数学建模社区-数学中国

标题: DIY系列之——某校图书证条形码制作 [打印本页]

作者: buguniaoo1991 时间: 2011-9-28 18:30
标题: DIY系列之——某校图书证条形码制作
DIY系列之——某校图书证条形码制作

小谷同学 2011/9/25

摘要

关键词：条形码

由于印刷质量问题和长期的使用，某些同学的读书证可能会产生读卡不灵敏现象。为了便于解决这些问题，本文给出某校图书证上条形码的编码规则，并给出由这些规则生成条形码的过程。最后本文对条形码在日常应用中可能出现的问题进行了分析，并提出相应的解决方案。

目录

1.某校图书证编码规则

2.条形码制作的过程

3.打印与测试

4.扩展应用

5.关于本例的一些思考

6.免责声明与使用注意事项

7.参考文献

8.附录

条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。有关条形码的更多资料参见文[1]。

在日常生活中，我们不可避免地要接触大量的条形码，其中最常见的就是图书证了。而某些同学的图书证经常丢失。此外，某些同学的图书证由于缺乏保护，会频繁出现录入不灵敏现象。于是在谴责图书证的印刷质量之余，动手DIY一张图书证，自己进行质量控制，则可以使其更加灵敏地识别，大大减少进入图书馆的时间，大大缩短借书时刷卡的时间，提高学习和工作效率。图书证中携带关键信息的就是条形码，于是DIY的重点也是如何得到对应的条形码。

1.某校图书证编码规则

由于所使用的编码方式不同，在了解常用编码规则(参见Internet)的基础上，必须通过对特定图书证的观察才可得出其特殊的编码规则。本文通过，对一种常见的图书证的观察，得出其编码规则如下：

①该条形码部分由两种不同宽度的黑白条组成，是一种类code39编码方式；我们假设宽条代表1，窄条代表0；并假设在最后多一个白色宽条，以便使黑白条码的个数相等，方便程序处理。

②图书证的白色条码都是一样的，分为以下三部分：

1)起始部分：10001；2)数据部分：13个01001；3)终止部分：10001，与起始码一致。

③图书证的黑色条码是携带学号信息的关键，分为以下三部分：

1)起始部分：00110；

2)中间部分：13个数字(即学号12位+图书证序号)，每个数字对应的代码如表一所示；

表一某校图书证号每个数字对应的代码

数字代码代码数字来源数字代码代码数字来源
1 10001  1：0001                   6 01100 6：0110
2 01001 2：0010                   7 00011 8：1000
3 11000 3：0011                   8 10010 9：1001
4 00101 4：0100                   9 01010 10：1010
5 10100 5：0101                   0 00110 12：1100

说明：每个数字由五个黑条组成，两宽三窄；代码前四位是数字的8421码的倒序，由于最多只能出现两个宽条，于是一次选取最多只出现两个1的8421码作为序号的代码；代码的最后一位用以校验，凑齐“两宽三窄”。

3)终止部分：00110，与起始部分以及数字0的代码都一致。

2.条形码的制作过程

黑色和白色可以用二值图像来表示，于是我们的关键是如何得到与条形码对应的二维矩阵。

定义窄条即代码0的像素宽度为w，宽条即代码1的像素宽度为2w(一般取w=1即可)；定义二维矩阵在黑色像素点处值是0，在白色像素点处值是1。此立即上得出与学号对应的条形码的二值图像的矩阵。

条形码效果如图所示(程序代码见附件所示)。

图一所得条形码效果图

3.打印与测试

有的制造商在批量打印图书证时不太用心，加上可能设备老旧，所以难免会使某些同学的图书证出现杂纹等印刷质量问题。

因此，在DIY的过程中，尽量采用分辨率较高的打印机。对于分辨率较低的打印机，通过修改程序，扩大条形码的宽度，也可打印出质量上乘的条形码(本文测试时采用HP Color LaserJet 2820彩色激光一体机)。

为了方便进行测试，本文打印出不同大小的条形码。

测试一：将其用透明胶带粘在硬纸板上。

结果令人遗憾，读卡机根本不识别。通过与图书证比较发现：

图书证正面的塑胶反射能力很弱，在灯光下几乎看不到灯在其上的虚像；而透明胶带的反射能力很强，可以地清楚灯地虚像。

测试二：找到原因后进行，将与原图书证同样的大小的条形码用胶水贴在硬纸片上，结果顺利该校图书馆通过门禁。We are in now!!

效果如图二所示。

图二打印效果图
测试三：用打印出的不同大小的条形码逐一进行测试，只有在一定的大小范围才可以通过测试。这说明了，条形码扫描器（注：本文使用的是全角度扫描器，其通过光学系统产生多条扫描线）是有一定的大小识别范围的。

4.扩展应用

为了达到逼真的效果，我们做出了图书证模板(MATLAB版)，该模板根据用户提供的证号、系部和姓名、照片、字体等信息，自动生成可供彩色打印的图书证如图三。

图三可供彩色打印的图书证

过后，我们会给出相应的网页版、C++版、VB版等等。

5.关于本例的一些思考

由相关文献，可知条码技术具有以下优点：

　　1)、输入速度快；

　　2)、可靠性高；

　　3)、采集信息量大；

　　4)、灵活实用；

5)、条码标签易于制作

6)、识别设备操作容易，不需要特殊培训；

7)、设备也相对便宜。

因此，在平时可以自己构造的加密的编码规则，利用现成的条形码扫描器，可以很快实现特定功能的组建嵌入式的或基于PC的条形码识别系统。

由本文看，尽管一维条形码在各个领域获得了广泛的应用，但其安全性值得商榷。于是，在安全性要求较高或者要求条形码携带更多信息的领域，人们普遍采用二维码。常见的二维码如图四所示（更多资料参照文[2]）。

图四：常见的二维码

6.免责声明与注意事项

版权所有，翻版必究。

技术在于交流。本文旨在交流条形码制作技术，并为个人制作提供质量较为上乘的图书证的方法，非经相关方面授权，严禁用于商业用途。有不法分子由此牟利而产生的法律责任，与本人无关。

任何单位或个人认为本文可能涉嫌侵犯其合法权益，应向本文作者提出书面权利通知，并提供身份证明、权属证明及详细侵权情况证明。作者在收到相关法律文件后，将会依法尽快删除本文中违反法律的内容。

7.
参考文献

[1]条形码—百度百科http://baike.baidu.com/view/13740.htm[2010-09-25]

[2]二维码—百度百科http://baike.baidu.com/view/132241.htm[2010-09-25]

8.
附录

相应的MATLAB程序代码如下（该程序经过简单修改，可以写成函数的形式，更方便地进行各种编码规则的条形码的生成）：

%barcode.m

%生成学号a对应的条形码

%2011/09/25 13：24 BY小谷同学

a='1234567890123';%学号，自行更改

Black_num=[1,0,0,0,1;0,1,0,0,1;1,1,0,0,0;0,0,1,0,1;1,0,1,0,0;

0,1,1,0,0;0,0,0,1,1;1,0,0,1,0;0,1,0,1,0;0,0,1,1,0];%数字编码

White_num=[0,1,0,0,1];%插入符的编码

%Black_SE='00110';

%White_SE='10001';White_M='01001';

barheight=30;%定义条形码的高度

barwidth=1;%定义条形码的像素宽度

%可以对特定长度的输入进行控制，本文规定长度为13

if length(a)~=13

error('图书证必须有13个数字');

end

barcode_SE=[0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,1];

%为方便，直接人工得出起始与终止部分的条形码

%也可以由程序生成.

total=length(a)*(7+7);

%条形码的总像素宽

%也可以不用求，因MATLAB提供的均是动态数组

s=1;%计数，记录

%由于利用for语句容易出现不可预料的错误

%大部分是数组的行标与列标的调用问题，于是采用while循环

%嵌套循环，得出数据部分

m=1;

while m<14

if a(m)=='0';

t=10;

%若为数字零，应该调用的下标是10

else

t=double(a(m)-48);

%由于输入是ascii字符，转换为整数需要减去30H，即48

end

n=1;%同样的while循环

while n<6

if Black_num(t,n)==0

barcode_M(s)=0;

s=s+1;

else

barcode_M([s,s+1])=[0,0];

s=s+2;

end

if White_num(n)==0

barcode_M(s)=1;

s=s+1;

else

barcode_M([s,s+1])=[1,1];

s=s+2;

end

n=n+1;

end

m=m+1;

end

bcode=ones(barheight,1)*[barcode_SE,barcode_M,barcode_SE];

%将一位矩阵拉宽，生成给定高度的条形码对应的二值图像的矩阵

bcode=bcode==1;%将数组转换为逻辑数组(Logic Array)

imshow(bcode)%显示所得到得条形码

%然后可以自行存贮得到的条形码

%然后用PS等工具得出具有自己特色图书证啦

作者: 孤独的修行者 时间: 2011-9-29 15:16
够强大！！！

作者: lszf 时间: 2011-9-29 20:04
强啊

作者: freedomfox 时间: 2011-9-29 20:36
很强大啊，
可惜首先我联想到的是可以用来制作假的书本条形码，用于还不见了的书，，我这是在犯罪吧？

作者: buguniaoo1991 时间: 2011-9-29 23:50

freedomfox 发表于 2011-9-29 20:36 ( s1 M4 N, I% m) @& }
很强大啊，3 Q' D5 ?" D0 D+ ^3 o
可惜首先我联想到的是可以用来制作假的书本条形码，用于还不见了的书，，我这是在犯罪吧？{:3_ ...

可以，不过你的学校肯定有记录，一旦发现，后果很严重的；
目前我想到是：
一、去周围学校的图书馆。
二、自己丢的图书证自己做一个一模一样的来。
三、将图片弄到手机上，然后用手机刷进图书馆，吸引眼球

四、将来毕业再回学校，再做一个图书证进图书馆

作者: 书呆子 时间: 2011-10-2 22:53
呵呵呵
。。

欢迎光临数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)