二维码Data Matrix简介及在VS2010中的编译

Data　Matrix 二维条码原名Datacode，由美国国际资料公司(International Data Matrix, 简称ID Matrix)于1989年发明。Data-Matrix二维条码是一种矩阵式二维条码。

Data Matrix符号由规则排列的深浅色正方形模块构成，每个正方形模块就是一个基本单元，每个基本单元又被编码为一比特的数据。数据区的四周是探测图形，用于条码符号定位和确定条码结构信息。探测图形的四周是空白区，用以将条码符号与背景分离。

探测图形是一个模块的宽度，是数据区的边界，其中全部由深色模块组成的两条邻边构成了一个“L”形实线边缘，“L”对面由交替的深浅模块组成的两条邻边又构成了虚线边缘。探测图形主要用于限定符号的单元结构，也可用于确定符号的物理尺寸，以及解决符号定位和失真等问题。

数据区是由多个正方形深浅模块所组成的正方形区域，信息储存方式是深浅模块的不同排列组合．以二进制码方式来编码数据，因此计算机可直接读取。深色模块代表“1”，浅色模块代表“0”，再利用成串的特定排列的深浅模块来描述码字信息，再排列成一个矩阵式符号，最终形成Data Matrix条码。

因此，任意Data Matrix符号可以由四个部分构成：探测图形中“L”形的两条实线边缘、探测图形中“L”形对面的两条虚线边缘、被探测图形包围的数据区、条码符号四周的一个模块宽度的空白区。

Data Matrix条码编码是将物品信息转化成为数据码字流，用二维条码符号来表示实现。允许输入数据信息多样，可以是数字和字母，可以是常规的文字、字符信息，还可以是多媒体信息，如声音、图片、指纹等。

Data Matrix分为ECC 000-140和ECC 200两个大类，ECC 000-140具有四个等级的卷积纠错功能，ECC 200则通过Reed—Solomon纠错算法计算纠错码，根据符号的不同尺寸得到不同的纠错码。两类符号的外形区别在于，ECC 000-140符号的右上角为深色模块(仅为奇数)，尺寸从9*9至49*49。ECC 200符号的右上角为浅色模块(仅为偶数)，尺寸从10*10至144*144，若为长方形则从8*18至16*48。ECC 200应用较多。

Data Matrix编码包括三个部分：一是将数据信息流通过最优的编码规则转换成数据码字；二是根据Reed-Solomon算法以及响应的纠错要求，在数据码字的基础上生成纠错码字，数据码字加上纠错码字及可能需要的若干填充字符，构成编码后的码字流；三是将按照标准模板将单元模块放置到矩阵中，并加入探测图形，生成Data Matrix二维矩阵码符号。

Data Matrix二维条码图像的识别主要包括图像预处理、条码定位、采样解码。

Data Matrix条码图像预处理：首先对采集到的彩色图像灰度化；然后对灰度图像进行滤波去噪；选取适当的阈值进行图像二值化；最后进行边缘提取。

条码定位：区域初定位、边缘检测、旋转校正、精确提取、条码分割(网格)。

Data Matrix条码解码识别：根据采样网格，将深浅模块转换为“1”、“0”矩阵；去除探测图形，提取出数据区，并得到条码尺寸和版本信息；调用模块放置矩阵恢复正确顺序的码字流；再确定数据码字和纠错码字，并进行条码数据的检错纠错；最终恢复原始数据，正确解码输出。

Data Matrix核心库它的license是BSD，详细介绍见主页http://www.libdmtx.org/  。

下面详细介绍Data Matrix在VS2010中编译过程：

1.  从http://sourceforge.net/projects/libdmtx/下载其稳定版本libdmtx-0.7.4；

2.  新建一个libdmtx静态库工程，将/libdmtx-0.7.4目录下相应的.h、.c文件加入到此工程中；

3.  对源代码进行调整：(1)、将dmtx.h和dmtxstatic.h两个头文件分别包含到每个.c文件中；(2)、对于错误C2129，处理办法是将声明和实现中的“static”关键字都去掉；(3)、将float.h、stdio.h、limits.h、assert.h、math.h文件加入到dmtx.h中；(4)、将CHKERR、CHKSCHEME、CHKSIZE、CALLBACK_MATRIX等的定义从dmtxencodescheme.c中拷贝到dmtx.h中；(5)、注释掉dmtx.c文件中包含的.c文件；(6)、将文件中的snprintf函数用sprintf_s函数替代；

4. 新建barcodetest控制台工程，对libdmtx库进行简单测试，相关文件代码如下(代码参考/libdmtx-0.7.4/test/simple-test/simple_test.c)：

stdafx.h:

#pragma once

#include "targetver.h"

#include <stdio.h>

#include "../../src/datamatrix/libdmtx-0.7.4/dmtx.h"

stdafx.cpp:

#include "stdafx.h"

#ifdef _DEBUG
	#pragma comment(lib, "../../../lib/dbg/x86_vc10/libdmtx[dbg_x86_vc10].lib")
#else
	#pragma comment(lib, "../../../lib/rel/x86_vc10/libdmtx[rel_x86_vc10].lib")
#endif

barcodetest.cpp:

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <assert.h>
#include <string>

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	size_t          width, height, bytesPerPixel;
	string str = "中国[email protected]#$！";
	string dst;
	unsigned char  *pxl;
	DmtxEncode     *enc;
	DmtxImage      *img;
	DmtxDecode     *dec;
	DmtxRegion     *reg;
	DmtxMessage    *msg;

	//fprintf(stdout, "input:  \"%s\"\n", str);
	cout<<"str : "<<str<<endl;

	/* 1) ENCODE a new Data Matrix barcode image (in memory only) */
	enc = dmtxEncodeCreate();
	assert(enc != NULL);
	//dmtxEncodeDataMatrix(enc, strlen(str), str);
	dmtxEncodeDataMatrix(enc, strlen(str.c_str()), (unsigned char*)str.c_str());

	/* 2) COPY the new image data before releasing encoding memory */
	width = dmtxImageGetProp(enc->image, DmtxPropWidth);
	height = dmtxImageGetProp(enc->image, DmtxPropHeight);
	bytesPerPixel = dmtxImageGetProp(enc->image, DmtxPropBytesPerPixel);

	pxl = (unsigned char *)malloc(width * height * bytesPerPixel);
	assert(pxl != NULL);
	memcpy(pxl, enc->image->pxl, width * height * bytesPerPixel);

	dmtxEncodeDestroy(&enc);

	/* 3) DECODE the Data Matrix barcode from the copied image */
	img = dmtxImageCreate(pxl, width, height, DmtxPack24bppRGB);
	assert(img != NULL);

	dec = dmtxDecodeCreate(img, 1);
	assert(dec != NULL);

	reg = dmtxRegionFindNext(dec, NULL);
	if(reg != NULL) {
		msg = dmtxDecodeMatrixRegion(dec, reg, DmtxUndefined);
		if(msg != NULL) {
			/*fputs("output: \"", stdout);
			fwrite(msg->output, sizeof(unsigned char), msg->outputIdx, stdout);
			fputs("\"\n", stdout);*/
			dst = string(reinterpret_cast<const char*>(msg->output));
			dmtxMessageDestroy(&msg);
		}
		dmtxRegionDestroy(&reg);
	}

	cout<<"dst : "<<dst<<endl;

	dmtxDecodeDestroy(&dec);
	dmtxImageDestroy(&img);
	free(pxl);

	cout<<"ok!"<<endl;
	return 0;
}