第三章 自动识别技术

自动识别技术自动识别技术概念条形码（一维、二维）卡识别（磁卡、IC卡）生物识别（人脸、指纹、虹膜等）4123目录3.1自动识别技术自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。常见的自动识别技术1.条码技术(Barcode)条形码是日常生活中经常会看到的一种自动识别技术，也是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。P52.条形码(barcode)识别技术P62.条形码(barcode)识别技术一维条码优越性1.可靠性强（误差概率1/15000）2.效率高。（速率40字符/秒）3.成本低。4.易于制作。5.构造简单。6.灵活实用。7.实现自动化管理。P72.条形码(barcode)识别技术一维条码局限性1.数据容量较小2.只能包含字母和数字3.条码尺寸相对较大（空间利用率较低）P82.条形码(barcode)识别技术二维条码二维条码正是为了解一维条码无法解决的问题而产生的。因为它具有高密度、高可靠性等特点，所以可以用它表示数据文件(包括汉字文件)、图像等。二维条码是大容量、高可靠性信息实现存储、携带并自动识读的最理想的方法P92.条形码(barcode)识别技术二维条码二维码（dimensionalbarcode），又称二维条码，是在一维条码的基础上扩展出的一种具有可读性的条码。设备扫描二维条码，通过识别条码的长度和宽度中所记载的二进制数据，可获取其中所包含的信息。相比一维条码，二维码记载更复杂的数据，比如图片、网络链接等。P102.条形码(barcode)识别技术二维条码的优越性1．高密度编码，信息容量大：2．编码范围广：3．容错能力强，具有纠错功能（损毁面积50%正常读取）4．译码可靠性高（误码率：千万分之一）5．可引入加密措施：6．成本低，易制作，持久耐用。7．条码符号形状、尺寸大小比例可变。8．二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读。一维条形码二维条形码资料密度与容量密度低，容量小密度高，容量大错误侦测及自我纠正能力可以进行错误侦测，但没有错误纠正能力有错误检验及错误纠正能力，并可根据实际应用设置不同的安全等级垂直方向的资料不储存资料，垂直方向的高度是为了识读方便，并弥补印刷缺陷或局部损坏携带资料，可以纠正印刷缺陷或局部损坏等，并能恢复资料主要用途主要用于对物品的标识用于对物品的描述资料库与网络依赖性多数场合需依赖资料库及通讯网络可不依赖资料库及通讯网络而单独使用识读设备可用线型扫描器识读，如光笔、线型CCD等对于堆叠式可用线型扫描器，或图像扫描仪识读，对于矩阵式则只能用图像扫描仪识读一维条码和二维条码的比较2.光学字符识别(OCR)光学字符识别(OpticalCharacterRecognition，OCR)是指对文本资料进行扫描，然后对图像文件进行分析处理，获取文字及版面信息的过程。常见自动识别技术3.卡识别技术(1)磁条(卡)技术(2)IC卡识别技术常见自动识别技术4.生物识别技术利用人的生物个体差异，通过计算技术，进行识别代表有：(1)指纹识别(2)人脸识别(3)虹膜识别(4)声音识别(5)静脉识别(6)………4.1指纹识别指纹识别技术是指利用人体指纹特征的差异进行身份认证的一种技术。常见自动识别技术4.2虹膜识别虹膜识别技术是指利用人体虹膜特征的差异进行身份认证的一种技术。常见自动识别技术4.3静脉识别静脉识别技术是指利用人体静脉血管特征的差异进行身份认证的一种技术。常见自动识别技术4.4人脸识别人脸识别技术是指利用人体面部特征的差异进行身份认证的一种技术。常见自动识别技术人脸识别技术人脸识别的过程自主研发的人脸识别技术应用各级人大、政协两会自主研发的人脸识别技术RFID部分RFID概述RFID原理RFID分类RFID应用4123目录1RFID概述RFID概述RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即无线射频识别，俗称电子标签。是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID原理标签阅读器天线RFID原理RFID系统的工作原理电磁感应工作方式一般适合于中低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125KHz、225KHz和13.56MHz。识别作用距离小于1米，典型作用距离为10～20厘米。天线信号标签电磁感应电感耦合示意图电磁传播或电磁反向散射（BackScatter）耦合，即所谓的雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，如图所示。电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。识别作用距离大于1米，典型作用距离为3～l0米。天线信号标签电磁传播电磁反向散射耦合RFID构成和原理RFID系统可分为硬件和软件两大部分，硬件组件包括电子标签、读写器、天线。RFID系统的软件组件可分RFID系统软件、RFID中间件和主机应用程序。RFID构成和原理RFID的硬件组成1)电子标签电子标签也称应答器，是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。芯片中存储能够识别目标的信息，当读写器查询时它会发射数据给读写器。RFID构成和原理2)读写器读写器是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备，它可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。读写器也是构成RFID系统的重要部件之一，由于它能够将数据写到RFID标签中，因此称为读写器。RFID构成和原理3)天线天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的设备，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。RFID概述1940195019601970198019902000出现探索丰富发展商用提速广泛RFID发展历程RFID产品种类更加丰富，成本不断降低。1941—19601961—19801981—20002000—今RFID发展历史RFID技术有了大的发展，有了早期的应用RFID进入商业应用标准化出现，RFID产品逐渐进入生活。雷达的改进催生RFID技术，1948年奠定了RFID理论基础处于实验室阶段。RFID概述与其他自动识别技术相比，RFID的主要特性包括以下4个方面。(1)数据的读写(ReadWrite)机能;(2)小型化和多样化的形状;(3)耐环境性;(4)可重复使用3RFID分类RFID分类1.按供电方式不同的分类(1)有源电子标签(2)无源电子标签(3)半无源电子标签RFID分类2.按使用频率不同的分类(1)低频(LowFrequency，LF)(2)高频(HighFrequency，HF)(3)超高频(UltraHighFrequency，UHF)(4)微波(Microwave，uW)RFID分类高频（HF）超高频（UHF）低频（LF）低频135KHz以下高频13.56MHz超高频860M~960MHz微波2.4G微波（MW）LF代表低频射频，在125KHz左右。HF代表高频射频，在13.54MHz左右。UHF代表超高频射频，在850～910MHz范围之内。还有2.4G的微波频段。RFID主要频段和特性RFID技术的应用RFID发展面临的难题(1)成本的下降；(2)国际标准的制定与推行；(3)可能引起隐私权的问题。RFID技术的应用RFID阅读器频率分类和我们听的收音机类似，射频应答器和阅读器同样要调制到相同的频率点才能工作。LF、HF、UHF就分别对应着不同频率的射频频段。具体见下表在RFID系统中，识别信息存放于电子信息载体中，这个电子信息载体就是应答器，应答器在具体不同应用领域有表现为多种不同的形式，应答器的基本是由天线、编/解码器、电源、解调器、存储器，控制器以及负载电路组成。从应答器传送信息到阅读器，状态数据在CPU的控制下，从存储器中取出经过编码器和负载调制单元发送到阅读器。应答器天线部分主要用于数据通信和获取射频能量。应答器能源不同可以分为：无源（被动式）应答器、半无源（半被动式）应答器和有源（主动式）应答器。有源应答器，这种应答器工作所需的能量完全来自于自身的电源模块，它会主动地与阅读器信息传输。由于这样的就需要比较大能量供应，所以有源应答器的体积往往比较大，重量也较重。控制器是应答器系统的核心部分，对于可读可写应答器，需要内部逻辑控制对读写的使能，读写的操作的支持。对于有密码的答器，要求控制器能进行数字验证操作。图中黑色区域就是该应答器的CPU、存储器、编解码功能单元，外围印制铜模线即为应答器的天线单元。RFID的应答器的存储容量一般在几字节到几千字节之间，存储器存储的数据量一般为产品的序列号，如EPC编码。5RFID的天线天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。当前的RFID系统主要集中在LF、HF(13.56MHz)、UHF（860~960MHz）和微波频段，(1)天线方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。(2)天线增益增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。(3)波瓣宽度方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。(4)天线的极化天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。如图所示为两种基本的单极化方式：垂直极化是最常用的；水平极化也是要被用到的。自动识别技术