)將數字序列從左向右每44位分為一組，最后一組包含的數字位可少于44個。 2)對每一組數字：首先在數字序列前加一位有效數字1(即前導位)，然后執(zhí)行基10至基900的轉換。例如：數字序列000213298174000的表示過程為：首先，對其進行分組。因其共有15位，故只有一組；其次，在其最左邊加1，將得到數字序列1000213298174000；最后將其轉移成基900的碼字序列，結果為：1，624，434，632，282，200。
字節(jié)壓縮模式(BC)是通過基256至基900的轉換，將字節(jié)序列轉換為碼字序列。對于字節(jié)壓縮模式，有兩個模式鎖定(901，924)。當所要表示的字節(jié)總數不是6的倍數時，用模式鎖定901；當所要表示的字節(jié)總數是6的倍數時，用模式鎖定924。在應用模式鎖定924的情況下，6個字節(jié)可通過基256至基900的轉換用5個碼字表示，從左到右進行轉換。例如：一個二位16進制的數據序列01H，02H，03H，04H，05H，06H(H代表16進制)可表示為一個碼字序列924，1，620，89，74，846。
1．3 錯誤檢測與糾正碼字的計算
對于一組給定的數據碼字，錯誤糾正碼字根據Reed Solomon錯誤控制碼算法來計算。
第一步：建立符號數據多項式。
符號多項式如下：

式中di是數據碼字。
第二步：建立糾正碼字的生成多項式。
k個錯誤糾正碼字的生成多項式如下：

式中k為錯誤糾正碼字ci(i=0…k-2，k-1)的個數。
第三步：錯誤糾正碼字ci的計算。
對一組給定的數據碼字和一選定的錯誤糾正等級，ci為符號數據多項d(x)式乘以xk，然后除以生成多項式g(x)，所得余式的各系數的補數。

2 二維條碼PDF417編解碼軟件系統(tǒng)設計
2．1 軟件系統(tǒng)界面設計
本文采用VC++6．0作為軟件系統(tǒng)開發(fā)工具，搭建前臺人機界面，該界面主要分為3部分，分別是編碼區(qū)、解碼區(qū)和其他按鈕操作區(qū)。在編碼區(qū)主要操作有編碼文本輸入、糾錯等級和條碼列數的設置、條碼的生成及保存。在解碼區(qū)主要操作有選擇待解碼的條碼和對條碼進行解碼。在其他按鈕操作區(qū)主要實現條碼的打印和退出系統(tǒng)的功能。
2．2 PDF417條碼軟件編碼實現
由于二維條碼PDF417可將照片、聲音、文本等多種信息進行編碼，本文實現的是常用的文本信息編碼。計算機編碼就是指將相關文本信息轉換成可實現條碼繪制的碼字，同時再加入相關的附加信息。基本流程：利用編碼算法將文本信息轉換成PDF417碼字，然后通過查詢數據庫將碼字進一步轉換成相對應的條空相間(黑白相間)的符號字符，最后計算機繪制出這些黑白相間的條空，即得到本文實現的PDF417二維條碼圖像。具體的軟件實現流程如圖2所示。

2．3 PDF417條碼軟件解碼實現
理論上，解碼的過程是編碼的逆過程，通過解碼不但可以實現對條碼的識別，而且還可以進一步驗證編碼的正確性。首先計算機要獲取到待解碼的PDF417二維條碼，然后對該條碼進行全部掃描，并將掃描結果存在一個二維數組中，接下來將掃描到的條碼符號轉換成碼字，再將碼字按照不同的編碼規(guī)則轉化為可讀的字符、漢字等相關文本信息并在計算機屏幕上顯示出來。本文通過對系統(tǒng)編碼實現的PDF417二維條碼進行解碼對比，解碼得到的文本信息和編碼時輸入的文本信息完全一致，也進一步驗證了編碼的準確性。
2．4 軟件系統(tǒng)驗證
以原始條碼文本信息“長安大學直屬國家教育部，是教育部和交通運輸部、陜西省人民政府共建的國家211工程重點建設大學01234567 89abcdefghPDF417”為例，利用該系統(tǒng)對其進行編碼和解碼，其中糾錯等級和條碼列數分別設置為1和5，實現界面如圖3所示，最終編碼生成的PDF417二維條碼如圖4所示，以bmp格式將其保存在指定的文件夾中。最后點擊打印編碼按鈕，選擇以Adobe PDF Converter類型打印編碼后的PDF417二維條碼，結果如圖5所示。

3 結束語
文中在分析和研究二維條碼PDF417的結構和編解碼原理的基礎上，以VC++6．0為開發(fā)環(huán)境，開出一套簡易的二維條碼PDF417編解碼系統(tǒng)，實現了對漢字、字母、數字等文本信息進行編碼，以及對該系統(tǒng)生成的PDF417二維條碼進行解碼。該系統(tǒng)編碼精確，速度快，方便靈活，同時還實現了對編碼后的PDF417二維條碼的解碼和打印。此外，該系統(tǒng)再配置上其它相關硬件控制設備，即可制成一套PDF417二維條碼打印和掃描系統(tǒng)?？傊S條碼在我國有著廣闊的應用前景，PDF417二維條碼技術在我國的推廣應用也必將為我國信息產業(yè)的發(fā)展和現代化的經濟建設帶來可觀的社會效益和經濟效益。