第三章 自動識別技術(shù)

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

2、術(shù)P6v2. 條形碼(barcode) 識別技術(shù)一維條碼優(yōu)越性一維條碼優(yōu)越性 可靠性強 （誤差概率1/15000） 效率高。 （速率40字符/秒） 成本低。 易于制作。 構(gòu)造簡單。 靈活實用。1. 實現(xiàn)自動化管理。P7v2. 條形碼(barcode) 識別技術(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. 條碼尺寸相對較大（空間利用率較低）P8v2. 條形碼(barcode) 識別技術(shù)二二維條碼維條碼 二維條碼正是為了解一維條碼無法解決的問題而產(chǎn)生的。因為它具有高密度、高可靠性等特點，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、高可靠性信息實現(xiàn)存儲、

3、攜帶并自動識讀的最理想的方法P9v2. 條形碼(barcode) 識別技術(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)上擴展出的一種具有可讀性的條碼。設(shè)備掃描二維條碼，通過識別條碼的長度和寬度中所記載的二進制數(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容錯能力強，具有糾錯功能 （損毀面積50%正常讀取）4譯碼可靠性高 （誤碼率：千萬分之一）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，容量大錯誤偵測及自我糾正能力可以進行錯誤偵測，但沒有錯誤糾正能力有錯誤檢驗及錯誤糾正能力，并可根據(jù)實際應(yīng)用設(shè)置不同的安全等級垂直方向的資料不儲存資料，垂直方向的高度是為了識讀方便，并彌補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物品的標(biāo)識用于對物品的描述資料庫與網(wǎng)絡(luò)依賴性多數(shù)場合需依賴資料庫及通訊網(wǎng)絡(luò)可不依賴資料庫及通訊網(wǎng)絡(luò)而單獨使用識讀設(shè)備可用線型掃描器識讀，如光筆、線型CCD等對于堆疊式可用線型掃描器，

5、或圖像掃描儀識讀，對于矩陣式則只能用圖像掃描儀識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)字符識別(OCR) 光學(xué)字符識別(Optical Character Recognition，OCR)是指對文本資料進行掃描，然后對圖像文件進行分析處理，獲取文字及版面信息的過程。 常見自動識別技術(shù)常見自動識別技術(shù)3. 卡識別技術(shù) 磁條(卡)技術(shù)(1)IC卡識別技術(shù) 常見自動識別技術(shù)常見自動識別技術(shù)4. 生物識別技術(shù)利用人的生物個體差異，通過計算技術(shù)，進行識別代表有： 指紋識別 人臉識別 虹膜識別 聲音識別 靜脈識別(1) 4.1 指紋識別 指紋識別技術(shù)是指利用人體指紋特征的差異進行身

6、份認證的一種技術(shù)。 常見自動識別技術(shù)常見自動識別技術(shù) 4.2 虹膜識別 虹膜識別技術(shù)是指利用人體虹膜特征的差異進行身份認證的一種技術(shù)。 常見自動識別技術(shù)常見自動識別技術(shù) 4.3 靜脈識別 靜脈識別技術(shù)是指利用人體靜脈血管特征的差異進行身份認證的一種技術(shù)。 常見自動識別技術(shù)常見自動識別技術(shù) 4.4 人臉識別 人臉識別技術(shù)是指利用人體面部特征的差異進行身份認證的一種技術(shù)。 常見自動識別技術(shù)常見自動識別技術(shù)人臉識別技術(shù)人臉識別的過程自主研發(fā)的人臉識別技術(shù)應(yīng)用各級人大、政協(xié)兩會自主研發(fā)的人臉識別技術(shù)應(yīng)用各級人大、政協(xié)兩會自主研發(fā)的人臉識別技術(shù)自主研發(fā)的人臉識別技術(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，即無線射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽。是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(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別系統(tǒng)。v典型的工作頻率有：125KHz、225KHz和13.56MHz。v識別

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，即所謂的雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時攜帶回目標(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、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。v 典型的工作頻率有：433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。識別作用距離大于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，是一個微型的無線收發(fā)裝置，主要由內(nèi)置天線和芯片組成。芯片中存儲能夠識別目標(biāo)的信息，當(dāng)讀寫器查詢時它會發(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 讀寫器是一個捕捉和處理RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的設(shè)備，它可以是單獨的個體，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，用來實現(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)展商用提速廣泛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進入商業(yè)應(yīng)用進入商業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化

11、出現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)化出現(xiàn)，RFIDRFID產(chǎn)品逐漸進入生活。產(chǎn)品逐漸進入生活。雷達的改進催生雷達的改進催生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)處于實驗室階段。處于實驗室階段。RFID概述概述 與其他自動識別技術(shù)相比，RFID的主要特性包括以下4個方面。 (1) 數(shù)據(jù)的讀寫(Read Write)機能; (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) 無源電子標(biāo)簽(3) 半無源電子標(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) 國際標(biāo)準(zhǔn)的制定與推行；(3) 可能引起隱私權(quán)的問題。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的收音機類似，射頻應(yīng)答器和閱讀器同樣要調(diào)制到相同的頻率點才能工作。 LF、 HF、UHF就分別對應(yīng)著不同頻率的射頻頻段。具體見下表 在在RFIDRFID系統(tǒng)中，識別信息存放于電子系統(tǒng)中，識別信息存放于電子信息載體中，這個電子信息載體就是應(yīng)信息載體中，這個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、存儲器，控制器以器、電源、解調(diào)器、存儲器，控制器以及負載電路及負載電路組成。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，從存儲器中取出經(jīng)的控制下，從存儲器中取出經(jīng)過編碼器和負載調(diào)制單元發(fā)送到閱讀器。過編碼器和負載調(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：無源（被動無源（被動式）應(yīng)答器、半無源（半被動式）應(yīng)答器式）應(yīng)答器、半無源（半被動

15、式）應(yīng)答器和有源（主動式）應(yīng)答器和有源（主動式）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自于自身的電源模塊，它的能量完全來自于自身的電源模塊，它會主動地與閱讀器信息傳輸。會主動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，對于可讀可寫應(yīng)答器，需要內(nèi)部邏輯控對于可讀可寫應(yīng)答器，需要內(nèi)部邏輯控制對讀寫的使能，讀寫的操作的支持。制對讀寫的使能，讀寫的操作的支持。 對于有密

16、碼的答器，要求控制器能對于有密碼的答器，要求控制器能進行數(shù)字驗證操作進行數(shù)字驗證操作。 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、存儲器、編解碼、存儲器、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)答器的存儲容量一般在幾字的應(yīng)答器的存儲容量一般在幾字節(jié)到幾千字節(jié)之間，存儲器存儲的數(shù)據(jù)量節(jié)到幾千字節(jié)之間，存儲器存儲的數(shù)據(jù)量一般為產(chǎn)品的序列號，一般為產(chǎn)品的序列號，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，用來實

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，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。 (3) (3) 波瓣寬度波瓣寬度 方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強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)，輻射強度降低在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強度降低 3 dB3 dB的的兩