CN110447036A - 具有动态环境数据的二维条形码系统、方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于将预印制信息与编码后的传感器信息一起组合在二维条形码中的方法、系统和设备。传感器信息可以关于环境、物理或生物性质，并记录环境或生物条件状态的累积变化，所标示产品暴露于该环境或生物条件。采用了传感器染料化学物质，其响应于环境条件的发生而经历连续的化学或物理状态变化。连续变化发生在初始状态和结束状态之间，造成嵌入在传感器增强型二维条形码内的传感器染料的颜色状态发生变化，对传感器数据信息进行编码。在条形码解码期间，传感器信息利用纠错特征得以复原。

Description

具有动态环境数据的二维条形码系统、方法和设备

优先权声明

本申请要求2017年3月20日提交的美国申请第15/464,207号的优先权。

背景技术

条形码是数据的一种光学机器可读表示。二维(2D)条形码(例如，数据矩阵或QR码)是一种用条状编码表示信息的二维方式。与一维(即线性)条形码(例如，39码或128码)相比，黑白2D条形码每单位面积可以表示更多的数据。条形码有许多用途，包括记录库存、跟踪交货、将产品与定价文件进行匹配，以及向用户提供信息。对于某些系统，从条形码复原数据对系统来说可能是至关重要的。许多二维条形码技术提供强大的纠错功能，通常，使用多个链接条形码或大尺寸条形码可以提高数据复原能力。然而，在很多情况下，可用于条形码的空间可能会受到限制。此外，可以根据目前公开的方式改进当下的条形码技术。

发明内容

本发明提供了一种新颖的、具有创造性的系统、方法和设备，用于提供和读取包括动态环境数据的2D条形码，其中，这种条形码的若干模块可以响应于环境条件连续地(对比于按步长)改变颜色状态。在本发明的一个示例性方面中，一种传感器增强型二维条形码包括基底、设置在基底上的第一层，以及设置在基底上的第二层。第一层包括传感器染料区域，其包括具有化学物质的传感器染料，所述化学物质被配置为响应于环境条件的发生，经历初始状态和结束状态之间连续的化学或物理状态变化，从而导致传感器染料的颜色状态发生改变。该种颜色状态指示暴露于该种环境条件。第二层包括二维纠错条形码符号，其包括多个处于恒定颜色状态的模块。这些模块可选择性地为方形、矩形或圆形。

根据本发明的另一个示例性方面，一种制品包括：药品、生物产品、食品、化学治疗或疫苗产品；容纳所述药品、生物产品、食品、化学治疗或疫苗产品的容器；以及设置在所述容器上面或所述容器中的传感器增强型二维条形码符号，优选方式是应用于所述容器的外表面。

根据本发明的另一个示例性方面，一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法包括对传感器增强型二维条形码符号的图像进行光学扫描，获取图像中像素的颜色值。然后，构造包含传感器增强型二维条形码符号中颜色值的扫描像素图，并对扫描像素图中的像素进行处理，给每个像素分配一个进制颜色值，形成二进制化像素图。识别并解码二进制化像素图中的二维条形码符号，以复原符号码字序列。接下来，从符号码字序列中复原底层数据码字，优选是通过对符号码字序列进行纠错处理进行复原。处理数据码字以识别传感器染料区域中的条形码模块，并确定传感器染料区域中条形码模块的平均颜色值。处理传感器染料区域的平均颜色值，以确定扫描时入射光的反射率百分比。

根据本发明的另一个示例性方面，一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法包括对传感器增强型二维条形码符号的图像进行扫描，获取图像中每个像素的灰度值。然后，构造传感器增强型二维条形码符号中像素的灰度像素图。接下来，该方法包括处理灰度像素图中的像素，给每个像素分配一个二进制颜色值，形成二进制化像素图。另外，对二进制化像素图中的二维条形码符号进行识别和解码，以复原符号码字序列。然后，利用对符号码字的纠错处理，从符号码字序列复原底层数据码字。处理数据码字，以识别传感器染料区域中的条形码模块。然后，确定传感器染料区域中的条形码模块的平均灰度值，并且处理传感器染料区域的平均灰度值以确定扫描时入射光的反射率百分比。

所公开的系统、方法和设备的其他特征和优点将在下文中和附图中进行描述，并由此而变得清楚明白。

附图说明

图1A是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的条形码数据的一个示例数据结构的块状图。

图1B是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的编码后数据的一个示例数据结构的块状图。

图1C是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的内容数据的一个示例数据结构的块状图。

图1D是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的基准数据的一个示例数据结构的块状图。

图1E是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的有效负载数据的一个示例数据结构的块状图。

图2A是根据本发明一个示例实施例的示例2D条形码。

图2B是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的基准数据的一个示例。

图2C是根据本发明一个示例实施例的示例2D条形码。

图2D是根据本发明一个示例实施例，2D条形码的基准数据的一个示例。

图3A是根据本发明一个示例实施例的2D条形码的表示。

图3B是根据本发明一个示例实施例的2D条形码的表示。

图3C是根据本发明一个示例实施例的2D条形码的表示。

图3D是根据本发明一个示例实施例的2D条形码的表示。

图4包括示出根据本发明一个示例实施例用于提供2D条形码的示例过程的流程图。

图5是示出根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制2D条形码的流程图。

图6A是根据本发明一个示例实施例，静态数据集合和动态数据集合的文本表示。

图6B是根据本发明一个示例实施例，被编码为二进制信息模块的文本动态数据的示例。

图6C是示出根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制2D条形码的流程图。

图6D是示出根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制2D条形码的流程图。

图7包括示出根据本发明一个示例实施例用于提供2D条形码的示例过程的流程图。

图8是示出根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制部分2D条形码的流程图。

图9包括示出根据本发明一个示例实施例用于提供2D条形码的示例过程的流程图。

图10A是根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制的示例信息模块集合的块状图。

图10B是根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制的示例信息模块集合的块状图。

图10C是根据本发明一个示例实施例使用用于提供2D条形码的示例过程印制的示例信息模块集合的块状图。

图11包括示出根据本发明一个示例实施例用于提供2D条形码的示例过程的流程图。

图12包括示出根据本发明一个示例实施例用于读取2D条形码的示例过程的流程图。

图13包括示出根据本发明一个示例实施例用于读取2D条形码的示例过程的流程图。

图14是根据本发明一个示例实施例的2D条形码提供系统的块状图。

图15A是根据本发明一个示例实施例的2D条形码读取系统的块状图。

图15B是根据本发明一个示例实施例的2D条形码读取系统的块状图。

图16是根据本发明一个示例实施例，对数据“1234567890”进行编码的14×14数据矩阵符号的块状图。

图17是根据本发明一个示例实施例，用于14×14数据矩阵符号的码字和犹他(utach)布置以及位图矩阵的图示。

图18是根据本发明一个示例实施例，一个10×10数据矩阵位图内的一般性码字布置的示意图。

图19是根据本发明一个示例实施例，在所有实际尺寸的数据矩阵符号中不变的犹他布置的块状图。

图20是根据本发明一个示例实施例，在一个16×16数据矩阵符号内的14×14位图和犹他布置的表示。

图21是根据本发明一个示例实施例，用于GS1 AI(90)串中的犹他和15个BCH(15,5,7)编码位的布置的表示。

图22是根据本发明一个示例实施例，使用W->X型传感器染料化学物质和编码GS1AI(90)串的16×16数据矩阵的块状图。

图23是根据本发明一个示例实施例，图7中犹他1-7的细节。

图24是根据本发明一个示例实施例，图7中16×16数据矩阵的块状图，其具有未激活的套印传感器染料模块。

图25是根据本发明一个示例实施例，使用X->B型传感器染料化学物质和编码GS1AI(90)串的16×16数据矩阵的块状图。

图26是根据本发明一个示例实施例，图25中犹他1-7的细节。

图27是根据本发明一个示例实施例，图25中16×16数据矩阵的块状图，其具有未激活的套印传感器染料模块。

图28是根据本发明一个示例实施例，对表8中示出4×4框区的数据进行编码的16×16数据矩阵的细节。

图29是根据本发明一个示例实施例，使用表8中的数据编码的底层16×16数据矩阵的块状图。

图30是根据本发明一个示例实施例，图29中具有套印的4×4白色框的16×16数据矩阵的块状图。

图31是根据本发明一个示例实施例，图30中示出了套印和激活的传感器染料斑的16×16数据矩阵的块状图。

图32A是根据本发明一个示例实施例的26×26数据矩阵的块状图，其中不变空间中的传感器染料斑处于初始状态和结束状态之间的第一中间状态。

图32B是根据本发明一个示例实施例的26×26数据矩阵的块状图，其中不变空间中的传感器染料斑处于第二中间状态。

图33是根据本发明一个示例实施例，传感器染料斑的反射率R(t)随等效曝光时间(t)变化的曲线。

图34是根据本发明一个示例实施例的条形码读码器显示的第一表示。

图35是根据本发明一个示例实施例的条形码读码器显示的第二表示。

具体实施方式

先前的方法是使用一维(线性或1D)条形码，这些条形码变得不可读或随刺激而变化。值得注意的是，Varcode Ltd.提供的FreshCode智能条形码标签。见：http://www.varcode.com/portfolio_item/freshcode/。

已经有多种1D条形码专利申请，包括Nemet等人的US20140252096A1。虽然已经一般性地描述了将环境测量结果组合到1D条形码的数据值中，但是适用于1D条形码的技术似乎不适用于需要进行环境监测的二维(2D)条形码。

1D条形码占用的面积限制了它们在空间要求严格的应用场合中的实用性，例如，使用单元应用场合(unit of use applications)、小瓶等。使用高密度编码技术的二维条形码，例如数据矩阵，在实践中可以具有比表示相同数据的1D条形码小约30倍以上的编码面积。

先前涉及2D条形码的应用尚未解决环境监测问题，而是关注高密度信息存储，这些信息是静态的，并且对诸如温度、时间、时间-温度积(time-temperature product)、冷冻、核辐射、有毒化学品等环境因素不敏感。

一些解决方案解决了具有两个数据集合的情况，第一/第二或隐蔽/公开数据集合，从而第二信息集合被存储到条形码的冗余空间中，并且可以用传统读码器读取，或者使用第二读码器或其他解密方法独立读取。虽然这些包括第二/隐蔽数据的解决方案解决了诸如安全和真实性等问题，但没有一个解决了数据呈动态的环境监控问题。Porter等人的待审美国专利申请第20130015236A1号“High-value document authentication systemand method”及其中所包含的参考文献，描述了第一和第二信息集合，以及针对文档真实性的应用。

其他解决方案解决了多个数据集合，第一/第二/第三集合等，从而不同的数据集合(第二集合、第三集合等)逐步地存储覆盖先前集合。可以递增地添加多个信息集合，例如，通过使用不同颜色模块印制在先前集合上，然后利用被配置为解释各种颜色模块的读码器解密数据，来递增地添加多个信息集合。参见例如Simske等的US20140339312A1。这些解决方案逐步地一次一层地引入静态数据，解决了与跟踪、追溯、检查、质量保证有关的问题，但与动态环境数据无关。

本发明中描述的一些示例实施例提供了一种独特方式，将预印制数据与编码后的传感器信息一起组合在介质上的二维条形码中。取决于实际计划的传感器用途，预印制数据和编码后的传感器信息可以在单一一个步骤中进行组合，或者编码后的传感器信息可以在第二步骤中动态地添加到预印制数据。

在所感测的性质是环境、物理或生物学性质情况下，可以采用传感器染料化学物质。所感测性质的特定条件引起化学物质激活或物理状态变化，导致传感器染料颜色状态的变化。颜色状态的变化导致传感器数字化信息按照传感器增强型二维条形码内的传感器染料模块图案的形式显露出来。当使用在用二维条形码符号规范的标准读数扩展和纠错算法读取条形码时，传感器数字化信息得以复原。

在另一个示例中，传感器染料可具有配置成经历连续化学或物理状态变化的化学物质。例如，传感器染料可以在初始状态和结束状态之间连续变化，引起传感器染料颜色状态的变化。在一个实例中，传感器染料可具有基于暴露于时间和温度而连续改变颜色的化学成分(例如，传感器染料斑的当前颜色状态是累积的暴露于环境条件的结果)。例如，对于在高于15℃的温度下快速变质的产品，即使产品目前处于远低于15℃的温度，传感器染料斑颜色变化也可能表明短时间暴露于此温度。由于传感器染料化学物质的累积性质，传感器染料从初始状态到结束状态连续地改变颜色，使得可以在供应链中的任何点获得产品性质，例如剩余产品寿命。

环境传感器的示例包括：温度监测器，其既可以测量累积热暴露，也可以测量超过设定的高温或低温阈值；时间、时间-温度积、核辐射暴露监测器；气体或湿度暴露监测器，每种监测器都可测量超过累积暴露阈值或瞬时阈值。医疗传感器的示例包括记录患者温度计；测定诸如黄曲霉毒素或肉毒杆菌毒素等生物毒素水平的试验；并包括比色免疫测定法，用于感测诸如朊病毒等生物制剂或诸如感染性细菌等生物有机体的存在。

图1A、图1B、图1C和图1D中分别示出了二维(2D)条形码一个示例数据结构100的块状图、2D条形码编码后数据的一个示例数据结构的块状图、2D条形码内容数据的一个示例数据结构的块状图、以及2D条形码基准数据的一个示例数据结构的块状图。2D条形码包括编码后数据104和基准数据106。编码后数据104可包括内容数据108以及格式和版本数据110。内容数据108可包括有效负载数据112、填充数据114、错误检测和纠正数据116以及剩余空间118。格式和版本数据110提供解码内容数据108所需的信息。例如，格式和版本数据110可以包括掩码信息。基准数据106是识别正在使用哪个协议所需的数据，使读码器能够对2D条形码进行定位和扫描。基准数据106可以包括对准数据124、寻像器(finder)数据126、时序数据128、定位数据130和方向数据132。有效负载数据可包括静态数据134和动态数据136。例如，如图2A、2B、2C和2D所示(下面会更详细讨论)，定位数据130可以包括位置块138或定位模块，寻像器数据126可包括寻像器图案142或寻像器模块。另外，对准数据124可包括对准块146。时序数据128可以包括时序图案148。基准数据106还可以包括分隔符、识别模块和方向模块。

图2A和图2C示出了示例2D条形码，图2B和图2D示出了其相应的基准数据106以及格式和版本数据110。图2A包括2D条形码156(例如，数据矩阵)的所有编码后数据104和基准数据106。图2B仅示出2D条形码156的基准数据106。例如，包括寻像器图案142和时序图案148的基准数据106包围2D条形码156的内容数据108。图2C包括2D条形码158(例如，QR码)的所有编码后数据104和基准数据106。图2D仅示出2D条形码158的基准数据106。例如，基准数据106可以包括位置块138、对准块146和时序图案148。

图3A和图3B示出了2D条形码156的表示。图3C和图3D示出了2D条形码158的表示。每个2D条形码的表示都示出了基准数据区域160和编码后数据区域162。编码后数据区域162可包括静态数据134、动态数据136以及错误检测和纠正数据116。2D条形码156也可以包括多个未使用的位，这些位可以不用于编码后数据104，或不用于提供基准数据106。2D条形码158可包括剩余空间118，其可以包括多个未使用的位。

这里描述的一些示例采用数据矩阵，但是应当理解，通过改变上述方法以符合适用的2D条形码标准，可以采用具有其他二维条形码方案的类似方法。数据矩阵是一种二维纠错条形码符号，是按照ISO/IEC 16022“Information technology–automaticidentification and data capture techniques–Data Matrix barcode symbologyspecification”形成的。ECC 200数据矩阵符号规范利用Reed-Solomon纠错技术，从遭受有限次意外损坏或故意改变的符号中复原编码后数据。这里提到的所有数据矩阵都是ECC200符号类型，可以是方形或矩形形状，分别由行数和列数来标识。

数据在数据矩阵中被编码为8位码字序列或若干符号字符值。码字可以包含数据或Reed-Solomon纠错(RSEC)校验字符值。应当理解，这里描述的一般方法可以使用其他码字大小、其他数据布局和其他形式的纠错码，仅仅被描述为示例的正是这种通用的数据矩阵。

每个模块都是矩阵中的一个可视单元，包括用于编码一位数据的数据矩阵符号。每个模块的颜色标称为黑色或标称为白色。模块矩阵是二进制位图矩阵的视觉表现形式，由寻像器图案围起来的符号面积所包含。寻像器图案可以是沿着符号模块矩阵的两个边缘连接起来的实线形成的“L”，沿着该符号的相对边缘具有交替的白色和黑色模块图案。见图16。应当理解，在其他条形码符号规范中，可以采用其他寻像器图案。

图16示出了对数据“1234567890”进行编码的14×14方形数据矩阵320。该数据矩阵具有两个部分：形成“L”的寻像器图案，“L”由沿着该符号的两个边缘连接起来的实线312a和312b形成，沿着该符号的相对边缘具有白色和黑色模块322a和322b的交替图案。在寻像器图案的里面，符号码字按照12×12模块矩阵330的形式进行编码。

14×14数据矩阵320的12×12模块矩阵330的详细结构在图17中被示为位图矩阵200。一个14×14数据矩阵包含18个码字，每个码字由对应于该码字的8个位的8个模块组成，称为“犹他(utach)”。12×12位图矩阵显示出14×14数据矩阵中所有18个码字的布局。

“犹他”是用于编码1个码字的8个模块的排列。它可以被排列成单个的连接组，其图案常常为犹他州的形状，或者可以被形成为两个由相连模块形成的子组，这两个子组跨越两个图案分开。对码字9编码的连续犹他270显示出连续犹他内的典型位排列。相反，码字4的犹他由两个小子组组成：位于位图矩阵200顶部对位4.3到4.8进行编码的子组272a，以及位于位图矩阵底部对位4.1和4.2进行编码的子组272b。

图18中示出了在10×10数据矩阵位图矩阵300内的码字犹他布置的一般布局。迹线310示出了用于将码字犹他布置在位图矩阵内的一种整体方法。在比较图17和图18时，请注意下述位的布置：

犹他2的全部位

犹他3的位3.6-3.8

犹他4的位4.3-4.8

犹他5和6的全部位

这些位的位置相对于数据矩阵符号的左上角(ULC)处于相同位置。根据ISO/IEC16022标准附件F.3，所有方形数据矩阵符号(最大为26×26)和所有矩形数据矩阵符号，这些位的位置就其相对于每个数据矩阵符号ULC的布置来说是不变的。这些位的位置定义了数据矩阵符号的“不变位图”。应当理解，其他条形码标准可以具有不同的不变位图。在图19中，不变位图410被示出位于数据矩阵符号405的ULC中。为了定义术语，在使用传感器模块进行增强之前所印制的数据矩阵符号，被称为“底层数据矩阵符号”；其码字序列被称为“底层符号码字序列”，对“底层数据码字及其RSEC纠错码字”进行编码。应当理解，取决于所采用的特定类型的纠错技术，其他符号规范具有它们自己的底层符号、底层码字序列、底层数据码字和纠错码字。

图4包括提供2D条形码的一个示例过程400的流程图。虽然过程400是参考图4中所示的流程图进行描述的，但是，应当理解，可以使用许多其他方法执行与过程400相关联的动作。例如，可以改变这些块中许多块的顺序，可以间歇地重复或连续地执行许多块，可以将某些块与其他块组合，所描述的块中许多块是可选的或者可以只是偶然地执行。

示例性过程400可以起始于确定有效负载数据集合112，该有效负载数据集合112包括静态数据集合134和动态数据集合136(块402)。例如，静态数据集合134可以包括产品的序列号、单号(lot number)、批号(batch number)和阈值暴露温度(例如，30℃)。另外，动态数据集合136可以包括当由读码器解码时通知用户产品是否超过阈值暴露温度的信息。接下来，生成包括编码型式的静态数据集合的2D条形码，并且该2D条形码包括冗余空间(块404)。在一个示例实施例中，冗余空间可以包括多个未使用的位、填充区域和/或错误检测和纠正区域(例如，剩余空间118)。另外，冗余空间可以包括格式信息区域、版本信息区域和/或基准数据区域。此外，冗余空间可以包括所有剩余空间和/或所有所述多个未使用位。另外，冗余空间可以包括填充数据的一部分，或者可以包括所有填充数据。冗余空间还可以包括内容数据的一部分、基准数据的一部分，或者，各种部分的组合以及/或者内容数据和基准数据中包括的所有数据。接下来，将冗余空间的至少一部分指定为动态区域，其适于存储动态数据集合136(块406)。接下来，使用静态墨水印制2D条形码，使用动态墨水在动态区域上印制编码型式的动态数据集合，动态墨水响应于至少一个环境变化而改变状态，使得动态数据集合136处于多个状态中的一个状态下(块408)。在一个示例实施例中，动态数据集合136可由2D条形码的读码器读取，并且当动态数据集合136处于该多个状态中的每一个状态下时，静态数据集合134可由2D条形码的读码器读取。在一个示例性实施例中，动态墨水可对环境因素敏感，环境因素例如有温度、时间、时间和温度、冷冻、辐射、有毒化学品，或这些因素的组合，等等。在一个示例性实施例中，墨水可以是热致变色墨水。例如，动态墨水可以是水基不可逆热致变色墨水，其被设计为在40℃下从白色永久性地变为黑色。另外，热致变色墨水可以是可逆的。例如，可逆热致变色墨水可以是液晶墨水或无色染料墨水(示例包括QCR Solutions Reversible Thermochromic Inks和H.W.Sands Corporation的墨水)。在一个示例实施例中，墨水可以是光致变色墨水，其既可以是可逆的，也可以是不可逆的。例如，动态墨水可以基于暴露于UV光而改变状态。另外，墨水可以是对时间和温度敏感的墨水(示例包括OnVu指示剂)。动态墨水可以从深颜色变为浅颜色，可以从浅颜色变为深颜色，可以改变透明度或不透明度的大小，以及/或者，可以改变反射率或吸收率的大小，或者，可以改变可由读码器在一种以上状态下读取的任何其他合适特性。另外，动态墨水可以在初始颜色状态到结束颜色状态的范围之间连续变化。例如，动态墨水可以从浅色变为深蓝色，作为替代方案，可以由读码器将其转换为连续“灰度”上的值。所述灰度(其不一定非是纯粹的灰色，而是可以是某种色相的连续色调)通过利用以下形式的公式将每个像素的R、G和B值简化为单个灰度值而得以确定：

灰度值＝(aR+bG+cB)/K

其中，{a，b，c}表示像素中每个sRGB颜色的相对贡献，K是比例因子。另外，动态墨水或传感器染料斑可以连续地从白色或透明颜色变为深红色或蓝色(例如，从白色变为淡红色，变得越来越不透明，直到它在结束颜色状态时达到纯红色)。此外，任何合适的颜色组合都可用于一种以上动态墨水的这些状态。

在一个示例实施例中，动态墨水可以响应于环境因素而永久性地改变或不可逆地改变。例如，某种药物在暴露于某一温度时可能会发生化学分解。供应商可能想知道在运输和储存期间药物是否达到高于30℃的温度。如果动态墨水不可逆地改变，则可以解码动态数据集合136以通知供应商该化学物质暴露于高于30℃的温度并且容器中的内容物可能已经经历热降解。为2D条形码在冗余空间中提供动态数据集合136，其有利之处在于允许个人既能够在动态墨水激活了之前，也能够在动态墨水激活了之后，使用读码器从处于第一状态下的动态数据集合136中读取2D条形码，用以表示处于第二状态下的动态数据集合136。例如，即使在动态数据集合136处于第二状态之后，原始2D条形码仍然是可读的，因此允许读码器获得静态数据集134，例如序列号、单号和批号，这种方法的有利之处在于允许静态数据集合134和动态数据集合136都能印制在同一2D条形码上，而在动态数据集合136从第一状态变为第二状态时，不会丢失静态数据134。

在另一个示例实施例中，动态墨水可以响应于环境因素而连续地改变。例如，传感器染料可以响应于诸如时间、温度或时间-温度积等环境条件的发生而改变颜色。例如，产品用户知道剩余产品寿命而不仅仅是知道产品是否已经过期，这样可能是有利的。例如，快要过期的产品，如果能保持在光线更为暗些的条件，或者通过减少暴露于特定环境条件，那么，可能延长其产品寿命。另外，可以优先消耗或使用要过期的产品，从而有利之处在于减少浪费。通过使用连续改变颜色的传感器染料，可以在整个产品寿命期间和整个供应链中确定产品寿命。

传感器染料化学物质被用来检测具有所感测的环境或医疗性质的条件的变化。由于数据矩阵模块标称是黑色或白色，因此可以使用6种类型的传感器染料化学物质，如表1所示。这里“B”指黑色状态；“W”指白色状态；“X”指染料处于透明的颜色状态。

表1所选传感器染料化学物质的类型和颜色性质

假设黑色和白色染料颜色状态是不透明的，因此，当处于黑色或白色状态时，隐藏底层颜色。然而，当染料处于透明颜色状态(X)时，这时就可以看到底层颜色。

由于传感器染料模块图案既可以套印在数据矩阵符号的黑色或白色模块上，也可以取代数据矩阵模块印制，因此数据矩阵符号中传感器染料模块的颜色状态会在传感器染料化学物质激活时发生改变。不同的传感器染料化学物质系在编码传感器数据方面具有不同的特性。

从彩色到透明状态的传感器染料系统通常与按照数据矩阵形式印制的底层位图案一起使用，并且该图案中的所有位都被传感器染料覆盖，从而形成在激活之前一直覆盖这些模块的均匀的黑色或白色状态。一旦激活，传感器染料就变为透明状态，因此，数据矩阵条形码中的底层位图案能够被看到。作为替代方式，从透明颜色状态变为黑色或白色状态的染料系统可以选择性地覆盖在数据矩阵符号中印制的若干均匀的黑色或白色图案模块上，一旦激活，编码于传感器染料模块图案中的数据这时就能够被看到。后一种系统的优点在于，传感器染料编码后数据可以在印制传感器染料模块时确定，这可以是在与预印刷数据矩阵符号不同的时间和地点。

在该示例中，在用的传感器染料化学物质一个模块一个模块地精确印制在预印制的数据矩阵模块上方，或者印制时取代数据矩阵模块。例如，这可以在多工位印刷机上完成。另一种完成该任务的方法是按需要使用双通道压电喷墨印制机，其中一个通道包含用于印制数据矩阵的黑色墨水，另一个通道包含要在数据矩阵模块顶部或取代数据矩阵模块印制的传感器染料。最终数据矩阵符号通过添加传感器模块得到增强，作为“传感器增强型二维条形码符号”的一个示例。

如果使用双通道喷墨印制机，则在印制时应该知道在用的传感器染料化学物质，特别是如果印制传感器模块时取代正常印制的数据矩阵符号模块。

在使用套印的传感器模块时在印刷底层数据矩阵时已知传感器染料化学物质的情况下，可以对指明在用染料系统的标志位本身编码。底层数据矩阵中的标志位用传感器染料模块进行套印。使用这些标志位将使得数据矩阵读码器能够知晓什么样的染料系统正在使用中及其激活状态，从而知晓如何解读扫描出来的数据矩阵符号。

注意，在表2中，对于每个标志位，0＝白色，1＝黑色。只有4种最通用的染料化学物质由标志位编码，其中，一种状态是透明的，另一种是黑色或白色。

表2最通用传感器染料化学物质的标志位

无论是在传感器激活之前还是之后，都可以从扫描图像复原印制的标志位的值，然后可以将其与从底层数据矩阵读取的标志位进行比较。然后，根据表3确定染料系统和激活状态。

表3从扫描图像中复原激活状态和标志位

底层数据矩阵标志位	扫描出来的标志位	传感器染料系统	传感器染料状态
				00	00	B→X	激活
00	11	B→X	未激活
				01	00	X→W	激活
01	01	X→W	未激活
				10	10	X→B	未激活
10	11	X→B	激活
				11	00	W→X	未激活
11	11	X→W	激活

传感器染料模块本身的颜色值可用于编码传感器数据，这些传感器染料模块在传感器染料激活时既可以只是变得可见，也可以由于模块颜色状态改变而改变。

当传感器颜色变化激活阈值对于每个传感器染料模块不精确时，将该传感器数据本身编码在纠错码中是有用的，这种不精确可能是在整个传感器增强型二维条形码可能没有均匀地暴露于激活每个传感器染料模块的条件的情况下，或者是传感器模块可能丢失或受到损坏时。

这里假设传感器模块颜色可以被二进制化为0或1。例如，5位的传感器模块颜色数据可以编码两个有用的数据：传感器产品类型和激活条件。相关参数可以使用由5位数据值索引的内部表进行编码。

多种类型的纠错码可用于对传感器数字化信息进行编码。通常被编码的是经二进制编码后的传感器数据的传感器染料位图案。有用的纠错码包括汉明码(Hamming Codes)、BCH码(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes)、格雷码(Golay Codes)、单码(SimplexCodes)、里德-穆勒码(Reed-Muller Codes)、法尔码(Fire Codes)、卷积码(ConvolutionalCodes)和里德-所罗门码(Reed-Solomon Codes)。

作为一个示例，BCH(n，k，t)二进制纠错码公知是用于对二进制数据串进行编码，其中，一个k位串位于具有t个纠错位的n位长的码内。多达(t/2)位可以得到纠错。例如，QR码和Ultra码二维条形码符号规范使用BCH(15，5，7)码，其可以将k＝5位编码在n＝15位中，并且纠正高达(7/2)＝3位的错误。有标准解码和纠错技术用于解码和纠错这些代码。ISO/IEC18004“Information technology-Automatic identification and data capturetechniques-QR Code 2005barcode symbology specification”附录C中的表C.1，针对数据值0,1...31给出了完整的15位码序列。表4总结了ISO/IEC 18004的表C.1。数据值0和31保留，不进行编码，因为它们代表未激活的染料模块状态：W->X和W->B型传感器染料化学物质，数据值0(所有BCH位＝0)；对于B->X和B->W型传感器染料化学物质，数据值31(所有BCH位＝1)。

表4 5位传感器数据的BCH(15,5,3)编码

当将BCH(15,5,7)编码在数据矩阵符号中时(无论传感器位是否已被启用)，可以通过首先从在传感器增强型二维条形码符号上进行扫描和解码复原传感器数字化信息，来复原传感器位数据。从特定的传感器染料模块图案中，提取15位BCH编码的二进制数。注意，存在多种标准方法用于解码和纠错BCH编码后数据。在1983年出版的R.E.Blahut“Theoryand Practice of Error Control Codes(corr.edition)”(ISBN-10：0-201-10102-5)第166页中，讨论了经典的彼得森-戈伦斯坦-齐勒解码器(Peterson-Gorenstein-ZierlerDecoder)。在1989年出版的S.A Vanstone和P.C.van Oorschot“An Introduction toError Correcting Codes with Applications”(ISBN-10：0-7923-9017-2)第219页中，给出了一种用于BCH(15,5,7)解码的有用且实用的算法。可以使用任何方法对BCH(15,5,7)编码后数据进行解码和纠错，提取5位传感器数据。

可以将其他类型的传感器数字化信息编码在传感器染料模块图案中。这包括任何类型的视觉图案和图像，例如ISO或ANSI或ISO警告标志和符号，或任何其他类型的设计图形。进行编码的位的位数和在此过程中故意损坏的犹他数量(受底层数据矩阵符号上面的视觉图案的实际范围影响)，以及底层数据矩阵的大小及其可用的RSEC码字数量，都会影响视觉图案和图像编码容量。

在预印制底层数据矩阵符号之后，还可以对传感器染料模块图案进行编码。这种方案允许使用不同的技术印制底层数据矩阵并随后印制传感器染料模块图案。该方案还允许在先前印制的数据矩阵上使用不同种类的传感器染料化学物质，无需在印刷底层数据矩阵本身时知道传感器染料化学物质。

在一个示例实施例中，非特权读码器可能能够读取2D条形码的静态数据134，但可能不能读取动态数据136。在另一个示例实施例中，只有特权读码器才能够读取2D条形码的静态数据134和动态数据136。在某些情况下，在条形码上具有无法由非特权读码器读取的动态数据136，可能会有一个有利之处是允许制造商或供应商在2D条形码上包括他们可能不想向公众或客户提供的信息。另外，具有可以既能读取静态数据134又能读取动态数据136的特权读码器，其有利之处是允许使用特权读码器的个人能够既获得静态数据134，也能够获得动态数据136，而无需使用多个读码器。

图5是一个流程图500，表示使用过程400印制的一个示例2D条形码。如图5所示，2D条形码是由过程502印制的，动态区域192上具有编码型式的动态数据集合。在该示例中，动态数据集合136被印制在2D条形码的右下角中多个未使用位120上。动态墨水198用在该多个未使用位120的左上和右下信息模块上。在用动态墨水198印制动态区域之后，条形码处于第一状态504(即，动态墨水198尚未激活)。动态区域192中使用的动态墨水198在暴露于指定的环境变化506时激活为纯黑色。一旦2D条形码暴露于环境变化506，动态区域192中的动态数据集合136就发生改变，2D条形码变为第二状态508，并将环境变化506的信息传送给读码器。

图6A是可以编码成2D条形码的静态数据集合134和动态数据集合136的文本表示。图6B是编码为二进制信息模块的文本动态数据的一个示例。图6C和图6D是流程图，表示2D条形码的动态数据从第一状态变为第二状态。例如，静态数据集合134包括产品信息，例如序列号(SN)、批号(BN)和单号(LN)。在本示例中，序列号为498760003，批号为654，单号为35A1。静态数据集合134不改变。另外，动态数据集合136在图6A中示出处于第一状态210(顶部)和第二状态212(底部)。例如，动态数据集合136可以用动态墨水198印制，动态墨水198在达到高于30℃的阈值暴露温度时从第一状态210变为第二状态212。动态数据集合136处于第一状态210的文本表示是“<”(即，小于)静态数据集134中指定的阈值曝光温度，动态数据集合136处于第二状态212的文本表示是“>”(即，大于)静态数据集合134中指定的阈值曝光温度，在这里的情况下，阈值曝光温度为30℃。在一个示例实施例中，可以使用静态数据集合134和动态数据集合136的二进制8位表示来编码2D条形码，如图6B所示。例如，“<”的二进制表示可以是“00111100”，“>”的二进制表示可以是“00111110”。在本示例中，二进制零(0)位被着色为白色，二进制一(1)位被着色为黑色。应当理解，可以使用各种其他颜色组合来印制2D条形码，并且可以使用各种其他编码方法。所提供的黑白颜色和二进制(8位)编码是为了说明目的。图6C表示一个2D条形码，其中，响应于环境变化，例如温度升高到30℃以上，处于第一状态210下的动态数据集合136正转变为第二状态212。例如，用于图2中所表示的2D条形码中的动态墨水198示出了一种动态墨水198，其响应于温度大于阈值暴露温度而从白色激活为黑色。在另一个示例性实施例中，如图6D所示，动态墨水198可以响应于环境变化506，例如冷冻或暴露于低于0℃的阈值暴露温度，从黑色激活为白色。

图7包括一个示例过程420的流程图，该示例过程420用于提供如图8所示的2D条形码。图8将在下面进一步详细讨论。虽然过程420是参考图7所示流程图描述的，但是应当理解，可以使用多种其他方法执行与过程420相关联的动作。例如，这些块中许多块的顺序可以改变，许多块可以间歇地重复执行或连续地执行，某些块可以与其他块组合，所描述的这些块中许多块是可选的，或者可以只是偶然地执行。

示例性过程420可以起始于确定静态数据集合134(块422)。例如，静态数据集合134可以是序列号、批号和/或单号，等等。接下来，确定动态数据集合136(块424)。在一个示例实施例中，动态数据集合136可以具有第一状态210和第二状态212。例如，处于第一状态的动态数据136可以是没有暴露于UV光，而处于第二状态的动态数据136可以是暴露于UV光。另外，处于第一状态的动态数据136可以是温度小于30℃，而处于第二状态的动态数据136可以是温度大于30℃。然后，生成第一2D条形码(块426)。例如，计算机可以基于静态数据集合134和第一状态210下的动态数据集合136的输入，生成第一2D条形码。在一个示例实施例中，第一2D条形码可以包括编码型式的静态数据集合和编码型式的第一状态210下的动态数据集合196。另外，静态数据集134和第一状态210下的动态数据集136可包括多个第一信息模块218和多个第二信息模块220。例如，该多个第一信息模块218可以是黑色模块，该多个第二信息模块220可以是白色信息模块。然后，生成第二2D条形码(块428)。例如，计算机可以基于静态数据集合134和第二状态212下的动态数据集合136的输入，生成第二2D条形码。在一个示例实施例中，第二2D条形码可以包括编码型式的静态数据集合和编码型式的第二状态212下的动态数据集合196。另外，静态数据集134和第二状态212下的动态数据集136可以包括多个第三信息模块224和多个第四信息模块226。例如，该多个第三信息模块224可以是黑色模块，该多个第四信息模块226可以是白色信息模块。应当理解，该多个第一信息模块218和该多个第三信息模块224可以是白色，而该多个第二信息模块220和该多个第四信息模块226可以是黑色。此外，应当理解，该多个第一信息模块218和该多个第三信息模块224，以及/或者该多个第二信息模块220和该多个第四信息模块226，可以是各种颜色、透明度大小以及/或者反射率大小，或者，可以具有允许2D条形码能够被读码器读取的任何其他合适特性。在一个示例实施例中，该多个第三信息模块224可以包括该多个第一信息模块218的所有模块加上一个以上信息模块的集合228。另外，该多个第二信息模块220可以包括该多个第四信息模块226的所有的模块加上该一个以上信息模块的集合228。然后，比较第一2D条形码和第二2D条形码(块430)。例如，第一2D条形码和第二2D条形码可以包括值为零(0)或一(1)的二进制数据，其可以对应于针对二进制值为零(0)被着色为白色和针对二进制值为一(1)被着色为黑色的每个信息模块。然后，将信息模块214划分为第一组230和第二组232(块432)。在一个示例实施例中，第一组230可以包括第一2D条形码的所述多个第一信息模块218和第二2D条形码的所述多个第三信息模块224之间的公共信息模块。另外，第二组232可以包括第二2D条形码的所述多个第三信息模块224的特有信息模块。例如，计算机可以将第一2D条形码和第二2D条形码共有的所有黑色信息模块划分到第一组230中。另外，计算机可以将对第二2D条形码来说特有的所有黑色信息模块(即，在第一2D条形码中原来为白色但是现在在第二2D条形码中为黑色的那些信息模块)划分到第二组232中。然后，使用静态墨水194和动态墨水198印制2D条形码(块434)。在一个示例实施例中，第一组230可以用静态墨水194印制，第二组232可以用动态墨水198印制。另外，动态墨水198可以适于响应于特定环境因素的发生而激活。在一个示例性实施例中，动态墨水198可以对环境因素敏感，环境因素例如是温度、时间、时间和温度、冷冻、辐射、有毒化学品或这些因素的组合，等等。

在一个示例实施例中，该多个第一信息模块218和该多个第三信息模块224可以适于能够以视觉方式区别于印制用表面234，而该多个第三信息模块224和该多个第四信息模块226可以是不能以视觉方式区别于印制用表面234。应当理解，可以使用各种印制技术，包括用墨水、染料、颜料和/或任何其他合适的材料等进行印制。另外，可以使用各种其他技术来改变2D条形码的印制用表面234的视觉外观，例如蚀刻、烧蚀、熔融、移除材料和/或适于印制2D条形码的任何其他工艺。例如，印制用表面234可以包括覆盖有黑色顶层的白色基底，该黑色顶层被蚀刻掉以露出下面的白色基底。另外，印制用表面234可以包括覆盖有黄色顶层的蓝色基底，以及各种其他颜色组合。

图8是一个流程图，说明使用过程420印制2D条形码的一个示例部分。如图8所示，第一2D条形码部分216是一个示例条形码中包括部分静态数据集合的编码型式和部分动态数据集合196处于第一状态210下的编码型式的那一部分。第二2D条形码部分222是这个示例条形码中包括该静态数据集合的编码型式和该部分动态数据集合196处于第二状态212下的编码型式的部分。所有黑色信息模块是由第一2D条形码部分216中所述多个第一信息模块218和第二2D条形码部分222中所述多个第三信息模块224之间的公共信息模块构成的第一组信息模块230。另外，用虚线画出轮廓的信息模块可以是由第二2D条形码部分222中所述多个第三信息模块224的特有信息模块构成的第二组信息模块232。例如，第二组信息模块232可以包括当动态数据集合136从第一状态210转变为第二状态212时从白色变为黑色的所有信息模块。仅使用一种动态墨水198的有利之处是允许以更有效、成效比更高的方式印制2D条形码。另外，仅使用一种动态墨水198的有利之处是降低了由于多种动态墨水偏移或延迟激活时间而导致代码变得不可读的风险。应当理解，本文公开的示例实施例可以转换为各种2D条形码，包括Aztec码、Code 1、CrontoSign、CyberCode、DataGlyphs、数据矩阵、Datastrip码、EZcode、高容量彩色条形码、InterCode、MaxiCode、MMCC、NexCode、PDF417、Qode、QR码、ShotCode、SPARQCode，等等。

图9包括用于生成2D条形码的一个示例过程440的流程图。虽然过程440是参考图9所示流程图描述的，但是应当理解，可以使用多种其他方法执行与过程440相关联的动作。例如，这些块中许多块的顺序可以改变，许多块可以间歇地重复执行或连续地执行，某些块可以与其他块组合，所描述的这些块中许多块是可选的，或者可以只是偶然地执行。

示例性过程440可以起始于确定静态数据集合134开始(块442)。例如，静态数据集合134可以是序列号、批号和/或单号，等等。接下来，确定动态数据集合136(块444)。在一个示例实施例中，动态数据集合136可以具有第一状态210和第二状态212。动态数据集合136可以具有多于两种的状态。例如，动态数据集合136可以具有第一状态210、第二状态212(例如，通过高于25℃激活)和第三状态(例如，通过高于40℃激活)。然后，生成第一2D条形码(块446)。例如，计算机可以基于静态数据集合134和第一状态210下的动态数据集合136的输入，生成第一2D条形码。在一个示例实施例中，第一2D条形码可以包括静态数据集的编码型式和动态数据集合196处于第一状态210下的编码型式。另外，静态数据集134和第一状态210下的动态数据集136可包括多个第一信息模块218和多个第二信息模块220。例如，该多个第一信息模块218可以是黑色模块，而该多个第二信息模块220可以是白色信息模块。然后，生成第二2D条形码(块448)。例如，计算机可以基于静态数据集合134和第二状态212下的动态数据集合136的输入，生成第二2D条形码。在一个示例实施例中，第二2D条形码可以包括静态数据集合的编码型式和动态数据集合196处于第二状态212下的编码型式。另外，静态数据集合134和第二状态212下的动态数据集合136可以包括多个第三信息模块224和多个第四信息模块226。例如，该多个第三信息模块224可以是黑色模块，该多个第四信息模块226可以是白色信息模块。应当理解，该多个第一信息模块218和该多个第三信息模块224可以是白色，而该多个第二信息模块220和该多个第四信息模块226可以是黑色。此外，应当理解，该多个第一信息模块218和该多个第三信息模块224，以及/或者该多个第二信息模块220和该多个第四信息模块226，可以是各种颜色、透明度或不透明度大小、和/或反射率或吸收率大小，或者，可以具有允许条形码读码器可读的任何其他合适特性。然后，将第一2D条形码与第二2D条形码进行比较(块450)。例如，第一2D条形码和第二2D条形码可以包括值为零(0)或一(1)的二进制数据，其可以对应于针对二进制值为零(0)被着色为白色和针对二进制值为一(1)被着色为黑色的每个信息模块。然后，将信息模块214划分为第一组230、第二组232和第三组(块452)。在一个示例实施例中，第一组230可以包括第一2D条形码中所述多个第一信息模块218和第二2D条形码中所述多个第三信息模块224之间的公共信息模块。另外，第二组232可以包括第二2D条形码中所述多个第三信息模块224的特有信息模块。在一个示例实施例中，第三组可以包括第一2D条形码中所述多个第一信息模块218的特有信息模块。例如，计算机可以将第一2D条形码和第二2D条形码共有的所有黑色信息模块划分到第一组230中。另外，计算机可以将对第一2D条形码来说特有的所有黑色信息模块(即，在第一2D条形码中为黑色但是在第二2D条形码中为白色的那些信息模块)划分到第三组。还有，计算机可以将对第二2D条形码来说特有的所有黑色信息模块(即，在第一2D条形码中原来为白色但是现在在第二2D条形码中为黑色的那些信息模块)划分到第二组232中。然后，使用静态墨水194、第一动态墨水和第二动态墨水印制2D条形码(块454)。在一个示例实施例中，第一组230可以用静态墨水194印制。另外，第二组232可以用第一动态墨水印制。第一动态墨水可以适于响应于指定环境因素的发生而激活。此外，第三组可以用第二动态墨水印制，第二动态墨水可以适于响应于指定环境因素的发生而激活。例如，第一动态墨水可以用白色印制，在达到30℃时激活为黑色，而第二动态墨水可以用黑色印制，在达到30℃时激活为白色。应该理解的是，第一和第二动态墨水可以用若干种颜色组合进行印制。在一个示例性实施例中，第一动态墨水和第二动态墨水可以对环境因素敏感，环境因素例如是温度、时间、时间和温度、冷冻、辐射、有毒化学品或这些因素的组合，等等。另外，在一个示例实施例中，第一动态墨水和第二动态墨水可以同时激活。例如，第一动态墨水和第二动态墨水都可以在印制后72小时激活，使得第一动态墨水从白色变为黑色，第二动态墨水同时从黑色变为白色。另外，第一动态墨水和第二动态墨水可以在满足温度阈值(例如，在0.1℃温度范围内的精度)之后同时激活。使第一动态墨水和第二动态墨水同时激活的有利之处在于允许2D条形码始终可读，因为2D条形码将或者处于第一状态(即，第一2D条形码)，或者处于第二状态(即，第二2D条形码)。

图10A、图10B和图10C是使用过程440印制2D条形码的示例信息模块集合的块状图。具体来说，图10A示出了第一2D条形码部分216的多个第一信息模块218和多个第二信息模块220(即，动态数据集合136处于第一状态210)。图10B示出了第二2D条形码部分222的多个第三信息模块224和多个第四信息模块226(即，动态数据集合136处于第二状态212)。图10C从上到下分别示出第一组信息模块230、第三组信息模块238和第二组信息模块232。例如，第一组230包括第一2D条形码部分216中所述多个第一信息模块218和第二2D条形码部分222中所述多个第三信息模块224之间的公共信息模块，这些信息模块被绘制为具有网纹剖面线的模块。第二组232包括第二2D条形码部分222中所述多个第三信息模块224的特有信息模块，该组信息模块在图10C的底部图片中被绘制为黑色模块。另外，第三组238包括第一2D条形码部分216中所述多个第一信息模块218的特有信息模块，该组信息模块由图10C的中间图片中的黑色模块描绘。在该示例中，第一组230可以用静态墨水194印制，第二组232可以用第一动态墨水240印制，第三组238可以用第二动态墨水242印制。例如，第二组232可以用第一动态墨水240印制，第一动态墨水240适于响应于指定环境因素的出现而激活(即，从白色转变为黑色)。另外，第三组238可以用第二动态墨水242印制，第二动态墨水242适于响应于指定环境因素的出现而激活(即，从黑色转变为白色)。应当理解，用多于一种动态墨水生成2D条形码的有利之处在于，允许2D条形码印制有可包括错误检测和纠正数据116的更大部分的变化动态数据。例如，通过使用多种动态墨水，2D条形码能够改变2D条形码的若干不同区域，使得非特权读码器既能够读取静态数据集合134，也能够读取处于多个状态下的动态数据集合136，从而在不发生错误检测和纠正数据116覆盖指定输出的情况下，给出多个输出。

在一个示例中，条形码的模块可以响应于环境条件而连续地(与步进方式相对)改变颜色状态。例如，一种传感器增强型二维条形码包括具有两个层叠层的基底、第一层和第二层(例如，传感器层和条形码层)。传感器层和条形码层可以按照任一顺序一个位于另一个上面地印制在基底上，使得传感器层或条形码层可以是印刷在基底上的第一层，而另一个是第二层(顶部)。在条形码层中，可以提供永久处于浅色状态(标称“白色”)或深色状态(标称“黑色”)的二维纠错条形码符号。条形码还包括多个白色和黑色模块，这些模块可选择性地为方形、矩形或圆形。传感器层包括可具有化学物质的传感器染料，这种化学物质能够以可预测的方式响应指定环境条件，经历初始状态和结束状态之间连续的化学或物理状态变化，导致传感器染料的颜色状态发生连续颜色变化。传感器层可以选择性地包括一个以上已知反射率的颜色校准斑，用于在读取感兴趣颜色时对条形码扫描器进行自动校准。这些校准斑可以预印制为传感器层的一部分，并可以看起来邻近或者位于传感器增强型二维条形码内的指定模块位置。

如上所述，传感器染料斑和条形码都可以设置在基底上。根据印制顺序，全部的层或者部分的层可以设置的基底上，不与基底接触。例如，如果传感器染料斑套印在条形码上，则传感器染料斑的若干部分可以不与基底直接接触。传感器染料斑可以印制在基底上，GS1数据矩阵条形码可以套印在传感器染料斑上。另外，GS1数据矩阵条形码可以印制在基底上面，传感器染料斑可以印制在条形码上方。如图32A和图32B所示，在印制之前，可以使条形码与传感器染料斑3210对准，以确保传感器染料斑正确地位于条形码内(例如，位于不变区域内)。例如，传感器染料斑可以位于2D条形码的不变区域内，使得数据矩阵的左上角(ULC)可以与斑的ULC对准。应当理解，传感器染料斑3210可以位于2D条形码内的其他区域中。另外，传感器染料斑3210可以位于2D条形码附近，使得它在扫描期间仍然与条形码相关联。套印的2D条形码可以包括一个以上应用标识符，例如针对产品的GTIN-14的AI(01)、针对单号的AI(10)、针对该单产品的产品过期日期的AI(17)、针对时间-温度标签的序列号的AI(21)、指示条形码包括温度暴露标志的AI。另外，AI(90)或数据矩阵条形码数据的另一部分可以识别或形成温度暴露标志的尺寸和/或位置，例如条形码内的“+”形传感器染料斑3210。可以在2D条形码中使用另外的AI或其他数据编码方法，该2D条形码具有描述化学反应方程中Arrhenius动力学特征的参数，该化学反应方程是针对传感器指定环境因素发生颜色响应的化学反应方程。当数据矩阵条形码套印在传感器染料斑3210上之后，产品通过其正常供应链分发给最终用户。

可以在供应链中的任何点扫描时间-温度标志(TTI)(例如，使用装载有TTI读码器App的智能手机或其他专用条形码读码器)，以确保该TTI指示产品尚未过期。一旦扫描了2D条形码，并确定了传感器染料模块的反射率百分比，条形码读码器装置就可以确定剩余的标示产品寿命、消耗的产品寿命或预计的过期日期。例如，给定剩余的产品寿命和当前温度，如果继续存储在参考温度下，并且另外如果存储在另一个更低的温度下，则条形码读码器可以估计产品的过期日期。

一种读取传感器增强型二维条形码符号的示例方法，包括使用条形码成像器或彩色相机(成像器或彩色相机使用诸如优选为sRGB的像素颜色识别系统)，对传感器增强型二维条形码符号的图像进行扫描和光学处理，包括构造扫描像素图，该扫描像素图包含传感器增强型二维条形码符号的扫描模块中像素的优选sRGB颜色值。扫描模块中像素的sRGB值包含来自条形码层和底层或套印传感器层的颜色贡献。

可选择的是，扫描过程可以包括读取一个以上预印制的颜色校准斑，包含在传感器增强型二维条形码符号附近，或在传感器增强型二维条形码符号内部，作为扫描像素图的一部分。可选择的是，这些校准斑可以预印制为传感器层的一部分，并且可以看起来邻近或位于传感器增强型二维条形码内的特定模块位置。

然后使用阈值算法和/或投票算法处理扫描像素图中模块的像素，给每个像素分配一个二进制颜色值，形成相等大小的二进制化像素图。可以从二进制化像素图中的其他图形对象识别2D条形码符号，然后可以解码所识别的2D条形码，以从二进制化像素图构造符号码字序列。在一个示例中，颜色值分配可以使用IEC 61966-2-1：1999标准RGB颜色空间(sRGB)。

然后，可以从符号码字序列中复原底层数据码字，优选是通过对符号码字序列利用纠错处理。在一个示例中，纠错过程是Reed-Solomon纠错技术。

然后，处理数据码字，确定传感器染料区域的位置、大小和产品寿命方程参数，另外确定是否存在校准斑，如果存在，则确定它们的相对位置和它们的基准反射率值。处理数据码字，用以识别传感器染料区域中条形码模块的像素，并确定平均sRGB颜色。另外，处理sRGB颜色信息可以选择性地包括以下步骤中的全部或一些步骤：捕获传感器染料区域中包括的像素的入射光反射率，包括环境敏感像素和颜色校准斑；对来自像素的反射率数据创建彩色数字滤光效果，以生成滤光后的彩色图像sRGB值；将滤光后的彩色图像值简化为灰度值，并创建灰度像素图；根据颜色校准斑值校正灰度和反射率百分比之间的关系；确定扫描样本时入射光的反射率百分比。如这里所使用的，像素图可以是二进制位(例如，位图)、三进制位等等的映射。例如，像素图可以包括灰度值或RGB颜色值。

为了获得产品寿命数据，可以使用诸如装载有TTI App读码器的智能手机等图像传感器，扫描具有嵌入的传感器染料斑3210的2D条形码。例如，使用诸如智能手机白色闪光灯等的闪光灯，可以从诸如智能手机相机等图像传感器捕获该图像。标称为白色的闪光强度可以盖过环境光，并针对由相机的sRGB传感器进行图像捕获设置色温。图像传感器可以捕获像素的白色入射光反射率，包括含有传感器染料的那些模块(一般，但不是一定，在不变区域中)。当捕获sRGB图像时，代替入射光是指定颜色，可以将实际的滤光器设置在相机镜头上。作为替代方式，可以将数字滤波器应用在sRGB图像像素图上，以在反射率数据上产生彩色滤光效果。作为一个示例，可以对数字滤波器进行编程，以基于适当的中心波长和范围来处理sRGB图像，如同在带通滤波器中那样。然后，滤光后的彩色图像RGB值可以简化成灰度值(例如，范围0到255)，因此，可以创建数据矩阵条形码的灰度像素图。在一个示例中，2D条形码可以包括编码后数据以提供适当的输入，并且可以用于对条形码读码器进行编程，以读取传感器染料斑3210的颜色饱和度和/或密度。例如，通过编码后数据和/或应用标识符(AI)，条形码可以对条形码读码器自动编程，以正确地感测传感器染料斑3210的颜色反射率。应用标识符中的编码后数据还可以包括适当的寿命方程参数，使得读码器可以针对扫描产品估计在指定温度下的使用过的和/或剩余的产品寿命。

然后，可以处理数据矩阵条形码的灰度像素图，例如使用标准数据矩阵过程，例如经过改进的ISO 16022数据矩阵，这些改进诸如用Ultracode彩色条形码符号双阈值三进制算法替换ISO 15415全局阈值算法，将像素分成黑色像素、白色像素和彩色像素(即，像素不是黑色或白色)。一旦彩色像素与黑色和白色像素分离，就可以根据ISO 16022的方法处理剩余的黑色像素和白色像素。例如，该处理方法仅使用黑色和白色像素来识别数据矩阵像素图中的方形模块位置和模块中心。然后，ISO 16022方法对数据矩阵进行解码，复原GS1AI数据。

如上所述，应用标识符可以识别传感器染料模块的尺寸、形状和/或位置。接下来，作为一个示例，可以对不可变区域中每个识别出的传感器染料模块中的一组像素进行采样；例如，可以对每个模块中心处的3×3或更大数量的像素进行采样。作为一个广泛使用的示例，每个像素值可以用作一个投票(vote)，并且基于多数投票将该模块归类为黑色、白色或彩色。在一个3×3样本中，2个像素可以投票为黑色，6个像素投票为彩色，1个像素投票为白色。由于6是9个总像素中的多数，因此该模块被归类为彩色，并且该模块的平均sRGB颜色通过分别平均9次像素投票的R、G、B值来确定。平均传感器面积sRGB值通过分别平均所有识别出的染料传感器模块的R、G、B值而形成。可以忽略除了所识别的传感器模块之外找到的任何彩色模块，然后Reed-Solomon纠错过程将复原它们的底层数据位值。

应当理解，通过使用纠错技术，有利的是，能将传感器染料斑3210用于2D条形码内，例如在不变区域中，而不影响上层(或可选择性地，底层)2D条形码的可读性。借助于纠错技术的使用，底层GS1数据矩阵得以复原。纠错技术例如是例如ISO 16022Reed-Solomon纠错过程，该过程纠正任何错误识别的模块，包括不变区域中的彩色模块和未知模块。因此，有利的是，来自底层GS1数据矩阵的数据能够以标准方式处理，而不会被传感器染料斑3210连续变化的颜色破坏。因此，可以从套印的2D条形码读取静态产品数据，而嵌入条形码内的诸如剩余产品寿命等动态产品数据由于暴露于环境而连续变化。

处理剩余的颜色模块(例如，未用黑色模块套印的模块)，以确定条形码捕获时(t)的当前反射率百分比R(t)。如图33所示，可以处理反射率R(t)，以确定参考温度下的等效暴露时间(te)，优选的是通过使用Arrhenius方程。在确定等效暴露时间(te)之后，可估计参考温度下迄今为止的总消耗产品寿命和剩余寿命。产品寿命可能既取决于暴露于时间的情况，也取决于暴露于温度的情况。例如，持续暴露于30℃，产品寿命可能为2.5周。然而，持续暴露于38℃，产品寿命可能仅为1周，因此累积时间温度传感器(例如，传感器染料斑3210)的有利之处是指示出累积暴露于环境条件的情况，这在以前的供应链储存条件不明时是有益的。例如，运输卡车的时间和温度条件可能是未知的，但是，累积时间温度传感器的有利之处在于能够通过其化学或物理状态(例如，颜色状态)的变化，捕获并表示该暴露情况，使得能够算出所交付产品的剩余寿命。另外，可以进行基于等效暴露时间(te)的其他计算，如果产品在不同温度下存储，也可以估计产品的剩余寿命。

通过对具有含参数的AI的2D条形码进行编码以自动编程图像处理并提供用于预存算法的产品方程参数，利用同一个条形码读码器，条形码读码器可以确定对于每个由2D条形码标记的产品来说特有的产品特征。例如，使用一个读码器，可以利用通过读取某一食品上的传感器增强型2D条形码所指示的图像传感器处理和方程参数，来确定该食品的剩余产品寿命；疫苗药瓶上的2D条形码中的AI中可能存储有不同的参数，但是，同一个条形码读码器可以读取并使用这些不同的参数来编程图像处理和方程参数，以计算药瓶中疫苗的剩余寿命。

在扫描条形码并获得适当的寿命数据之后，条形码读码器可以显示有关带标记产品和剩余寿命的信息。例如，图32A中的条形码可以代表一种医疗产品(例如，灭活的脊髓灰质炎疫苗)上条形码的第一中间状态3220A，第一中间状态3220A出现于初始状态(例如，产品具有100％剩余寿命)之后的某个时刻，该条形码可以被扫描以显示产品寿命数据，如图34所示，例如监视器类型为VVM7、剩余80％寿命、过期日期(例如，根据估计的剩余寿命或基于某些其他标准进行计算)、产品真实性。另外，条形码数据可以包括由2D条形码读码器显示的针对GTIN的AI(10)、针对批号的AI(21)、针对序列号的AI(01)。静态条形码数据可以包含产品信息，从而给条形码读码器自动提供适当的方程参数和输入，用以根据传感器染料斑3210的当前颜色状态计算剩余产品寿命。例如，在从图像传感器获得反射率数据之后，可以使用适当的方程参数来确定参考温度下的等效曝光时间(te)，如图33所示。从寿命中减去等效曝光时间(te)，得到该参考温度下的剩余产品寿命。

传感器染料斑3210可以在初始状态和结束状态之间转换。图32B可代表条形码(和传感器染料斑3210)在初始状态(例如，产品具有100％剩余寿命)和图32A所示第一中间状态3220A之后处于第二中间状态3220B。例如，传感器染料斑可以从透明颜色改变为结束状态下的纯色。为了确保产品寿命计算的准确性，可以对2D条形码进行编码，使得传感器染料斑3210的某一不透明度阈值被识别为产品寿命的结束。例如，可以对2D条形码进行编码，使得条形码读码器确定传感器染料斑达到结束状态反射率R(∞)的20％反射率就为过期，这样可以允许读码器确定产品已经过期多长时间。例如，如果将产品过期时间设定在传感器染料斑的最终反射率百分比结束状态R(∞)，那么反射率的变化率就会太低，无法实用于确定染料斑3210何时到达了结束状态。然而，如果将过期日期设定在结束状态之前的中间状态，则2D条形码可以被配置为还提供有关过期之后累积环境暴露情况的信息。在另一个示例中，结束状态可以用作阈值。类似于图32A，医疗产品(例如，灭活的脊髓灰质炎疫苗)上的条形码可以在一些其他暴露水平下进行扫描，以揭示产品寿命数据。如图35所示，产品已超过其合适的寿命，条形码读码器可能显示“Test Failed”(“测试失败”)。例如，由于过度暴露于时间、温度，或时间和温度，产品可能没有剩余寿命了。类似于图33，静态2D条形码数据载有相同的GTIN、批号、序列号等，并且载有实现图33中以图形形式示出的R(t)方程所需的参数。

另外，条形码数据可用于检查产品真实性，作为防伪措施。例如，编码后的针对GTIN的AI(01)、针对批号的AI(10)、以及AI(21)数据的全部或部分，可以用作该产品实例的验证数据。读码器将此验证数据作为查询发送到制造商的数据库，以查看该验证数据是否与制造商的数据库相关联，有关联意味着载有该条形码的产品已经注册过。如果验证数据在制造商的数据库中不匹配，或者在数据库中标记为先前已经看过、已经使用过或过期，那么刚刚扫描的此产品实例的真实性是值得怀疑的。可以在制造商的数据库中放置已经看到了同一条形码多个实例的警告代码，用以警告可能收到另一个相同产品实例的其他人：这些产品实例中有至少一个是伪造的。

如上所述，剩余产品寿命可能取决于温度。因此，在不同于参考温度的新存储温度下，可以通过使用条形码数据和扫描仪当前测量到的参考温度下的等效曝光时间(te)，计算新的预计过期日期。

图11包括一个生成2D条形码的示例过程460的流程图。虽然过程460是参考图11所示流程图描述的，但是应当理解，可以使用多种其他方法执行与过程460相关联的动作。例如，这些块中许多块的顺序可以改变，许多块可以间歇地重复执行或连续地执行，某些块可以与其他块组合，所描述的这些块中许多块是可选的，或者可以只是偶然地执行。

示例性过程460可以起始于确定有效负载数据集合112(块462)。在一个示例实施例中，有效负载数据集合112可以包括静态数据集合134和动态数据集合136。另外，动态数据集合136可以具有第一状态210和第二状态212。接下来，计算机可以生成2D条形码(块464)。在一个示例实施例中，2D条形码可以包括静态数据集合的编码型式、适于存储动态数据集合的编码型式的动态区域192以及错误检测和纠正数据116。然后，印制机可以使用静态墨水194印制2D条形码，并使用动态墨水198在动态区域192上印制编码的动态数据集合(块466)。在一个示例实施例中，可以将2D条形码附着到各种产品上，例如食品、药品，等等。在一个示例实施例中，动态墨水198可以响应于至少一个环境变化而改变状态，使得动态数据集合136或者处于第一状态210或者处于第二状态212。另外，在一个示例实施例中，错误检测和纠正数据116可以适应动态区域192中动态数据集合136的变化，使得当动态数据集合136处于第一状态210时，2D条形码可以能够由读码器读取并且可以产生第一输出，而当动态数据集合136处于第二状态212时，2D条形码可以能够由读码器读取并且可以产生第二输出。在一个示例实施例中，动态区域192可以设置在填充区域中。另外，动态区域192可以设置在数据区域的末端。提供包括适应动态数据集合136变化的错误检测和纠正数据116的2D条形码，有利之处在于允许个人使用非特权读码器，而且有利之处还在于允许个人使用非特权读码器获得两个不同的输出读数。例如，在没有生成具有适应动态区域192中动态数据集合136变化的错误检测和纠正数据116的2D条形码的情况下，非特权读码器可能仅产生第一输出，不管2D条形码包括第一状态210下的动态数据集合136还是第二状态212下的动态数据集合136。

图12包括一个读取2D条形码的示例过程470的流程图。虽然过程470是参考图12所示流程图描述的，但是应当理解，可以使用多种其他方法执行与过程470相关联的动作。例如，这些块中许多块的顺序可以改变，许多块可以间歇地重复执行或连续地执行，某些块可以与其他块组合，所描述的这些块中许多块是可选的，或者可以只是偶然地执行。

示例性过程470可以起始于读码器读取2D条形码中包括的静态数据集合134(块472)。在一个示例实施例中，2D条形码可以用静态墨水194和动态墨水198印制。另外，静态数据集合的编码型式可以用静态墨水194印制。接下来，读码器可以读取2D条形码中包括的动态数据集合136(块474)。在一个示例实施例中，可以用动态墨水198印制动态数据集合的编码型式196。另外，动态数据集合136可以印制在2D条形码上的冗余空间中。接下来，读码器可以生成关于静态数据集合134的第一输出(块476)。然后，读码器可以生成关于动态数据集合136的第二输出(块478)。在一个示例实施例中，第二输出可以取决于动态数据所处的多个状态之一是哪个状态，例如大于30℃或小于30℃。

图13包括一个读取2D条形码的示例过程490的流程图。虽然过程490是参考图13所示流程图描述的，但是应当理解，可以使用多种其他方法执行与过程490相关联的动作。例如，这些块中许多块的顺序可以改变，许多块可以间歇地重复执行或连续地执行，某些块可以与其他块组合，所描述的这些块中许多块是可选的，或者可以只是偶然地执行。

示例性过程490可以起始于读码器读取2D条形码中包括的静态数据集合134(块492)。在一个示例实施例中，2D条形码可以用静态墨水194和动态墨水198印制。另外，可以用静态墨水194印制静态数据集合的编码型式。接下来，读码器可以读取2D条形码中包括的动态数据集合136(块494)。在一个示例实施例中，可以用动态墨水198印制动态数据集合的编码型式196。另外，动态数据集合136可以印制在2D条形码的动态区域192中。接下来，读码器可以生成关于静态数据集合134和动态数据集合136的输出(块496)。在一个示例实施例中，当动态数据集合136处于第一状态210时，输出可以是第一输出，当动态数据集合136处于第二状态212时，输出可以是第二输出。

图14是一种2D条形码提供系统的块状图。该系统可以包括计算机292和印制机290。该系统可用于提供条形码102。计算机292可以包括一个以上计算机程序或组件。应当理解，可以使用一个以上计算机程序或组件来实现本文描述的所有公开方法和过程。这些组件可以作为一系列计算机指令提供在任何传统的计算机可读介质或机器可读介质上，包括易失性或非易失性存储器，例如RAM、ROM、闪存、磁盘或光盘、光存储器，或其他存储介质。指令可以作为软件或固件提供，并且/或者，可以全部或部分地在诸如ASIC、FPGA、DSP或任何其他类似器件等硬件组件中实现。指令可以被配置为由一个以上处理器执行，这些处理器在执行一系列计算机指令时执行或促进执行全部或部分的公开方法和过程。另外，计算机292可以包括显示器，并且可以具有连接到一个以上通信信道的连接，例如因特网或一些其他语音和/或数据网络，包括但不限于任何合适的广域网或局域网。

计算机292可以包括一个以上处理器，处理器通过地址/数据总线电联结到一个以上存储器件、其他计算机电路和一个以上接口电路。处理器可以是任何合适的处理器，例如微处理器。存储器优选包括易失性存储器和非易失性存储器。另外，存储器可以存储与条形码提供系统中的其他装置交互的软件程序。该程序可以由处理器以任何合适的方式执行。存储器还可以存储表示从计算机或条形码读码器接收的文档、文件、程序、条形码等的数字化数据。其他计算机电路可以包括各种各样的硬件组件，包括ASIC，或用于处理诸如条形码数据等特定格式数据的其他专用电路。

一个以上显示器、印制机290和/或其他输出装置也可以通过接口电路连接到计算机292。显示器可以是液晶显示器或任何其他类型的显示器。印制机290可以印制从计算机292生成和接收的条形码。另外，一个以上存储装置也可以通过接口电路连接到计算机292。例如，硬盘驱动器、CD驱动器、DVD驱动器和/或其他存储装置可以连接到计算机292。存储装置可以存储任何类型的数据，例如条形码数据100、图像数据、历史访问或使用数据，等等。

图15A和图15B是一种2D条形码读取系统的块状图。该系统可以包括读码器200，该系统可以用于读取条形码102。在一个示例实施例中，读码器200可以是特权读码器或非特权读码器。读码器200可以是专用条形码读码器，或者是一种被配置为读取条形码的设备，诸如移动装置、个人数字助理或PDA、智能电话、膝上型电脑、平板电脑或台式计算机，以及任何其他用户设备。读码器200可以适于读取1D和2D条形码，或者可以适于仅读取2D条形码。读码器200还可以经由通信网络发送、接收数据，或与其他网络装置交换数据。网络装置可以是计算机292、不同的读码器200，或能够经由通信网络访问的任何其他装置。还有，某些存储在服务器上的数据也可以临时或永久地存储在读码器200中，例如存储在存储器或存储装置中。网络连接可以是任何类型的网络连接，例如蜂窝或无线连接、以太网连接、数字用户线、电话线、同轴电缆，等等。可以通过适当的安全软件或安全措施来控制对读码器200或动态数据136的访问。个人用户的访问可以由读码器200定义并且限于某些数据和/或动作。例如，用户可能只能访问非特权读码器，非特权读码器可能只能读取条形码102上的静态数据134。另外，用户可以访问特权读码器，特权读码器只能够读取条形码102上的动态数据，或者既能读取动态数据，也能读取静态数据。因此，条形码读取系统的用户和/或管理员可能需要向一个以上读码器200注册。另外，可以实现用于管理位于读码器200和/或服务器内的数据的各种选项。例如，管理系统可以在读码器200中实现，并且可以使用任何合适的数据传输方法在本地和/或远程更新、存储和/或备份条形码数据100。

读取传感器增强型二维条形码符号的方法具有许多要求。读取传感器增强型的数据矩阵符号是可能的，

1.如果传感器染料模块图案中只有有限数量的模块改变颜色状态，以及

2.如果发生改变的模块仅限于少数犹他，并且

3.如果底层数据矩阵中有足够的Reed Solomon纠错能力，

那么，在由传感器激活引起模块颜色状态改变之前，可以利用RSEC过程来复原底层数据矩阵中的底层码字数据。

表5示出高达26×26的所有方形数据矩阵符号和所有矩形数据矩阵符号的数据和RSEC码字容量。

每个数据码字通常需要两个RSEC码字来复原底层数据。作为一个示例，一个16×16方形数据矩阵，具有12个数据码字(12个数据犹他)的容量，并具有12个RSEC码字(12个RSEC犹他)。因此，如果激活的传感器模块改变了该16×16符号中的4个数据犹他，那么要利用8个RSEC码字来复原那些用于改变了的犹他的数据。这样就留下了4个额外的RSEC码字，可用于纠正任何其他符号损坏。

表5用于不同大小的数据矩阵符号的总数据和RSEC码字

根据传感器染料模块图案的结构是否已经编码在底层数据矩阵中，使用两种类型的传感器增强型二维条形码的读取过程。在第一种情况下，传感器染料模块图案的结构没有编码在传感器增强型的二维条码的底层数据矩阵中：

1.对图像进行扫描和光学处理，作为数据矩阵读取过程的一部分，然后构造扫描图像的扫描二进制像素图(例如，位图)。作为一种方法，请参见ISO/IEC 16022。

2.对扫描二进制像素图(例如，位图)进行处理，以构造底层符号码字序列。

3.在激活的传感器模块引起任何改变之前，对符号码字序列使用Reed-Solomon纠错过程，复原底层数据码字。作为一种方法，请参见ISO/IEC16022。

4.从底层数据码字序列构造底层二进制像素图(例如，位图)，其大小等于扫描二进制像素图(例如，位图)。作为一种方法，请参见ISO/IEC 16022。

5.在每个位的位置处，对扫描二进制像素图(例如，位图)和底层二进制像素图(例如，位图)进行异或操作，以形成与扫描二进制像素图大小相同的传感器数字化信息像素图。

6.根据情境规则处理传感器数字化信息像素图。

在传感器染料模块图案的结构已编码在传感器增强型二维条形码的底层数据矩阵中的情况下：

1.对图像进行扫描并光学处理，作为数据矩阵读取过程的一部分，然后构造扫描图像的扫描二进制像素图。作为一种方法，请参见ISO/IEC 16022。

2.对扫描二进制像素图进行处理，以构造底层符号码字序列。

3.在激活的传感器模块引起任何改变之前，对符号码字序列使用Reed-Solomon纠错过程，复原底层数据码字。作为一种方法，请参见ISO/IEC16022。

4.利用在底层数据码字中编码的信息，在扫描二进制像素图内确定含有传感器数字化信息的传感器染料位图案，然后按照适当的位顺序提取二进制信息序列。

5.当传感器数据进行的是BCH(15,5,7)编码时，使用标准方法BCH纠错过程来复原5位二进制编码的传感器数据(否则解码失败)。

另外，在使用连续变化的传感器染料的情况下，例如，为了表示累积暴露于环境条件，则条形码读码器可以：

1.处理来自传感器染料区域的颜色信息，优选通过处理二进制像素图，以检索出确定传感器染料区域的位置、大小和产品寿命方程参数的条形码数据。另外，二进制像素图可用于对图像传感器编程，以用于特定的传感器染料和产品类型。

2.利用产品寿命方程参数从处理后的颜色信息中确定剩余的产品寿命。

一个实施例利用传感器染料，这种传感器染料配置成经历初始状态和结束状态之间连续的化学或物理状态变化，从而引起传感器染料颜色状态的变化。当前颜色状态可以指示暴露于环境条件(例如，累积暴露)。例如，传感器染料斑，例如累积时间-温度型传感器，可以嵌入2D条形码内或与2D条形码相关联。随着产品暴露于温度经过一段时间，累积时间-温度型传感器可以连续地改变颜色。

一个实施例利用温度阈值敏感型传感器染料化学物质。这种传感器染料化学物质为W->X型；白色染料组分套印在白色印制用介质上印制的底层数据矩阵的黑色模块上。假设在印制数据矩阵符号时已知使用的传感器染料化学物质。

假设数据矩阵符号中编码的数据结构使用GS1应用标识符(AI)，并符合GS1通用规范，VI 5Issue 2(2015年1月)(http://www.gs1.org/docs/barcodes/GS1_General_Specifications.pdf)及更高版本。

这里使用15位BCH(15,5,7)纠错技术对5位传感器数据进行编码。由于套印的传感器染料模块是白色的，所以，需要将对应于15位BCH编码中的“1”位的黑色模块印制在底层数据矩阵中。

连同2个用以指示在用传感器染料化学物质的标志位一起进行传感器数据BCH编码，仅仅利用了图19中为了示例性目的示出的16×16ECC 200数据矩阵符号的犹他3、5和6。在图19中，犹他5、6和犹他位3.6-3.8相对于符号ULC所在的位图位置，与在不变位图410中所在的位图位置相同。

标志符犹他位3.6和3.7表示表1中的哪种传感器染料化学物质正在使用中。假设在印制数据矩阵时已知要使用的传感器染料化学物质。

所选传感器化学物质的模块套印犹他位3.6和3.7这两个犹他位。根据所选传感器染料化学物质，当传感器染料处于未激活或激活状态时，位3.6和3.7将如表4中所示。

图20示出了根据ISO/IEC 16022大小为14的数据矩阵位图505，并且识别出了不变位图410的犹他位3.8和犹他5和6。犹他位3.8和犹他5和6分别作为基准510、520和530。犹他3的上5位，即位3.1-3.5，称为540，其不在不变位图410中，可用于编码有关在用传感器染料化学物质和/或传感器染料位图案的附加信息。

为了与GS1通用规范中定义的使用最广的用于在数据矩阵中编码信息的GS1系统保持一致，可以使用GS1应用标识符AI(90)。AI(90)被保留用于贸易伙伴之间共同商定的信息，例如存在传感器激活型数据矩阵。由于应用标识符可出现在GS1数据矩阵中的任何序列内，因此AI(90)将紧跟在FNC1之后出现，确保15个BCH编码的传感器位B1-B15位于不变位图410中。由于只能在GS1应用标识符中编码7位字符，因此在520处犹他5的最值得注意的位5.1和在530处犹他6的位6.1以及它们在激活之前和之后的颜色状态，在这里都不重要。

如图21所示，16×16数据矩阵600中不变位图410部分包括：部分610a，包括犹他1的位1.5和1.8；部分620，包括犹他2；部分630a，包括犹他3的位3.6-3.8；部分640a，包括犹他4的位4.3-4.8；部分650，包括犹他5；部分660，包括犹他6；以及部分670a，包括犹他7的位7.2、7.4、7.5、7.7和7.8。请注意，在部分600中显示了围绕这七个犹他的其他犹他位，以供参考，并且易于与图20的位图对应。例如，部分610b中犹他1的位1.1-1.4、1.6和1.7；部分640b中犹他4的位4.1和4.2；以及部分670b中犹他7的位7.1、7.3和7.6。

最值得注意的位B15将编码在部分630a处的犹他位3.8中。部分650处犹他5的位5.2到5.8将对BCH编码传感器位的B14到B7进行编码。部分660处犹他6的位6.2到6.8将对BCH编码传感器位的位B7到B1进行编码。

由于在第一优选实施例中使用能从白色变为透明的传感器染料化学物质，因此应在数据矩阵中预印刷经过编码的传感器数据位黑白图案B15-B1。然后将W->X型传感器染料套印在这些编码位上；或者是所有的位B1-15，或者至少是底层数据矩阵中黑色位B15-B1中的位。

考虑传感器数据值为“4”时的一个示例。从表2可知，BCH编码B15-B1是001000111101011。因此，在图20中大小为14的数据矩阵位图中，犹他位3.8、5.2-5.8和6.2-6.8被设定为对与这些位B15-B1相对应的黑色模块进行编码，因为这些模块将被套印白色到透明的传感器染料。犹他位5.1和6.1被设为“0”，确保印制白色模块。表6显示了AI(90)数据串印制在16×16数据矩阵的前七个犹他中。回想一下，每个犹他对一个8位码字进行编码。

表6针对W->X型传感器染料的AI(90)ASCII和数据矩阵码字串示例

针对所有大小的数据矩阵，部分630b处犹他3的位3.1-3.5不在不变位图410中，因为它们位于数据矩阵符号的下边缘。然而，这里可以对数据进行编码，其可用于传递有关在用传感器染料性质的特定信息以及编码在增强型数据矩阵中的传感器染料图案。

由于犹他4中只有部分640a出现在不变位图部分410中，因此犹他4用作分隔符，确保位B14-B1分别印制在部分650和660处的犹他5和6中。任何7位ASCII字符都可以编码在犹他4中。它通常用于与产品相关的信息。

图22中示出了仅使用表6中的信息印制的16×16数据矩阵700。在图23中，数据矩阵800被示出与数据矩阵600在结构上类似。然而，这里，根据图22中数据矩阵700的编码，将不变位图部分中的适当模块设置为黑色或白色。其余的数据矩阵码字(犹他8-12)由用以填写12个可用数据码字的填充字符填充。符号中的最后12个码字(犹他13-24)是RSEC纠错码字。在图23中，为方便起见，犹他8-24的内容以灰色显示，因为它们与Al(90)的编码无关。

图24中示出了未激活的传感器增强型数据矩阵900的视觉图像。注意，白色传感器染料由标志位910套印。传感器数据中B15-B1的套印BCH编码920显示为白色染料模块，不能区别于犹他位5.1和6.1处的未印制和未套印白色模块。这些位的值为“00000000000000”，表示对于该传感器染料化学物质系统中的B15-B1来说，未激活的默认传感器数据值为“0”。注意，标志位是“00”，表示W->X型传感器染料化学物质的未激活状态。

一旦激活，所有传感器模块变为透明，并且视觉图像回复到图22，示出正确的15位BCH位图案001000111101011，其使用上述BCH(15,5,7)的标准方法之一进行解码，复原传感器数据值“4”。

第二优选实施例使用温度阈值敏感型传感器染料化学物质X->B，其通常由用于制造热敏纸的热激活型无色染料系统代表。这里，透明染料模块套印在白色介质上印制的底层数据矩阵的白色(未印制)模块上。

此处还使用15位BCH(15,5,7)纠错技术来编码5位传感器数据，这些数据还通过仅仅在传感器染料激活时出现黑色模块的位图位置处，将传感器染料模块套印在底层印制的数据矩阵符号上进行编码。这里还假设所使用的传感器染料化学物质在印制数据矩阵符号时是已知的。

利用最初透明的任何传感器染料化学物质，可以使用不同的印制机来印制底层数据矩阵符号，然后作为一个单独的过程使用传感器染料模块套印底层数据矩阵符号，从而增强了在套印传感器模块时应知道的数据矩阵信息。在一个示例实施例中，二维条形码可以附着到各种产品，例如食品、药品，生物制品，或可以受益于环境、物理或生物监测的任何其他产品。例如，条形码可以印刷在或粘贴到容纳这种产品的容器上。

连同2个标志位一起的传感器数据15位BCH编码图案，与第一优选实施例相同。从表2可以看出，对于X->B型传感器染料化学物质，印制的标志位3.6和3.7将为“10”。如在第一优选实施例中那样，犹他3的上5位，位3.1-3.5，可用于编码关于在用传感器染料化学物质和/或传感器染料位图案的附加信息。

为了与使用最广泛的用于在数据矩阵中编码信息的系统保持一致，使用GS1应用标识符AI(90)。AI(90)被保留用于贸易伙伴之间共同商定的信息，例如存在传感器激活型数据矩阵。AI(90)按照与第一优选实施例中一样的犹他1-7数据结构格式使用，这里所编码的具体数据表示在表7中。

考虑与第一优选实施例相同的传感器数据值是4时的示例。从表4中可以看出，BCH编码B15-B1是001000111101011。由于在该第二优选实施例中使用从透明变为黑色的传感器染料化学物质，因此，针对B15-B1中一旦激活就将成为黑色模块的BCH编码的传感器染料模块，必须选择性地套印在底层数据矩阵中B15-B1白色模块上。标志位3.6和3.7也用传感器染料模块套印。

表7示出了在图25中的16×16底层数据矩阵1000的前7个犹他中针对该第二优选实施例示例印制的AI(90)数据串。在图25中示出了仅使用表7中的信息印制的底层数据矩阵1000。

参见图26中的ULC细节1100，标志位3.6和3.7分别被设定为“1”和“0”。犹他位3.8、5.2-5.8和6.2-6.8是对于所有这些位B15-B1来说与“0”对应的白色模块。犹他位5.1和6.1设为“1”，因为它们不是BCH位编码序列的一部分，并且数据矩阵标准ISO/IEC标准要求每个犹他至少具有1个黑色模块。其余的数据矩阵码字(犹他8-12)填充有用以填写12个可用的数据码字的填充字符，这些可用的数据码字根据ISO/IEC 16022专门编码。符号中的最后12个码字(犹他13-24)是RSEC纠错码字。在图26中，为方便起见，犹他8-24的内容以灰色显示，因为它们与AI(90)的编码无关。

表7针对X->B型传感器染料的AI(90)ASCII和数据矩阵码字串示例

当传感器增强型数据矩阵条形码符号处于未激活状态时，底层数据矩阵的白色模块将可见，显示B15-B1的BCH编码为00000000000000，或者，传感器数据值0，如同图25中的传感器增强数据矩阵1000和图26中的数据矩阵ULC细节1100那样。

传感器模块激活后，理想情况下将出现视觉传感器增强型数据矩阵1200，如图27所示。现在将示出内容为0010001110101111的传感器数据位图案B15-B1，然后通过将补充的标准BCH解码技术用在传感器染料位图案上，读取如上所述的数据矩阵，将复原传感器数据值4。请注意，数据矩阵1200与底层数据矩阵1000相同，这时套印的传感器染料模块激活为黑色(但为了清晰起见，在图27中以深灰色显示为1220)，以显示传感器数据位图案B15-B1，而标志位图案1210现为“11”。

第三优选实施例还使用温度敏感型传感器染料化学物质。这里，处于未激活颜色状态的传感器染料模块作为单个传感器染料斑被套印在白色介质上印制的底层数据矩阵中的不变位图内。

可以使用任何传感器染料化学物质R->S，只要任意颜色状态R和S都具有：1)足够的视觉颜色状态变化，和2)660nm读码器照射下的足够对比度，使得R颜色状态扫描为W或B，S颜色状态扫描为互补色，B或W。这样使得传感器染料斑无论在未激活颜色状态还是激活颜色状态下，都能够在视觉上可辨别并且可机器读取，从而使用上述数据矩阵读取技术将传感器染料模块复原成为图像，然后对图像进一步处理以确定传感器染料斑的激活状态。

可以使用不同的印制机或同一印刷机的不同工位：首先印制底层数据矩阵符号，然后在一个单独的过程中使用传感器染料斑对其进行套印。

在该示例中，示出了X->B型传感器染料化学物质。传感器染料斑是一个方块，大小约为2×2传感器染料模块。它的四周由由大小为4×4模块的白色区域框定并位于该白色区域的中心。这个4×4白色框位于16×16数据矩阵的不变位图中，确保该4×4白色框及其围成的传感器染料斑，就数据矩阵符号大小的宽大范围而言，始终相对于ULC处于相同的位置。

图28示出4×4白色框1310(从位3.6到位5.8)在示例16×16数据矩阵符号1300内的位置。该4×4白色框1310包含4行犹他位，包括如下行：

第1行：位3.6、3.7、3.8、4.3

第2行：位2.5、5.1、5.2、5.3

第3行：位2.8、5.3、5.4、5.5

第4行：位6.2、5.6、5.7、5.8

注意，在该第三优选实施例中，位3.6和3.7不用作标志位，如同第一和第二优选实施例中那样，而是在这里它们是4×4白色框的一部分。

一种不甚成熟的方法可能是在没有数据限制的情况下创建底层印制的数据矩阵符号，并只是将白色模块套印在4×4白色框1310中的16个底层数据矩阵模块上。根据编码后的数据，以及白色框1310中是否有原来有意套印的任何黑色模块，多达5个犹他及其编码的码字可能会由于套印而被有意损坏。一种使用Reed-Solomon纠错技术在读取数据矩阵期间复原多达5个损坏码字的传统方法，可能会要求在16×16数据矩阵符号中使用12个可用RSEC码字中多达10个码字。这样就几乎没有留下RSEC码字可以用于其他的意外符号损坏。

如同第一和第二优选实施例中所示的示例那样，在该示例中，还利用GS1应用标识符AI(90)和犹他1-7数据结构格式来执行符号数据编码。表8中编码了第三优选实施例特有的符号数据。为方便起见，犹他8-24的内容在数据矩阵1300中以灰色显示，因为它们与AI(90)的编码无关。

犹他1和7不受生成4×4白色框1310的影响，因为它们的位都没有在数据矩阵1310内。犹他位2.5和2.8在白色框1310之内。在AI(90)数据编码时，位2.5＝“1”，并因此犹他2在被白色模块覆写时将被有意损坏。犹他5完全在4×4白色框1310内。顺便来说，由于数据采用ISO/IEC 16022数据矩阵编码，因此在任何有效的犹他中总会有至少1个黑色模块；因此，无论将什么样的7位ASCII数据字符编码在犹他5中，该犹他及其码字都将由于用白色模块套印所有犹他5模块而被有意损坏。

但是，通过限制允许被编码在这些码字的数据，使得在犹他位3.6-3.8、4.3、4.6和6.2中没有黑色模块(“1”位)，是有可能避免故意损坏仅位于4×4白色框内的犹他3、4和6的。假设“x”代表一个犹他内每个特定位位置中的“无所谓”位位置，则可允许的8位数据矩阵码字形式为：

犹他3：xxxxx000

犹他4：xx0xx0xx

犹他6：x0xxxxxx

表8示出了图29中16×16底层数据矩阵1400的前7个犹他中针对该第三优选实施例示例的AI(90)数据串。

表8AI(90)针对斑型传感器的ASCII和数据矩阵码字串示例

在图29中，仅使用表8中的信息印制底层数据矩阵1400。其余的数据矩阵数据码字(犹他8-12)用数据矩阵填充字符填充。符号中的最后12个码字(犹他13-24)是RSEC纠错码字。

在图30中，一个4×4白色框1510被示出位于数据矩阵1400的不变位图内，对应于图28中的4×4白色区域1310。有若干种方法可以生成这个4×4白色框架1510，包括将白色模块实际套印在底层数据矩阵1400上。一种更好的方法是，改进数据矩阵编码和底层符号的符号生成软件，改进方法是更改数据矩阵的编码后14×14位图，以确保白色框1510中的所有位位置在转换为黑白模块之前设定为“0”，或者作为替代方式，在印制数据矩阵1400之前，将4×4白色区域1510中所有模块设置为白色。因此，首先在4×4白色区域1510中从来没有印制黑色模块，因此不需要白色模块套印步骤。

如同第二优选实施例中那样，在第三优选实施例中，使用第二印制步骤在4×4白色框1510内印制大约2×2的传感器染料斑1620，如图31所示。这里，传感器染料斑1602被示出为激活的(为了清楚起见为紫色)。

第三优选实施例的目的之一是，在传感器染料激活时，在4×4白色框架1510内发生有传感器染料斑1520颜色状态的可见变化。第二个目的是采用传感器染料化学物质，其如上所述与数据矩阵读码器具有足够的对比度，使得传感器染料斑1620在未激活时被读取为W或B模块，而在激活时被读取为互补色B或W模块。然后，所存在的未激活和激活的传感器染料斑对于数据矩阵读码器来说都是能够使用上述读取方法机器可读的。

对第三优选实施例的进一步改进在于数据矩阵读取过程：要应用的知识是，犹他2和5的码字已被故意损坏，以提高符号码字序列复原时Reed-Solomon纠错过程的效率。对组合后数据加RSEC码字序列中未知位置处的错误码字进行检测和纠正，对于每个受损码字需要使用2个RSEC字符。但是，如果在Reed-Solomon纠错过程之前已知受损码字的位置(在这个情况中，在码字2和5中)，则仅需要1个RSEC码字来复原每个识别出来的受损码字的正确码字值。这样就留下了额外的未使用的RSEC码字，可用于其他意外数据矩阵符号损坏的纠正。

替代实施例包括使用下述方案中的一个以上方案：

·用其他二维纠错条形码符号代替数据矩阵，包括QR码、Aztec码、MaxiCode、PDF417和Dot码；

·替代的传感器染料化学物质，利用除黑色、白色或透明以外的颜色状态，例如初始状态和结束状态之间的连续可变颜色状态；

·底层印制的二维纠错条形码符号，其中，该符号的第一颜色状态或者第二颜色状态是除黑色或白色之外的颜色；

·底层二维纠错条形码符号，其中，第一颜色状态可以是未标记的介质表面，第二颜色状态是直接标记的介质表面改变，反之亦可；

·在颜色连续改变的颜色标志或传感器染料斑上套印二维纠错条形码符号；

·在二维纠错条形码符号上套印颜色连续改变的颜色标志或传感器染料斑。

在本发明的一个示例性方面，一种传感器增强型二维条形码包括基底、设置在基底上的第一层和设置在基底上的第二层。第一层包括传感器染料区域，该区域包括具有化学物质的传感器染料，所述化学物质被配置为响应于某种环境条件的发生，经历初始状态和结束状态之间连续的化学或物理状态变化，从而导致传感器染料颜色状态的改变。颜色状态指示暴露于该环境条件。第二层包括二维纠错条形码符号，该符号包括处于恒定颜色状态的多个模块。这些模块可选择性地为方形、矩形或圆形。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第二层与第一层的某个结构特征对准，并且其中，优选的是，传感器染料区域位于二维条形码的不变区域中，使得第二层的左上角与第一层的左上角对准。

根据可以与前述方面中任何一个或更多方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，环境条件选自由一下因素构成的组：时间，温度，时间-温度积，并且其中，优选的是，传感器染料在暴露于环境条件时，在初始状态和结束状态之间连续地改变颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第二层印制在第一层上方。

根据可以与前述方面中的任何一个以上结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一层印制在第二层上。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第二层按照二维条形码符号规范形成可读条形码符号。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，二维错误纠正条形码符号来自由下述规范组成的符号规范组：数据矩阵，QR码，Aztec码，MaxiCode，PDF417，Dot码。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，二维纠错条形码符号利用Reed-Solomon纠错技术。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料最初未激活时处于第一颜色状态，然后，在到达结束状态之前动态地变为初始状态和结束状态之间范围内的多个不同颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，当有关所感测的性质的指定条件超过阈值时，传感器染料达到初始状态和结束状态之间的预定中间状态，其中阈值优选为标示产品寿命。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料动态地变为与消耗的产品寿命和剩余标示产品寿命之一相关的多种不同颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一层可选择性地可以提供传感器数字化信息，传感器数字化信息优选是编码在二维符号的不变像素图中，更优选是编码为二进制编码的传感器数据，更优选的是，二进制编码的传感器数据是纠错码，优选是选自由下述码组成的组：Hamming码，BCH码，Golay码，Simplex码，Reed-Muller码，Fire码，卷积码，Reed-Solomon码。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，二维纠错条形码包括经过编码的应用标识符，并且其中，优选的是，第一应用标识符表示传感器染料区域的大小和位置，第二应用标识符表示产品寿命方程参数，其中，优选的是，产品寿命方程参数是Arrhenius方程参数。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种制品包括：药品、生物制品或食品，优选的是疫苗；容纳药品、生物制品或食品的容器，优选的是疫苗药瓶；以及设置在容器上或容器中的传感器增强型二维条形码符号，优选的是应用于容器的外表面。

在本发明的一个示例性方面中，一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法，包括对传感器增强型二维条形码符号的图像进行光学扫描，以获得图像中像素的颜色值。然后，构造包含传感器增强型二维条形码符号中颜色值的扫描像素图，并且处理扫描像素图中的像素，给每个像素分配一个二进制颜色值，形成二进制化像素图。在二进制化像素图中识别和解码二维条形码符号，复原符号码字序列。接下来，从符号码字序列中复原底层数据码字，优选是通过对符号码字序列利用纠错处理进行复原。处理数据码字，用以识别传感器染料区域中的条形码模块，并确定传感器染料区域中条形码模块的平均颜色值。处理传感器染料区域的平均颜色值，确定扫描时入射光的反射率百分比。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，该方法包括处理传感器数字化信息像素图，以识别传感器染料区域，并依据传感器染料区颜色状态确定产品寿命信息。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，处理颜色信息包括捕获传感器染料区域中包括的像素的白色光反射率，并利用滤波器针对来自扫描像素的反射率数据创建彩色滤光效果，以产生扫描像素图中像素的滤波后彩色图像值。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，该方法还包括将滤波后彩色图像值简化为灰度值，从而创建灰度像素图。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，处理颜色信息包括捕获传感器染料区域中包括的像素的白色光反射率，利用滤波器针对来自扫描像素的反射率数据创建彩色滤光效果，以产生扫描像素图中像素的滤波后彩色图像值。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，处理颜色信息包括将扫描像素图中滤波后彩色图像值简化为灰度值，确定条形码模块的平均颜色值的平均灰度值，并处理平均灰度值以确定扫描时的入射光反射率百分比。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，处理扫描像素图中的像素包括将每个像素分类为黑色像素、白色像素和彩色像素之一。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，黑色像素、白色像素和彩色像素用于形成三进制像素图，该三进制像素图中的黑色和白色像素用于识别该三进制像素图中的二维条形码符号。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，该方法包括将不变区域中的每个像素分类为黑色像素、白色像素和彩色像素之一。另外，该方法可选择性地包括确定彩色像素的平均灰度值，并处理该平均灰度值以确定采样时的当前反射率百分比。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料区域位于数据矩阵条形码符号的不变区域中。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，该方法还包括从传感器数字化信息中复原视觉图案或图像。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料区域包括响应于环境因素的传感器染料，所述环境因素包括温度、时间、辐射、光和有毒化学品中的至少一项。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料区域包括响应于环境因素的传感器染料，所述环境因素包括温度、时间、辐射、光和有毒化学品中的至少一项。

在本发明的一个示例性方面中，一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法，包括对传感器增强型二维条形码符号的图像进行光学扫描，获得图像中每个像素的灰度值。然后，构造传感器增强型二维条形码符号中像素的灰度像素图。接下来，该方法包括处理灰度像素图中的像素，给每个像素分配一个二进制颜色值，形成二进制化像素图。另外，识别并解码二进制化像素图中的二维条形码符号以复原符号码字序列。然后，利用对符号码字的纠错处理，自符号码字序列复原底层数据码字。处理数据码字，用以识别传感器染料区域中的条形码模块。然后，确定传感器染料区域中的条形码模块的平均灰度值，并处理传感器染料区域的平均灰度值，以确定扫描时入射光的反射率百分比。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，对图像光学扫描时使用带通滤波器，以产生单色照明的效果。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，使用光源对图像进行光学扫描，该光源是单色光源，其中优选的是，单色光源是单色激光器。

根据可以与前述方面中的任何一个以上结合使用的本发明的另一个示例性方面，条形码成像器用于光学扫描图像，并且其中条形码成像器仅响应于灰度值。

在本发明的一个示例性方面中，一种传感器增强型二维条形码包括基底、设置在基底上的二维纠错条形码符号、设置在基底上处于恒久颜色状态的第一层、以及设置在基底上的第二层。条形码符号还包括多个模块，模块可选择性地为方形、矩形或圆形，每个模块具有第一颜色状态或第二颜色状态中的一种颜色状态。第二层可以选择性地通过按照传感器染料模块图案的形式套印第一层来提供，传感器染料模块图案包含传感器数字化信息。第二层还包括具有化学物质的传感器染料，所述化学物质被配置为响应于某种环境、物理或生物条件的发生而经历化学或物理状态变化，引起传感器染料颜色状态的变化，从而改变所述多个模块的子集合的颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，环境条件选自由下述因素组成的组：时间，温度，时间-温度积，光，湿度，气体蒸汽，核辐射，并且其中，优选的是，当环境条件超过阈值时，传感器染料永久地改变颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一层按照二维条形码的符号规范形成可读条形码符号。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，二维错误纠正条形码符号来自由下述规范组成的符号规范组：数据矩阵符号规范，QR码符号规范，Aztec码符号规范，MaxiCode符号规范，PDF417符号规范，Dot码符号规范。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，二维纠错条形码符号利用Reed-Solomon纠错技术。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料最初未激活时处于黑色、白色或透明颜色状态，然后，激活时变成不同的颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，当有关所感测的性质的指定条件高于或低于阈值时，传感器染料永久地改变颜色状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，有关所感测的性质的指定条件是检测到生物有机体、生物制剂或生物毒素的存在，优选是通过使用比色免疫测定法进行检测。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第二层提供传感器数字化信息，传感器数字化信息优选是编码在二维符号的不变像素图中，更优选是编码为二进制编码的传感器数据，更优选的是，二进制编码的传感器数据是纠错码，优选是选自由下述码组成的组：Hamming码，BCH码，Golay码，Simplex码，Reed-Muller码，Fire码，卷积码，Reed-Solomon码。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，编码在传感器染料模块图案中的传感器数字化信息是视觉图案或图像。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种制品包括：药品、生物产品或食品，优选是疫苗；容纳药品、生物产品或食品的容器，优选是疫苗药瓶；以及设置在容器上或容器中的传感器增强型二维条形码符号，优选是应用于容器的外表面。

根据本发明的另一个示例性方面，一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法，包括对传感器增强型二维条形码符号的图像进行扫描和光学处理，扫描和光学处理包括依据扫描出的传感器增强型二维条形码符号的模块构造扫描二进制位图。该方法还包括依据扫描二进制位图构造符号码字序列。然后，从符号码字序列中复原底层数据码字，优选是通过对符号码字序列使用纠错处理进行复原，纠错处理优选是Reed-Solomon码。接下来，处理底层数据码字以形成底层符号码字序列。该方法还包括依据来自底层符号码字序列的扫描二进制位图，构造底层二进制位图，该底层二进制位图的大小优选等于扫描二进制位图。在每个位的位置处，可以对扫描二进制位图和底层二进制位图执行异或操作，形成传感器数字化信息位图。可选择的是，该方法包括处理传感器数字化信息位图以复原包含二进制编码后的传感器数据的二进制信息序列，优选是通过将二进制信息序列作为纠错码序列处理，并利用纠错过程来复原二进制编码后的传感器数据。优选的是，纠错码选自由下述码组成的组：Hamming码，BCH码，Golay码，Simplex码，Reed-Muller码，Fire码，卷积码，Reed-Solomon码。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，该方法包括处理传感器数字化信息位图以识别传感器染料斑，并根据传感器染料斑的颜色状态确定传感器染料是否响应环境条件而发生了激活。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，传感器染料斑位于数据矩阵条形码符号的不变区域中。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，该方法包括从传感器数字化信息位图复原视觉图案或图像。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种设备可以执行生成2D条形码的方法，该方法包括：确定有效负载数据集合，有效负载数据集合包括静态数据集合和动态数据集合；生成2D条形码，2D条形码包括静态数据集合的编码型式，并包括冗余空间；将冗余空间的至少一部分指定为适于存储动态数据集合的动态区域；使用静态墨水印制2D条形码，并使用动态墨水在动态区域上印制动态数据集合的编码型式，动态墨水响应于至少一个环境变化而改变状态，使得动态数据集合处于多个状态中的一个状态。动态数据集合是能够由2D条形码的读码器读取的，并且当动态数据集合处于所述多个状态中的每一个状态时，静态数据集合都是能够由该2D条形码的读码器读取的。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态墨水响应于包括温度、时间、辐射、光和有毒化学品中的至少一种因素的环境因素。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态墨水响应于时间和温度。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态墨水响应于冷冻。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态墨水响应于环境因素而永久地改变。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态墨水响应于特定环境因素的发生而从第一状态转变为第二状态，并且当该特定环境因素不再发生时，返回到第一状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，冗余空间包括多个未使用的位、填充区域和错误检测和纠正区域中的至少一个。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，其中，冗余空间包括格式信息区域、版本信息区域和基准数据区域中的至少一个。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，非特权读码器能够读取2D条形码的静态数据，但是不能读取动态数据。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，只有特权读码器能够读取2D条形码的静态数据，但是不能读取动态数据。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种设备可以执行提供2D条形码的方法，该方法包括：确定静态数据集合；确定动态数据集合；生成第一2D条形码；生成第二2D条形码；比较第一2D条形码和第二2D条形码，并将信息模块划分为第一组和第二组；用静态墨水和动态墨水印制2D条形码。动态数据集合具有第一状态和第二状态。第一2D条形码包括静态数据集合和处于第一状态下的动态数据集合的编码型式。静态数据集合和处于第一状态下的动态数据集合包括多个第一信息模块和多个第二信息模块。第二2D条形码包括静态数据集合和第二状态下的动态数据集合的编码型式。静态数据集合和第二状态中的动态数据集合包括多个第三信息模块和多个第四信息模块。所述多个第三信息模块包括所述多个第一信息模块中的所有模块加上一个以上信息模块的集合。所述多个第二信息模块包括所述多个第四信息模块中的所有模块加上所述一个以上信息模块的集合。第一组包括第一2D条形码的所述多个第一信息模块和第二2D条形码的所述多个第三信息模块之间的公共信息模块。第二组包括第二2D条形码的所述多个第三信息模块的特有信息模块。第一组用静态墨水印制，第二组用动态墨水印制。动态墨水适于响应于特定环境因素的出现而激活。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，所述多个第一信息模块和所述多个第三信息模块是黑色模块，所述多个第二信息模块和所述多个第四信息模块是白色模块。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，所述多个第一信息模块和所述多个第三信息模块适于能够在视觉上区别于印制用表面，所述多个第三信息模块和所述多个第四信息模块不能在视觉上区别于印制用表面。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种设备可以执行提供2D条形码的方法，该方法包括：确定静态数据集合；确定动态数据集合；生成第一2D条形码；生成第二2D条形码；比较第一2D条形码和第二2D条形码，并将信息模块划分为第一组、第二组和第三组；使用静态墨水、第一动态墨水和第二动态墨水印制2D条形码。动态数据集合具有第一状态和第二状态。第一2D条形码包括静态数据集合和第一状态下的动态数据集合的编码型式。静态数据集合和第一状态下的动态数据集合包括多个第一信息模块和多个第二信息模块。第二2D条形码包括静态数据集合和第二状态下的动态数据集合的编码型式。静态数据集合和第二状态下的动态数据集合包括多个第三信息模块和多个第四信息模块。第一组包括第一2D条形码的所述多个第一信息模块和第二2D条形码的所述多个第三信息模块之间的公共信息模块。第二组包括第二2D条形码的所述多个第三信息模块的特有信息模块，第三组包括第一2D条形码的所述多个第一信息模块的特有信息模块。第一组用静态墨水印制，第二组用第一动态墨水印制，第三组用第二动态墨水印制。第一动态墨水适于响应于特定环境因素的发生而失去激活，而第二动态墨水适于响应于该特定环境因素的发生而激活。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一动态墨水和第二动态墨水响应于包括温度、时间、辐射、光和有毒化学品中至少一个因素的环境因素。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一动态墨水和第二动态墨水响应于时间和温度。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一动态墨水和第二动态墨水响应于冷冻。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，第一动态墨水和第二动态墨水同时激活。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种设备可以执行提供2D条形码的方法，该方法包括：确定有效负载数据集合，有效负载数据集合包括静态数据集合和具有第一状态和第二状态的动态数据集合；生成2D条形码，2D条形码包括静态数据集合的编码型式和动态区域，动态区域适于存储动态数据集合以及错误检测和纠正数据；使用静态墨水印制2D条形码，使用动态墨水在动态区域上印制编码后的动态数据集合，动态墨水响应于至少一个环境变化而改变状态，使得动态数据集合处于第一状态或第二状态，错误检测和纠正数据适应动态区域中动态数据集合的变化，使得当动态数据集合处于第一状态下时，2D条形码可由读码器读取并产生产生第一输出，当动态数据集合处于第二状态下时，2D条形码可由读码器读取并且产生第二输出。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态区域被设置在填充区域中。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，动态区域被设置在数据区域的末端。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种设备可以执行读取2D条形码的方法，该方法包括：扫描2D条形码中包括的静态数据集合；扫描2D条形码中包括的动态数据集合；生成有关静态数据集合的第一输出；生成有关动态数据集合的第二输出。2D条形码用静态墨水和动态墨水印制，静态数据集合的编码型式用静态墨水印制。动态数据集合的编码型式用动态墨水印制，动态墨水响应于至少一个环境变化而改变状态，使得动态数据处于多个状态之一。动态数据集合印制在2D条形码上的冗余空间中。第二输出指示动态数据处于所述多个状态中的哪个状态。

根据可以与前述方面中任何一个或更多个方面结合使用的本发明的另一个示例性方面，一种设备装置可以执行读取二维(2D)条形码的方法，该方法包括：扫描2D条形码中包括的静态数据集合；扫描2D条形码中包括的动态数据集合；基于静态数据集合和动态数据集合生成输出。2D条形码包括静态墨水和动态墨水。静态数据集合的编码型式用静态墨水印制。动态数据集合的编码型式用动态墨水印制，动态墨水响应于至少一个环境变化而改变状态，使得动态数据处于多个状态之一。动态数据集印制在动态区域中。当动态数据集合处于所述多个状态中的第一状态下时，输出是第一输出，当动态数据集合处于所述多个状态中的第二状态下时，输出是第二输出。

应当理解，对本文描述的示例实施例的各种修改和改进对于本领域技术人员而言将是清楚明白的。这些修改和改进可以在不脱离本主题的精神和范围以及不会减少其预期优点的情况下实现。因此，这里想要指出的是，这些修改和改进将由所附权利要求书覆盖。而且，应当理解，从属权利要求的特征可以体现在每个独立权利要求的系统、方法和设备中。

一旦受益于上文描述和相关附图的教导，本发明所属领域的技术人员将会想到对此处提出的发明的多种改进以及其他实施例。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且这里想要指出的是，将改进和其他实施例包括在所附权利要求的范围内。虽然本文采用了特定术语，但是，它们只是在一般性和描述性意义下使用，而不是出于限制性目的。

Claims (23)

1.一种传感器增强型二维条形码，包括：

基底；

设置在基底上的第一层，第一层包括传感器染料区域，传感器染料区域包括具有化学物质的传感器染料，化学物质被配置为响应于某种环境条件的发生，经历初始状态和结束状态之间连续的化学或物理状态变化，导致传感器染料的颜色状态发生改变，其中，颜色状态指示暴露于环境条件；

设置在基底上的第二层，第二层包括二维纠错条形码符号，条形码符号包括处于恒定颜色状态的多个模块，模块可选择性地为方形、矩形或圆形。

2.根据权利要求1所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，第二层与第一层的某个结构特征对准，并且其中，优选的是，传感器染料区域位于二维条形码的不变区域中，使得第二层的左上角与第一层的左上角对准。

3.根据权利要求1或2所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，环境条件选自由一下因素构成的组：时间，温度，时间-温度积，并且其中，优选的是，传感器染料在暴露于环境条件时，在初始状态和结束状态之间连续地改变颜色状态。

4.根据权利要求1-3所述的传感器增强型二维条形码，其中，第二层印制在第一层上方。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，二维纠错条形码符号来自由下述规范组成的符号规范组：数据矩阵，QR码，Aztec码，MaxiCode，PDF417，Dot码。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，二维纠错条形码符号利用Reed-Solomon纠错技术。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，传感器染料最初未激活时处于第一颜色状态，然后，在到达结束状态之前动态地变为初始状态和结束状态之间范围内的多个不同颜色状态。

8.根据权利要求7所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，当有关所感测的性质的指定条件超过阈值时，传感器染料达到初始状态和结束状态之间的中间状态，其中阈值优选为标示产品寿命。

9.根据权利要求7所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，传感器染料动态地变为与消耗的产品寿命和剩余标示产品寿命之一相关的多种不同颜色状态。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，第二层提供传感器数字化信息，传感器数字化信息优选是编码在二维符号的不变像素图中，更优选是编码为二进制编码的传感器数据，更优选的是，二进制编码的传感器数据是纠错码，优选是选自由下述码组成的组：Hamming码，BCH码，Golay码，Simplex码，Reed-Muller码，Fire码，卷积码，Reed-Solomon码。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的传感器增强型二维条形码符号，其中，二维纠错条形码包括经过编码的应用标识符，并且其中，优选的是，第一应用标识符表示传感器染料区域的大小和位置，第二应用标识符表示产品寿命方程参数，其中，优选的是，产品寿命方程参数是Arrhenius方程参数。

12.一种制品，包括：

药品、生物制品或食品，优选的是疫苗；

容纳药品、生物制品或食品的容器，优选的是疫苗药瓶；以及

根据权利要求1-11中任一项所述的传感器增强型二维条形码符号，设置在容器上或容器中，优选的是应用于容器的外表面。

13.一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法，包括：

对传感器增强型二维条形码符号的图像进行光学扫描，获得图像中像素的颜色值；

构造包含传感器增强型二维条形码符号中颜色值的扫描像素图；

处理扫描像素图中的像素，给每个像素分配一个二进制颜色值，形成二进制化像素图；

识别二进制化像素图中的二维条形码符号；

解码所识别的二进制化像素图中的二维条形码符号，以复原符号码字序列；

从符号码字序列中复原底层数据码字，优选是通过对符号码字序列利用纠错处理进行复原；

处理数据码字，用以识别传感器染料区域中的条形码模块；

确定传感器染料区域中的条形码模块的平均颜色值；

处理传感器染料区域的平均颜色值，确定扫描时入射光的反射率百分比。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，处理颜色信息包括：

捕获传感器染料区域中包括的像素的白色光反射率；

利用滤波器针对来自扫描像素的反射率数据创建彩色滤光效果，以产生扫描像素图中像素的滤波后彩色图像值。

15.根据权利要求15所述的方法，处理颜色信息还包括：

将扫描像素图中的滤波后彩色图像值简化为灰度值；

确定条形码模块的平均颜色值的平均灰度值；

处理平均灰度值，以确定扫描时的入射光反射率百分比。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，处理扫描像素图中的像素包括将每个像素分类为黑色像素、白色像素和彩色像素之一。

17.根据权利要求17所述的方法，其中，黑色像素、白色像素和彩色像素用于形成三进制像素图，使用三进制像素图中的黑色和白色像素识别三进制像素图中的二维条形码符号。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，传感器染料区域位于数据矩阵条形码符号的不变区域中。

19.根据权利要求13所述的方法，其中，传感器染料区域包括响应于环境因素的传感器染料，环境因素包括温度、时间、辐射、光和有毒化学品中的至少一项。

20.一种读取传感器增强型二维条形码符号的方法，包括：

对传感器增强型二维条形码符号的图像进行光学扫描，获得图像中每个像素的灰度值；

构造传感器增强型二维条形码符号中像素的灰度像素图；

处理灰度像素图中的像素，给每个像素分配一个二进制颜色值，形成二进制化像素图；

识别二进制化像素图中的二维条形码符号；

解码所识别的二进制化像素图中的二维条形码符号，以复原符号码字序列；

利用对符号码字的纠错处理，从符号码字序列中复原底层数据码字；

处理数据码字，用以识别传感器染料区域中的条形码模块；

确定传感器染料区域中的条形码模块的平均灰度值；

处理传感器染料区域的平均灰度值，以确定扫描时入射光的反射率百分比。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，对图像光学扫描时，使用带通滤波器，以产生单色照明的效果。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，使用光源对图像进行光学扫描，光源是单色光源，其中优选的是，单色光源是单色激光器。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，使用条形码成像器对图像光学扫描，并且其中，条形码成像器仅响应于灰度值。