第三章 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

1、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)概念自動(dòng)識(shí)別技術(shù)概念條形碼（一維、二維）條形碼（一維、二維）卡識(shí)別（磁卡、卡識(shí)別（磁卡、ICIC卡）卡）生物識(shí)別（人臉、指紋、虹膜等）生物識(shí)別（人臉、指紋、虹膜等）4123目錄 3.1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過(guò)被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。常見(jiàn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 1. 條碼技術(shù)(Barcode) 條形碼是日常生活中經(jīng)常會(huì)看到的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，也是迄今為止最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。 P5v2. 條形碼(barcode) 識(shí)別技

2、術(shù)P6v2. 條形碼(barcode) 識(shí)別技術(shù)一維條碼優(yōu)越性一維條碼優(yōu)越性 可靠性強(qiáng) （誤差概率1/15000） 效率高。 （速率40字符/秒） 成本低。 易于制作。 構(gòu)造簡(jiǎn)單。 靈活實(shí)用。1. 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。P7v2. 條形碼(barcode) 識(shí)別技術(shù)一維條碼局限性一維條碼局限性 數(shù)據(jù)容量較小 只能包含字母和數(shù)字1. 條碼尺寸相對(duì)較大（空間利用率較低）P8v2. 條形碼(barcode) 識(shí)別技術(shù)二二維條碼維條碼 二維條碼正是為了解一維條碼無(wú)法解決的問(wèn)題而產(chǎn)生的。因?yàn)樗哂懈呙芏取⒏呖煽啃缘忍攸c(diǎn)，所以可以用它表示數(shù)據(jù)文件(包括漢字文件)、圖像等。二維條碼是大容量、高可靠性信息實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、

3、攜帶并自動(dòng)識(shí)讀的最理想的方法P9v2. 條形碼(barcode) 識(shí)別技術(shù)二二維條碼維條碼 二維碼（dimensional barcode），又稱二維條碼，是在一維條碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出的一種具有可讀性的條碼。設(shè)備掃描二維條碼，通過(guò)識(shí)別條碼的長(zhǎng)度和寬度中所記載的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可獲取其中所包含的信息。相比一維條碼，二維碼記載更復(fù)雜的數(shù)據(jù)，比如圖片、網(wǎng)絡(luò)鏈接等。P10v2. 條形碼(barcode) 識(shí)別技術(shù)二維條碼的優(yōu)越性二維條碼的優(yōu)越性1高密度編碼，信息容量大：2編碼范圍廣：3容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能 （損毀面積50%正常讀?。?譯碼可靠性高 （誤碼率：千萬(wàn)分之一）5可引入加密措施：6成本低，易制作

4、，持久耐用。7條碼符號(hào)形狀、尺寸大小比例可變。8二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識(shí)讀。一維條形碼二維條形碼資料密度與容量密度低，容量小密度高，容量大錯(cuò)誤偵測(cè)及自我糾正能力可以進(jìn)行錯(cuò)誤偵測(cè)，但沒(méi)有錯(cuò)誤糾正能力有錯(cuò)誤檢驗(yàn)及錯(cuò)誤糾正能力，并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)置不同的安全等級(jí)垂直方向的資料不儲(chǔ)存資料，垂直方向的高度是為了識(shí)讀方便，并彌補(bǔ)印刷缺陷或局部損壞攜帶資料，可以糾正印刷缺陷或局部損壞等，并能恢復(fù)資料主要用途主要用于對(duì)物品的標(biāo)識(shí)用于對(duì)物品的描述資料庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)依賴性多數(shù)場(chǎng)合需依賴資料庫(kù)及通訊網(wǎng)絡(luò)可不依賴資料庫(kù)及通訊網(wǎng)絡(luò)而單獨(dú)使用識(shí)讀設(shè)備可用線型掃描器識(shí)讀，如光筆、線型CCD等對(duì)于堆疊式可用線型掃描器，

5、或圖像掃描儀識(shí)讀，對(duì)于矩陣式則只能用圖像掃描儀識(shí)讀一維條碼和二維條碼的比較一維條碼和二維條碼的比較 2. 光學(xué)字符識(shí)別(OCR) 光學(xué)字符識(shí)別(Optical Character Recognition，OCR)是指對(duì)文本資料進(jìn)行掃描，然后對(duì)圖像文件進(jìn)行分析處理，獲取文字及版面信息的過(guò)程。 常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)3. 卡識(shí)別技術(shù) 磁條(卡)技術(shù)(1)IC卡識(shí)別技術(shù) 常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)4. 生物識(shí)別技術(shù)利用人的生物個(gè)體差異，通過(guò)計(jì)算技術(shù)，進(jìn)行識(shí)別代表有： 指紋識(shí)別 人臉識(shí)別 虹膜識(shí)別 聲音識(shí)別 靜脈識(shí)別(1) 4.1 指紋識(shí)別 指紋識(shí)別技術(shù)是指利用人體指紋特征的差異進(jìn)行身

6、份認(rèn)證的一種技術(shù)。 常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 4.2 虹膜識(shí)別 虹膜識(shí)別技術(shù)是指利用人體虹膜特征的差異進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù)。 常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 4.3 靜脈識(shí)別 靜脈識(shí)別技術(shù)是指利用人體靜脈血管特征的差異進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù)。 常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 4.4 人臉識(shí)別 人臉識(shí)別技術(shù)是指利用人體面部特征的差異進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù)。 常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)常見(jiàn)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)人臉識(shí)別技術(shù)人臉識(shí)別的過(guò)程自主研發(fā)的人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用各級(jí)人大、政協(xié)兩會(huì)自主研發(fā)的人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用各級(jí)人大、政協(xié)兩會(huì)自主研發(fā)的人臉識(shí)別技術(shù)自主研發(fā)的人臉識(shí)別技術(shù)RFID部分RFIDRFID概述概述R

7、FIDRFID原理原理RFIDRFID分類分類RFIDRFID應(yīng)用應(yīng)用4123目錄1 RFID 概 述RFID概述概述 RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即無(wú)線射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID原理原理RFID原理原理RFID系統(tǒng)的工作原理v電磁感應(yīng)工作方式一般適合于中低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。v典型的工作頻率有：125KHz、225KHz和13.56MHz。v識(shí)別

8、作用距離小于1米，典型作用距離為1020厘米。電感耦合示意圖 v 電磁傳播或電磁反向散射（Back Scatter）耦合，即所謂的雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律，如圖所示。v 電磁反向散射耦合方式一般適合于超高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。v 典型的工作頻率有：433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。識(shí)別作用距離大于1米，典型作用距離為3l0米。 電磁反向散射耦合RFID構(gòu)成和原理構(gòu)成和原理 RFID系統(tǒng)可分為硬件和軟件兩大部分，硬件組件包括電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽、讀寫器讀寫器、天線天線。RFID系統(tǒng)的軟件組件可

9、分RFID系統(tǒng)軟件、RFID中間件和主機(jī)應(yīng)用程序。RFID構(gòu)成和原理構(gòu)成和原理 RFID的硬件組成 1)電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽也稱應(yīng)答器，是一個(gè)微型的無(wú)線收發(fā)裝置，主要由內(nèi)置天線和芯片組成。芯片中存儲(chǔ)能夠識(shí)別目標(biāo)的信息，當(dāng)讀寫器查詢時(shí)它會(huì)發(fā)射數(shù)據(jù)給讀寫器。 RFID構(gòu)成和原理構(gòu)成和原理2)讀寫器 讀寫器是一個(gè)捕捉和處理RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的設(shè)備，它可以是單獨(dú)的個(gè)體，也可以嵌入到其他系統(tǒng)之中。讀寫器也是構(gòu)成RFID系統(tǒng)的重要部件之一，由于它能夠?qū)?shù)據(jù)寫到RFID標(biāo)簽中，因此稱為讀寫器。 RFID構(gòu)成和原理構(gòu)成和原理3)天線 天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的設(shè)備，是電路與空間的界面

10、器件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化。在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩大類，分別承擔(dān)接收能量和發(fā)射能量的作用。RFID概述概述1940195019601970198019902000出現(xiàn)探索豐富發(fā)展商用提速?gòu)V泛RFID發(fā)展歷程發(fā)展歷程RFIDRFID產(chǎn)品種類更加產(chǎn)品種類更加豐富，成本不斷降豐富，成本不斷降低。低。19411941196019601961196119801980198119812000200020002000今今RFID 發(fā)展歷史RFIDRFID技術(shù)有了大技術(shù)有了大的發(fā)展，有了早的發(fā)展，有了早期的應(yīng)用期的應(yīng)用RFIDRFID進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化

11、出現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化出現(xiàn)，RFIDRFID產(chǎn)品逐漸進(jìn)入生活。產(chǎn)品逐漸進(jìn)入生活。雷達(dá)的改進(jìn)催生雷達(dá)的改進(jìn)催生RFIDRFID技術(shù)，技術(shù)，19481948年年奠定了奠定了RFIDRFID理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)處于實(shí)驗(yàn)室階段。處于實(shí)驗(yàn)室階段。RFID概述概述 與其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，RFID的主要特性包括以下4個(gè)方面。 (1) 數(shù)據(jù)的讀寫(Read Write)機(jī)能; (2) 小型化和多樣化的形狀; (3) 耐環(huán)境性; (4) 可重復(fù)使用3 RFID 分 類 RFID分類分類1. 按供電方式不同的分類(1) 有源電子標(biāo)簽(2) 無(wú)源電子標(biāo)簽(3) 半無(wú)源電子標(biāo)簽RFID分類分類2. 按使用頻率不同的分類 低頻(L

12、ow Frequency，LF)(2)高頻(High Frequency，HF)(3)超高頻(Ultra High Frequency，UHF)(4)微波(Microwave，uW)RFID分類分類低頻低頻135KHz以下以下高頻高頻13.56MHz超高頻超高頻860M960MHz微波微波2.4GLFLF代表低頻射頻，在代表低頻射頻，在125KHz125KHz左右。左右。HFHF代表高頻射頻，在代表高頻射頻，在13.54MHz13.54MHz左右。左右。UHFUHF代表超高頻射頻，在代表超高頻射頻，在850850910MHz910MHz范圍范圍之內(nèi)。之內(nèi)。還有還有2.4G2.4G的微波頻段。的

13、微波頻段。RFID主要頻段和特性RFID技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用RFID發(fā)展面臨的難題(1) 成本的下降；(2) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定與推行；(3) 可能引起隱私權(quán)的問(wèn)題。RFID技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用 RFID閱讀器頻率分類和我們聽(tīng)的收音機(jī)類似，射頻應(yīng)答器和閱讀器同樣要調(diào)制到相同的頻率點(diǎn)才能工作。 LF、 HF、UHF就分別對(duì)應(yīng)著不同頻率的射頻頻段。具體見(jiàn)下表 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，識(shí)別信息存放于電子系統(tǒng)中，識(shí)別信息存放于電子信息載體中，這個(gè)電子信息載體就是應(yīng)信息載體中，這個(gè)電子信息載體就是應(yīng)答器，應(yīng)答器在具體不同應(yīng)用領(lǐng)域有表答器，應(yīng)答器在具體不同應(yīng)用領(lǐng)域有表現(xiàn)為多種不同的形式，現(xiàn)為多種不同的形式

14、， 應(yīng)答器的基本是由應(yīng)答器的基本是由天線、編天線、編/ /解碼解碼器、電源、解調(diào)器、存儲(chǔ)器，控制器以器、電源、解調(diào)器、存儲(chǔ)器，控制器以及負(fù)載電路及負(fù)載電路組成。組成。 從應(yīng)答器傳送信息到閱讀器，狀態(tài)從應(yīng)答器傳送信息到閱讀器，狀態(tài)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在CPUCPU的控制下，從存儲(chǔ)器中取出經(jīng)的控制下，從存儲(chǔ)器中取出經(jīng)過(guò)編碼器和負(fù)載調(diào)制單元發(fā)送到閱讀器。過(guò)編碼器和負(fù)載調(diào)制單元發(fā)送到閱讀器。 應(yīng)答器天線部分主要用于應(yīng)答器天線部分主要用于數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信和和獲取射頻能量獲取射頻能量。 應(yīng)答器能源不同可以分為：應(yīng)答器能源不同可以分為：無(wú)源（被動(dòng)無(wú)源（被動(dòng)式）應(yīng)答器、半無(wú)源（半被動(dòng)式）應(yīng)答器式）應(yīng)答器、半無(wú)源（半被動(dòng)

15、式）應(yīng)答器和有源（主動(dòng)式）應(yīng)答器和有源（主動(dòng)式）應(yīng)答器。 有源應(yīng)答器，這種應(yīng)答器工作所需有源應(yīng)答器，這種應(yīng)答器工作所需的能量完全來(lái)自于自身的電源模塊，它的能量完全來(lái)自于自身的電源模塊，它會(huì)主動(dòng)地與閱讀器信息傳輸。會(huì)主動(dòng)地與閱讀器信息傳輸。 由于這樣的就需要比較大能量供應(yīng)，由于這樣的就需要比較大能量供應(yīng)，所以有源應(yīng)答器的體積往往比較大，重所以有源應(yīng)答器的體積往往比較大，重量也較重。量也較重。 控制器是應(yīng)答器系統(tǒng)的核心部分，控制器是應(yīng)答器系統(tǒng)的核心部分，對(duì)于可讀可寫應(yīng)答器，需要內(nèi)部邏輯控對(duì)于可讀可寫應(yīng)答器，需要內(nèi)部邏輯控制對(duì)讀寫的使能，讀寫的操作的支持。制對(duì)讀寫的使能，讀寫的操作的支持。 對(duì)于有密

16、碼的答器，要求控制器能對(duì)于有密碼的答器，要求控制器能進(jìn)行數(shù)字驗(yàn)證操作進(jìn)行數(shù)字驗(yàn)證操作。 圖中黑色區(qū)域就是該應(yīng)答器的圖中黑色區(qū)域就是該應(yīng)答器的CPUCPU、存儲(chǔ)器、編解碼、存儲(chǔ)器、編解碼功能單元，外功能單元，外圍印制銅模線即為應(yīng)答器的圍印制銅模線即為應(yīng)答器的天線單天線單元元。 RFID RFID的應(yīng)答器的存儲(chǔ)容量一般在幾字的應(yīng)答器的存儲(chǔ)容量一般在幾字節(jié)到幾千字節(jié)之間，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量節(jié)到幾千字節(jié)之間，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量一般為產(chǎn)品的序列號(hào)，一般為產(chǎn)品的序列號(hào)，如如EPCEPC編碼編碼。5 RFID的天線 天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的裝置，是電路與空間的界面器件，用來(lái)實(shí)

17、現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化。 在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩大類，分別承擔(dān)接收能量和發(fā)射能量的作用。當(dāng)前的RFID系統(tǒng)主要集中在 LF、HF (13.56MHz)、UHF（860960MHz）和微波頻段， (1) (1) 天線方向性天線方向性 發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。(2) (2) 天線增益天線增益 增益是指在輸入功率相等的條件下，增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。 (3) (3) 波瓣寬度波瓣寬度 方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大方向圖通常都有兩個(gè)或多個(gè)瓣，其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。 在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低 3 dB3 dB的的兩