PDF417码

PDF417码是由留美华人王寅敬（音）博士发明的。PDF是取英文Portable Data File三个单词的首字母的缩写，意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成，如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块，则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17，所以称417码或PDF417码。

PDF417的结构 
由於PDF417的容量较大，除了可将人的姓名、单位、地址、电话等基本资料进行编码外，还可将人体的特徵如指纹、视网膜扫瞄、及照片等个人纪录储存在条码中，这样不但可以实现证件资料的自动输入，而且可以防止证件的伪造，减少犯罪。PDF417已在美国、加拿大、纽西兰的交通部门的执照年审、车辆违规登记、罚款及定期检验上开始应用。美国并同时将PDF417应用在身分证、驾照、军人证上。此外墨西哥也将PDF417应用在报关单据与证件上，从而防止了仿造及犯罪。

PDF417是一个公开码，任何人皆可用其演算法而不必付费，因此是一个开放的条码系统。PDF417的PDF为可携性资料档(Portable Data File)的缩写，取其条码类似一个资料档，可储存较多资料，且可随身携带或随产品走而得名(Paclidis, 1992)。正如其名，每一个PDF码的储存量可高达1,108个文数字(Bytes)，若将数字压缩则可存放至2,729Bytes。

每一个PDF417码是由3~90横列堆叠而成，而为了扫瞄方便，其四周皆有静空区，静空区分为水平静空区与垂直静空区，至少应为0.020寸，如图所示。

PDF417码的结构其中每一层都包括下列五个部份：

起始码。　 左标区：在起始码後面，为一指示符号字元。 　 资料区：可容纳1~30个资料字元。 　 右标区: 在资料区的後面，为一指示符号字元。 　 结束码：在横列之最右边。

除了起始码和结束码外，左标区、资料区和右标区的组成字元皆可称为字码 (Codeword)，每一个字码由17个模组(Modules)所构成，每一个字码又可分成4线条(或黑线)及4空白(或白线)，每个线条至多不能超过6个模组宽。每个417码因资料大小不同，其行数及每行的资料模组数与字码数都可以从1至30不等。字码的组成如图所示。

PDF417的尺寸

也因为符号的组合较有弹性，每一个PDF417条码可因应不同的实体设备印成不同的长宽比例与密度，以适应印刷条件及扫瞄条件的要求。其中每个模组宽X是PDF417码中最重要的尺寸之一，X值的最小限制为0.0075英寸(约0.191mm)，在同一个条码符号中，X的值是固定不变的。

PDF417的最小高度与长度可由下列算式算出：　W＝ (17C＋69)X＋ 2Q　　H ＝ R ×Y＋ 2Q

其中：

W= 条码宽度，H=条码高度，X=条码模组宽，Y=层数；　C=每层符号字元的总数(含左右标区)，R=层高，Q=静空区大小

PDF417码的特点

1. 信息容量大

PDF417码除可以表示字母、数字、ASCII字符外，还能表达二进制数。为了使得编码更加紧凑，提高信息密度，PDF417在编码时有三种格式：

* 扩展的字母数字压缩格式 可容纳1850 个字符；

* 二进制 / ASCII格式 可容纳1108 个字节；

* 数字压缩格式 可容纳2710 个数字。

2. 错误纠正能力 一维条码通常具有校验功能以防止错读，一旦条码发生污损将被拒读。而二维条码不仅能防止错误，而且能纠正错误，即使条码部分损坏，也能将正确的信息还原出来。

3. 印制要求不高 普通打印设备均可打印，传真件也能阅读。

4. 可用多种阅读设备阅读 PDF417码可用带光栅的激光阅读器，线性及面扫描的图像式阅读器阅读。

5. 尺寸可调以适应不同的打印空间。

6. 码制公开 已形成国际标准，我国也已制定了417码的国标。

PDF417的纠错功能

二维条码的纠错功能是通过将部分信息重复表示（冗余）来实现的。比如在PDF417码中，某一行除了包含本行的信息外，还有一些反映其它位置上的字符（错误纠正码）的信息。这样，即使当条码的某部分遭到损坏，也可以通过存在于其它位置的错误纠正码将其信息还原出来。

PDF417的纠错能力依错误纠正码字数的不同分为0~8共9级，见图4，级别越高，纠正码字数越多，纠正能力越强，条码也越大。当纠正等级为8时，即使条码污损50%也能被正确读出。

PDF417的几种变形

PDF417还有几种变形的码制形式：

* PDF417截短码 在相对"干净"的环境中，条码损坏的可能性很小，则可将右边的行指示符省略并减少终止符。

* PDF417微码 进一步缩减的PDF码。

* 宏PDF417码 当文件内容太长，无法用一个PDF417码表示时，可用包含多个（1~99999个）条码分块的宏PDF417码来表示。

PDF417的错误纠正能力

　　PDF417的一个重要特性是其自动纠正错误的能力较高，不过PDF417的错误纠正能力与每个条码可存放的资料量有关，PDF417码将错误复原分为9个等级，其值从0到8，级数愈高，错误纠正能力愈强，但可存放资料量就愈少，一般建议编入至少10%的检查字码。资料存放量与错误纠正等级的关系如表1所示。表2则建议不同的字数所适用的错误纠正等级。

表1 可存放资料量与错误纠正等级对照表

错误纠正等级	纠正码数	可存资料量(位元)
自动设定	64	1024
0	2	1108
1	4	1106
2	8	1101
3	16	1092
4	32	1072
5	64	1024
6	128	957
7	256	804
8	512	496

表2 PDF417的建议错误纠正等级

资料字码数	错误纠正等级
1~40	2
40~160	3
161~320	4
321~863	5

　　 如前所述，错误纠正等级涉及拒读错误(E错误)与替代错误(T错误)两种错误类型。无论使用哪一种条码机都有一定的精密度极限，造成线条和空白的宽度与理想宽度间必有偏差存在，条码扫瞄设备能够读出解码演算法所允许范围内的不精确条码符号，目前标准中规定X的值最小为0.0075英寸(约0.191mm)，此一限制同时反映出目前标准设备的技术现状。综合本节所讨论，PDF417的特性如表3所示。

表3 PDF417的特性

项目	特性
可编码字元集	8位二进制资料，多达811800种不同的字元集或解释
类型	连续型，多层
字元自我检查	有
尺寸	可变 高：3~90层 宽：1~30栏
读码方式	双向可读
错误纠正字码数	2~512个
最大资料容量	安全等级为0， 每个符号可表示1108个位元

PDF417条码的标准化现状

自Symbol公司1991年将PDF417作为公开的系统标准后，PDF417条码为越来越多的标准化机构所接受。如：

AIM——1994年被选定为国际自动识别制造商协会（AIM）标准；

ANSIMH10.8——1996年美国标准化委员会(ANSI)已将PDF417条码做为美国的运输包装的纸面EDI的标准；

CEN——1997年欧洲标准化委员会(CEN)通过了PDF417的欧洲标准；

国际标准化组织(ISO)与国际电工委员会(IEC)的第一联合委员会第三十一分委员会正在起草PDF417二维条码标准；

中国——PDF417二维条码已列为95期间的国家重点科技攻关项目。1997年12月PDF417条码国家标准《四一七条码》已经正式颁布；

AIAG/ODETTE——1995年北美和欧洲汽车工业组织已将PDF417选定为各种生产及管理/纸面EDI的标准；

AAMVA——1995年美国机动车管理局将PDF417选定为所有驾驶员及机动车管理的二维条码应用标准。美国一些州、加拿大部分省份已经在车辆年检、行车证年审及驾驶证年审等方面，将PDF417选为机读标准；

TCIF——美国工业论坛已将PDF417列为重要电讯产品的标识标准；

EDIFICE——欧洲负责EDI及条码在电子工业方面应用的工业组织已将PDF417定为管理/纸面EDI应用标准，并列入运输标识条码标签应用指南；

巴林——已将PDF417定为身份证的机读标准，最近还将有一些国家陆续在身份证上选用PDF417二维条码；

美国国防部在其新的军人身份证上采用PDF417条码作为机读标准，将照片及紧急医疗信息编入条码，大约16,000,000多张军人卡已在700多个世界各地的美军基地投入使用。另外，美国国防部还将PDF417条码作为后勤管理和纸面EDI应用标准。