物联网技术案例教程之自动识别技术(PPT 78页).ppt

1、第2章 自动识别技术,自动识别技术是对信息数据进行自动采集与传输的方法和手段。,2.1 自动识别技术概述 2.1.1 自动识别技术的分类 2.1.2 自动识别系统的特征 2.2 条形码 2.2.1 条形码概述 2.2.2 一维条形码 2.2.3 二维条形码,本章内容,2.3 射频识别 2.3.1 RFID概述 2.3.2 RFID技术原理 2.3.3 RFID应用需注意的问题 2.4 卡识别 2.4.1 磁卡识别技术 2.4.2 IC卡识别技术 2.5 光学符号识别 2.6 生物特征识别,本章内容,2.1 自动识别技术概述,自动识别技术的分类,(1) 条形码识别技术,条形码是由一组规则排列的条

2、、空和相应的数字组成的识别系统，条和空的不同组合代表了不同的符号，以供条形码识别器读出其中的信息。 条形码系统广泛应用于商品和图书管理等领域。,(2) 射频识别技术,利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到自动识别的目的。常把这种非接触式的识别系统称为射频识别系统。,“接触式”：机械触电的接通是不可靠的，或者是无法使用的，比如高温、高腐蚀性的环境。,“非接触式”：在数据载体与阅读器之间进行非接触式的数据传输，显然更为灵活和方便。,(3) 卡识别技术,磁卡是有磁性材料掺以粘合剂而制成的，它借助磁性材料的磁极趋向来实现数据的读写操作。磁卡内部有数据存储

3、器，克服条形码系统存储量小、不易改写的问题。,包括磁卡和IC卡两种识别技术,IC卡多指接触式的IC芯片卡，它比磁卡的存储容量更大、抗干扰能力更强、使用寿命也更长。,广泛应用于公共交通、银行和学校等行业或机构，如公交乘车卡、银行卡、会员卡等。,(4) 光学符号识别技术,光学符号识别(Optical Character Recognition, OCR)是通过计算机等设备自动辨别出纸张或其他介质上的文字或图像。,出现于20世纪50年代中期，是随着模式识别和人工智能技术的发展而出现的，在计算机录入、票据识别、信函和资料分析等领域得到了应用。,(5) 生物特征识别技术,是利用生物的身体特征或行为特征的

4、差异性来进行识别的。 根据识别技术采取的生物特征的不同，生物识别技术可以分为语音识别、指纹识别、虹膜识别等。,一种安全性和保密性较高的识别手段,常用自动识别技术的系统参数,自动识别系统的特征,按照识别对象的特征不同，自动识别技术分为两大类，即数据采集技术和特征提取技术，它们的基本功能是分别完成数据采集和自动识别。 数据采集技术的基本特征是需要被识别对象具有不同于其他事物的独特标识，如唯一性的标签、光学符号等。 特征提取技术则是根据被识别对象的生理或行为特征，来完成数据的自动采集与分析，如语音识别、指纹识别等。,自动识别系统的优点,具有较高的识别准确度，抗干扰性能好 识别效率高，信息可以进行实时

5、交换与处理 兼容性好，可以与计算机系统或其他管理系统实现无缝连接,2.2 条形码,1 条形码概述,超市收银员用具,条形码系统是随着计算机与信息技术的发展而诞生的，它是集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的综合技术。,条形码(Bar Code)是一种产品代码(Product Code)，由一组宽窄不同且间隔不等的平行线条和相应的数字组成。,条形码可以表示商品的多种信息（生产国、制造企业名称、品名规格、价格等），通过光电扫描输入电脑，大大提高商品管理的效率。,（1）条形码的扫描原理,条形码（默认为一维）是一种二进制代码，由一组规则排列的“条”（反射率较低 ）、“空”（反射率较高）及其对应字符组

6、成，用来表示一定的物品信息。,条形码的扫描原理,一个完整的条形码组成序列依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验符)、终止符、静区（后）。,静区：顾名思义，这是不携带任何信息的空白区域，起提示作用，位于条形码起始和终止部分的边缘的外侧。,起始字符：这是条形码的第一位字符，具有特殊的结构，当扫描器读取该字符时，便开始正式读取代码了。,数据字符：条形码的主要信息内容。,校验字符：检验读取的数据是否正确，不同的编码规则可能会使用不同的校验规则。,终止字符：这是条形码的最后一位字符，也具有特殊的结构，用于告知代码扫描完毕，同时还起到检验计算的作用。,唯一性 永久性

7、无含义,条形码的利用条和空的颜色对比度识读，通常浅色作为“空”的颜色，如白色、橙色和黄色；深色作为“条”的颜色，如黑色、暗绿色和深棕色。 最好的颜色搭配是黑“条”、白“空”。红色、金色和浅黄色不宜作为“条”的颜色，透明色、金色不能作为“空”的颜色。,条形码的特征,条形码的码制,条形码的编码方法称为码制。 常用的码制包括：EAN条形码、UPC(统一产品代码)条形码、二五条形码、交叉二五条形码(Interleaved 2/5 Bar Code)、库德巴(Codabar)条形码、三九条形码和128条形码等。 最常使用的是EAN商品条形码。,分为EAN-13(标准版)和EAN-8(缩短版)两种类型,E

8、AN条形码,EAN-13条形码的编码结构示例,EAN-8标识数字代码为8位的商品条形码，由7位数字表示的商品项目代码和1位数字表示的校验符组成。,1973年美国统一编码协会(简称UCC)在IBM公司条形码系统基础上创建了UPC码系统。只能表示数字，主要用于美国和加拿大地区的工业、医药、仓库等部门。 具有A、B、C、D、E共五个版本，版本A包括12位数字，版本E包括7位数字。,UPC条形码,UPC条形码,UPC A版的编码方案： 第1位是数字标识，已经由UCC(统一代码委员会)建立；第26位是生产厂家的标识号(包括第1位)；第711位是唯一的厂家产品代码；第12位是校验位。,交叉二五条形码,由美

9、国Intermec公司1972年发明的，初期主要用于仓储和重工业领域，1987年日本将引入的交叉二五条码标准化后用于储运方面的识别与管理。 不定长，识读率高。,三九条形码,1974年由美国Intermec公司的戴维利尔博士研制，由字母、数字和其他符号表示，共43个字符：AZ，09，-.$/+。 长度可变化，用“*”号作为起始/终止符，校验码不用代码，密度介于39.4个字符/每英寸，空白区是窄条的10倍。 主要用于工业、图书和票证自动化管理。 1980年美国国防部将其确定为军事编码。,库德巴条形码,1972年美国人蒙纳奇马金研制出库德巴码，可表示数字09、字符$、+、-，还有只能用做起始/终止符

10、的a、b、c、d四个字符。 长度可变化，没有校验位，每个字符表示为4“条”、3“空”。 主要用于物料管理、图书馆、血站和当前的机场包裹派送。,128条形码,用来表示高密度的数据，字符串可变长，内含校验码。 128条形码由106个不同的条形码字符组成，每个条形码字符具有三种含义不同的字符集，分别为A、B、C。 利用A、B、C三个交替的字符集，实现128个ASCII码的编码。 主要用于工业、仓库和零售批发。,2、一维条形码,由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记,优点,3、二维条形码,是在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条形码，它根据某种特定的几何图形和规律，在二维平面上利用黑白相间的图

11、形来记录数据信息。,类型,(1)线性堆叠式二维码,(2)矩阵式二维码,(3)邮政码,由于在两个维度上进行编码，二维码的数据存储量显著提高，数据容量更大； 增加了数据类型，超越了字母和数字的限制； 由于采用两个维度的组合来存储信息，比同样信息的一维码所占用的空间尺寸要小，因而提高了空间利用率，使得条形码的相对尺寸变小； 提高了保密性和抗损毁能力。,优势,二维码技术已进入流通领域,带有二维码的火车票,二维码和一维码可以各自发挥优势，不能相互取代,一维码的信息容量小，依赖数据库和通信网络，但识读的速度快，识读设备的成本低； 二维码的数据容量大，无需依赖数据库和通信网络，但当条形码密度大时，识读速度较

12、慢，且识读设备的成本较高。,2.3 射频识别,RFID技术是利用射频信号或空间耦合(电感或电磁耦合)的传输特性，实现对物体或商品的自动识别。,1、RFID概述,RFID系统运行示意图,RFID技术的前身可以追溯到第二次世界大战英军用于识别敌我双方的飞机,发展史,1999年非盈利性的开发组织Auto-ID Center正式创建产品电子代码及物联网概念提出,1993年我国政府颁布实施“金卡工程”计划 1996年10月北京首都机场高速公路天竺收费站安装基于RFID技术的不停车收费系统,优点：抗干扰能力强、信息量大、非视觉范围读写和寿命长,2、RFID技术原理,射频识别系统的组成,(1) 系统组成,射

13、频标签, 体积小且形状多样, 适应环境能力强, 可重复使用, 穿透性强, 数据安全性,特点,(2) 工作流程,RFID基本模型, 读头将无线电载波信号经过发射天线向外发射。 当射频标签进入发射天线的工作区域时，射频标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去。, 系统的接收天线接收射频标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读头。读头对接收到的信号进行解调解码，送往后台的控制器。 电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。,(2) 工作流程,RFID基本模型, 执行机构按照电脑的指令进行操作。 通过计算机网络将各监控点连接起来，

14、构成总控信息平台，可以根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能。,(2) 工作流程,RFID基本模型,(3) 工作原理,当标签进入磁场后，接收到阅读器发出的特殊射频信号，能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，当阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行数据处理。,(4) 频率范围,依据国际电信联合会(ITU)的规范，目前RFID使用的频率共有6种，分别为135KHz以下、13.56MHz、433.92MHz、860MHz930MH2(即UHF)、2.45

15、GHz和5.8GHz。,频谱范围,（续前表）,特点和用途,特点和用途（续）,3、RFID应用需注意的问题,(1) 成本问题,(2) 信号干扰问题,(3) 频段管制问题,(4) 国际标准指定,注意问题,(5) 隐私权问题,通常包括磁卡和IC卡两种技术 磁卡属于磁存储器识别技术 IC卡属于电存储器技术,2.4 卡识别,磁卡出现于20世纪70年代，它伴随着自动取款机(ATM)的出现而首先用于银行业。 目前磁卡已广泛用于银行、零售业、电话系统、机票和预付款消费等领域。,1、磁卡识别技术,一个完整的磁卡识别系统配置包括磁卡、读写装置和信息分析平台。,优 点,数据可读写,数据容量满足需求,数据安全可靠,与

16、条形码的差异,数据可进行部分读写操作,给定面积的编码容量比条形码大,对于物品逐一标识成本比条形码高,2、IC卡识别技术,IC卡(Integrated Circuit Card)即“集成电路卡”在日常生活中已随处可见，实际上IC卡是一种数据存储系统，在必要时它可附加一定的计算能力。 早在1984年第一张IC卡就开始作为预付费的电话卡使用。,按内部结构分类,存储器卡,微处理器CPU卡,仅具有数据存储能力,数据存储能力和一定的运算能力,利用时序逻辑电路对存储器(大多是一个电可擦除的只读存储器EEPROM)进行存取的，可以实现一些简单的安全算法。,(1) 存储器卡,安全算法典型电路,例如在政府公共医疗

17、系统使用的部分医保卡和退休金系统中使用的退休保险卡等。,功能特征,针对某些特殊应用,灵活性受限,价格低廉,智能卡 “Smart Card”。包括中央处理器CPU、可编程只读存储器EEPROM、随机存储器RAM和固化在只读存储器ROM中的卡内操作系统。数据分外部读取和内部处理，数据安全可靠。,(2) CPU卡,CPU卡典型电路,按应用分类,金融卡,非金融卡, 信用卡,现金卡, 电子标签, 门禁卡,IC卡身份证,CPU卡主要用于安全敏感领域，如手机的SIM卡或电子现金卡,优点,存储容量大,安全性高,抗电磁干扰能力强,使用寿命长,低成本,(3) 近场通信技术,近场通信(Near Field Comm

18、unication, NFC)技术是由非接触式射频识别和互连互通技术整合演变而来，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，将这种NFC芯片安装在移动终端，可以实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别和防伪等应用。,(3) 近场通信技术,优势,无线传输范围比RFID小 ，具有距离近、带宽高、能耗低的特点,与现有的非接触型智能卡技术相兼容,近场通信属于一种近距离的私密通信模式,用在门禁、公交和手机支付等重要或敏感领域,2.5 光学符号识别,通过扫描等光学输入方式，将各种票据、报刊、书籍、文稿和其他印刷品的文字或图像，转换为计算机可识别的影像信息，再利用图像处理技术将这些影像信息转换为可使用的文字。,1、基本概念,光学符号识别技术是利用计算机来自动辨别文字或图像的技术。,2、分类,3、工作原理,4、应用领域,光学符号识别系统的最大优点是信息密度高，在紧急情况下可以用眼睛阅读数据。,应用领域主要包括生产、服务和管理领域以及银行部门，例如银行登记支票、邮件自动处理、订单数据输入与识别。,2.6 生物特征识别,身体特征,具有安全、保密、方便、不易遗忘、防伪特性高、难以复制等特点,2.6 生物特征识别,1、语音识别,语音识别技术也称为自动语音识别(Automatic Speech Rec