汉信码:向世界发出的信息和声音——访中国物品编码中心主任张成海
2007-9-13 16:13:24  作者:张玉波

二维条码作为自动识别与数据采集技术家族中的重要成员,是在一维条码技术基础上产生并发展起来的。与一维条码不同,二维条码符号在水平和垂直两维方向上均表示信息,具有信息容量大、可表示汉字或图像等多媒体信息、可靠性更高、保密防伪性强等特点。二维条码的上述优势特别适合我国政府办公、军队、工商管理、金融税务、物流、贵重物品防伪、海关管理等众多领域信息化的需求。

但由于大多数二维条码都从国外引进,不能完全适应国内的应用环境,尤其在汉字信息的表达上,不能满足国内的应用需求。另一方面,国内企业由于使用没有自主知识产权的码制,随时有卷入知识产权纠纷的风险。同时,一些特殊行业的应用还存在信息安全隐患。因而,国内对拥有自主知识产权的二维码制的需求非常迫切。

根据这种需求,科技部设立了国家“十五”重大科技专项《二维条码新码制开发与关键技术标准研究》。中国物品编码中心作为项目承担单位,组织完成了汉信码的全部研究工作,于2005年12月26日顺利通过验收,并制定完成《汉信码》国家标准报国家标准化管理委员会,通过审批后,将成为我国第一个具有自主知识产权的国家标准。

近期,本刊记者走访了中国物品编码中心主任张成海先生,请他来解读汉信码的研发过程以及汉信码的技术和应用优势等问题。

记者:请简单介绍一下二维条码在国内外的技术发展和应用状况。

张成海:二维条码技术是上世纪80年代末产生的自动识别技术,最早从美国兴起。二维条码是在一维条码发展的基础上,为了提高单位面积表达信息容量的目的而开发的。早期二维条码,如Co de49、Code16K等,一般采用将多个一维条码符号叠加在一起的方式构成,人们称之为层排式二维条码。P D F417条码就是一种典型的层排式条码,由于其多行数据“缝合”的功能,可使用跨行扫描识读。

随着图像采集技术,特别是面阵图像采集技术的发展,矩阵式二维条码成为二维码研究的主要内容。与层排式二维条码不同,矩阵式二维条码脱离了一维条码采用条空组合表示信息的思路,在全符号范围内对信息、特殊应用的功能图形(如,解决寻像、校正等功能图形)的排布进行通盘考虑。因此信息密度更高、抗污损、抗畸变能力更强,甚至有些二维码可不用空白区即能实现识读和多符号的无缝链接(如Aztec码)。矩阵式二维条码是目前主流形式的二维码。典型的矩阵式二维条码有快速响应矩阵码、数据矩阵码、汉信码等。

近年来,以手机为平台的二维条码技术发展十分迅速,出现了众多的“简易”矩阵式二维码码制,在日韩等国家取得了广泛的应用,是目前发展最快的二维条码技术领域。

我国对二维条码技术的研究开始于上世纪90年代初,从“九五”的二维码共性技术等基础研究起步,到“十五”自主创新的新型二维码的研究,经过多年努力,走出了一条从技术引进吸收到自主创新的发展之路。目前已出现汉信码、龙贝码、点众码等一批“国产”二维条码,其中,汉信码即将成为第一个具有我国自主知识产权的二维条码的国家标准。

我国二维条码的应用发展与国际基本同步,2000年以前曾经推广过二维条码,但是效果不好,没有形成大规模的应用。主要原因是设备价格较高。从生产厂商角度来讲,只有当应用需求较大时,才可能扩大产量进而降低成本;而从用户角度来讲,因为价格较高,不能形成大规模的应用。由此形成一个矛盾,在当时制约了二维码的应用发展。

2004、2005年后,随着技术上逐渐成熟和设备价格的降低,二维码的应用有了提升的趋势,在汽车行业自动化生产线、医疗急救服务卡、涉外专利案件收费、珠宝玉石饰品管理、高速公路收费管理及银行汇票上都得到了广泛应用。近年来在物流标签中,已开始使用二维条码表示发货地、收货方地址等信息,这标志着二维条码从封闭的、局部的应用开始进入开放的物流供应链过程,展现出蓬勃发展的势头。

记者:国外知识产权的二维码在国内应用环境存在怎样的不足?与之相比,汉信码的开发解决了哪些问题?

张成海:国外知识产权二维条码技术是在国外的特定需求下诞生的,并不适合于我国的应用需要。例如国外二维条码大多基于英文、日文信息字符集设计,表示汉字效率不高,不能满足我国汉字信息化自动采集的需要。同时,国外知识产权的二维码设备开发成本高,再加上知识产权等费用,使得相关设备价格居高不下。对于中国这个二维码技术及设备等应用需求量巨大的市场而言,我国应用付出的外汇成本极高。

更为重要的是,我国的企业在应用国外知识产权二维条码过程中,随时有卷入知识产权纠纷的风险;而我国军事、公安等特殊部门,采用国外知识产权二维条码的技术与设备,还存在着信息安全方面的隐患。

汉信码的研发成功很大程度上解决了目前二维条码技术面临的主要问题。汉信码支持最大的汉字集GB18030直接编码,汉字表示最全、汉字表示效率最高,真正适合我国的应用需求。汉信码的核心技术掌握在国家手中,可以大大降低成本,更能满足特殊应用领域信息安全的要求。

记者:请介绍一下汉信码的开发过程。中国物品编码中心做了哪些工作?

张成海:虽然我国一直以来在二维码的研究上跟踪国际先进技术,做了许多工作,也从IS O转化了一些标准,但并不能完全满足国内的应用需要,有必要开发一种具有完全自主知识产权的码制和国家标准。汉信码是国家重大科技专项课题《二维条码新码制开发与关键技术标准研究》课题的研究成果。该课题是集研究、开发与标准制定于一体的综合性、系统性工程。研究开发涉及到二维条码码图设计、信息编码方案、纠错编译码算法、符号识读与译码算法等理论研究,信息编码与译码中间件、识读引擎、生成系统、识读系统的软件开发与软硬件系统集成等方方面面。

中国物品编码中心作为项目承担单位,有效地利用中心的研究力量,并通过联合高校、科研院所、国内企业,攻克了研究与开发中的各个技术难点,领导、组织完成了汉信码的全部研究工作,并通过大量的组织协调,制定完成了《汉信码》国家标准。

汉信码在众多领域中应用之一——供应链管理

记 者:从国家知识产权战略角度来讲,汉信码的开发具有什么样的重要意义?汉信码的名字被赋予什么内涵?

张成海:汉信码及《汉信码》国家标准的研制成功,符合我国自主创新的政策,将极大推动二维条码在我国各行业的应用。汉信码生成系统与识读系统全部自主开发,拥有全部自主知识产权,在该生成系统与识读系统完成商品化之后,将打破国外公司在二维条码生成与识读核心技术上的商业垄断,大大降低我国应用二维条码技术的系统成本,加快二维条码技术在我国的推广应用进程,促进我国自动识别技术产业的发展。

汉信码的研制成功是我国自动识别技术走向自主创新的开端。由于汉信码的码制以及编译码系统全部具有自主知识产权,一方面,在特殊的应用中,可以根据变形、加密等需求,进行方便的修改和调整。另一方面,能够满足我国军工、公安等行业与部门对信息安全的特殊要求。此外,在物流等开放系统中可方便地对汉信码生成、识读系统进行二次开发,使汉信码技术在我国各个应用领域得到较为广泛的应用。

汉信码的名字有两个含义,首先,“汉”代表中国,“汉信”即表示中国的信息,也表示汉字信息,汉信码就是中国信息的二维码。其二,指中国在二维码领域向世界发出我们的信息和声音,即“汉之信”。

记者:据了解,目前我国已经有了《四一七条码》和《快速响应矩阵码》两个二维码标准。《汉信码》现在已经申请成哪个级别的标准?将来汉信码有没有可能进一步申请成为国际标准?

张成海:《汉信码》标准作为一个基础技术标准,已成为我国推荐性国家标准。在特定领域应用时的应用标准,其性质应在国家标准化管理要求下,由该领域的具体需求确定。

我们会争取把汉信码做成I S O国际标准。作为大国,我们要在国际标准化的领域发出自己的声音,这也将对所有使用汉字的国家提供方便。另外,汉信码的广泛应用和大规模推广是汉信码成为国际标准的基础和前提,我们正在通过试点应用等工作努力推进二维码的应用。

记者:除了在汉字表示(GB18030)方面的突出优点之外,汉信码还有哪方面的优点?

张成海:汉信码是目前惟一一个全面支持我国汉字信息编码强制性国家标准G B18030-2000《信息技术信息交换用汉字编码字符集基本集的扩充》的二维码码制,能够表示该标准中规定的全部常用汉字、二字节汉字、四字节汉字。同时在汉字信息编码效率方面,对于常用的双字节汉字采用12位二进制数进行表示,在现有的二维条码中表示汉字效率最高。除此之外,汉信码还具有以下优点:

极强抗污损、抗畸变识读能力。由于考虑了物流等实际使用环境会给二维条码符号造成污损,同时由于识读角度不垂直、镜头曲面畸变、所贴物品表面凹凸不平等原因,也会造成二维条码符号的畸变,汉信码在码图和纠错算法、识读算法方面进行了专门的优化设计,从而使汉信码具有极强的抗污损、抗畸变识读能力。现在汉信码能够在倾角为60度情况下准确识读,能够容忍较大面积的符号污损。因此汉信码特别适合于在物流等恶劣条件下使用。

识读速度快。为提高二维条码的识读效率,满足物流、票据等实时应用系统的迫切需求,汉信码在信息编码、纠错编译码、码图设计方面采用了多种技术手段,提高了汉信码的识读速度,目前汉信码的识读速度比国际上的主流二维条码 Data Matrix要高,因此汉信码能够广泛地在生产线、物流、票据等实时性要求高的领域中应用。

信息密度高。为提高汉信码的信息表示效率,汉信码在码图设计、字符集划分、信息编码等方面充分考虑了这一需求,从而提高了汉信码的信息特别是汉字信息的表示效率,当对大量汉字进行编码时,相同信息内容的汉信码符号面积只是Q R码符号面积的90%,是D at a M at r i x码符号的63.7%。因此,汉信码是表示汉字信息的首选码制。

另外,汉信码还具有信息容量大、纠错能力强、支持加密技术、图形美观等优势。

记者:汉信码的良好加密性能和抗污损性能,可以将照片、指纹、掌纹、签字、图章、声音、文字等可数字化的信息进行编码。是否可以让汉信码用于对安全性要求比较高的军队、政府等行业?目前在这些领域是否已经开始部署一些应用项目?

张成海:汉信码具有汉字表示能力强、编码范围广、信息容量大、抗污损、抗畸变能力强等优势,使得其在公文、证照等领域内应用前景十分广阔,我们在政府、军队等领域内都在进行应用推广工作,目前在政府公文传送领域,已经在辽宁省和福建省做试点应用。

记者:汉信码还在哪个领域的应用具有优势?中国物品编码中心在汉信码的应用推广上已经做了哪些工作?您认为汉信码推广应用的关键点在哪里?

张成海:汉信码在物流、库存管理、手机移动商务等领域都具有优势。过去几年,在证卡、税务单据等领域,编码中心做了许多二维码推广工作,当时只是使用国外产权的一些码制,现在汉信码已经推出,这些工作将在新的起点上来做。目前中国物品编码中心已经建立了6个汉信码应用试点,试点包括物流、铁路、库存管理、教育等领域。其中有两个试点达到10个以上扫描点,一万次以上扫描汉信码的规模。

汉信码推广应用要以应用方案研究、低成本设备开发与宣传推广并重,以需求为导向,调动设备制造企业的积极性,研发与移植相结合,开发更多的低成本、低价格的汉信码识读设备,同时加大宣传与推广力度,在行业应用和大众应用方面双管齐下,多领域、多地域、多角度推进汉信码应用。

文章来源:《中国自动识别技术》
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