《物聯(lián)網(wǎng)識別技術》PPT課件.ppt

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1、2 物聯(lián)網(wǎng)識別技術,在物聯(lián)網(wǎng)體系中，感知與識別技術是物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎技術，是負責感知和獲取“物”的各種特征信息，和對“物”進行識別的前端技術，它是物聯(lián)網(wǎng)的末端神經(jīng)和觸角。,學習任務,光學字符識別技術,生物計量識別技術,IC卡技術,1,2,3,條形碼技術,4,RFID技術,5,自動識別技術就是應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，自動獲取被識別物品的相關信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成相關后續(xù)處理的一種技術。 目前用到的自動識別技術主要有：光學字符識別技術、語音識別技術、生物計量識別技術、IC卡識別技術、條碼識別技術、RFID技術、磁卡識別技術、 GPS識別技術等多

2、種。,在生產(chǎn)、銷售全球化的背景下，數(shù)據(jù)的快速采集與自動識別成為了銷售、倉庫、物流、交通、防偽與身份識別領域發(fā)展的瓶頸?；跅l形碼、磁卡、IC卡、RFID的數(shù)據(jù)采集與自動識別技術的研究就是在這樣的背景下產(chǎn)生和發(fā)展的。,一套完整的自動識別管理系統(tǒng)包括3部分： 自動識別系統(tǒng)AIDS（Auto Identification System） 應用程序接口API (Application Interface)或者中間件 應用系統(tǒng)軟件AS（Application Software）。,1.1 光學字符識別技術,光學字符識別技術（OCR）自從五十年代起就開始在商業(yè)應用中使用。它最初是設計來識讀被稱作“特殊字體

3、”的。這些字體，如OCR-A，包括全部字母與數(shù)字符號和特殊的字母，是為機器掃描或識讀，這樣提供了一種高速、非鍵盤的信息輸入方法。不像條碼，這些字體仍能夠為人類所識讀。,1.1 光學字符識別技術,OCR有兩個主要的方式：模型對照和特點提取。模型對照是看到印刷的字體，并將這個圖像與在數(shù)據(jù)庫中的可能的選擇對照配對。特點提取是尋找結構特點和它們的綜合以識別字體。字體是在光源下被掃描識讀的；這種識別字體的系統(tǒng)是基于上述一個或兩個識讀方式；信息被轉(zhuǎn)換成電子形式以便輸入到一個計算機中去。,1.1 光學字符識別技術,OCR/ICR識讀器大致有三種類型：篇頁識讀器、業(yè)務文件識讀器和手持式識讀器。篇頁識讀器在掃描

4、整頁的文字，或者直接識讀紙張文件，或者識讀在計算機系統(tǒng)中存儲的數(shù)字化的文件（今天的計算機傳真軟件通常包含OCR程序）。業(yè)務文件識讀器掃描相對短的信息，如在付款單據(jù)上的賬號。業(yè)務文件識讀器與篇頁識讀器的最大不同是業(yè)務文件識讀器通常提供更高的準確性。業(yè)務文件識讀器通常固定在某種機械傳遞裝置上。手持式識讀器便利可能的數(shù)據(jù)輸入。,1.1 光學字符識別技術,1.2 生物計量識別技術,特點：依靠人的身體特征進行身份驗證的一種人物識別技術。,生物特征和行為特征,技術核心：如何獲取這些特征，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，存儲于計算機中，再利用可靠的匹配算法來完成驗證與識別過程。 要求：實時、迅速、有效地完成對人的識別

5、。 識別過程：采集解碼比對匹配。 識別類型：主要有語音、指紋、面部、視覺等識別技術。,生物特征：指紋、聲音、面部、骨架、視網(wǎng)膜、虹膜、DNA等； 行為特征：簽名的動作、行走的步態(tài)、擊打鍵盤的力度等。,1.2 生物計量識別技術,（1）語音識別技術 定義：是一種將人發(fā)出的語音信號，識別（轉(zhuǎn)換）成為一種能夠表達通信消息的符號序列從而識別人的一種識別技術。 核心：由于每個人的聲音不同，語音識別重在根據(jù)聲音識別或確認發(fā)出語音的說話人本身，而非其中所包含的詞匯內(nèi)容。 類型：從說話者與識別系統(tǒng)的相關性來說，可以將識別系統(tǒng)分為3類： 特定人識別：對于特定專人的話音進行識別； 非特定人識別系統(tǒng)：識別的語音與人無

6、關，通常要用大量不同人的語音數(shù)據(jù)庫對識別系統(tǒng)進行學習； 多人識別系統(tǒng)：通常能識別一組人的語音（如男人、女人、老人、小孩、青年等），或者成為特定組語音識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅要求對要識別的那組人的語音進行訓練。,1.2 生物計量識別技術,（2）指紋識別技術 關鍵：每個人包括指紋在內(nèi)的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，呈現(xiàn)唯一性且終生不變的特點。這種唯一性和穩(wěn)定性是指紋識別技術的關鍵。,人體指紋形狀典型圖例,1.2 生物計量識別技術,（2）指紋識別技術 識別過程：主要包括對指紋圖像的采集、圖像處理（包括極值濾波、二值化、細化等）、特征提取、特征值的比對與匹配等過程。,1.2 生物計量識別技術,（3

7、）面像識別技術（人臉識別） 定義：是以人的臉型識別為核心，通過分析面部特征的唯一形狀、模式和位置來辨識人，也叫人臉識別技術或臉譜識別。 技術特征：利用計算機圖像處理技術從視頻中提取面像特征，通過生物統(tǒng)計學原理進行分析建立數(shù)學模型，采用區(qū)域特征分析算法完成計算識別。,1.2 生物計量識別技術,人臉圖像采集方法：主要有標準視頻和熱成像技術。 標準視頻技術是通過一個標準的攝像頭攝取面部圖像； 熱成像技術是通過分析由面部毛細血管的血液產(chǎn)生的熱線來產(chǎn)生臉譜圖像。熱成像技術并不需要在較好的光源條件下，因此即使在黑暗情況下也可以使用。 應用：目前常用的是高質(zhì)量攝像機，判斷速度相當快，只需要0.01秒左右，而

8、且具有存儲功能。只要把一些具有潛在危險性的“重點人物”的“臉部特寫”輸入系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)其擅自闖關，就會在0.01秒之內(nèi)被捕獲，同時，系統(tǒng)還會向安保中心“報警”。,1.2 生物計量識別技術,（4）視覺識別技術 類型：是通過分析眼睛獨特特征的一種生物識別技術，主要包括虹膜識別技術和視網(wǎng)膜識別技術。 人眼結構：人眼睛的外觀由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構成，如圖所示。,眼睛的結構,1.2 生物計量識別技術,虹膜：是位于眼睛白色鞏膜和黑色瞳孔之間的圓環(huán)狀部分，每一個虹膜都包含獨一無二的紋理信息，優(yōu)勢：唯一性、非接觸、穩(wěn)定性、便于信號處理、防偽性好等。 視網(wǎng)膜：是眼睛底部的血液細胞層，具有極其固定和隱秘的生物

9、特征，比虹膜更具唯一性。缺點：是激光照射眼球的背面可能會影響使用者健康。 特征：虹膜和視網(wǎng)膜的特征由遺傳基因決定，具有唯一性、高度穩(wěn)定性和非接觸性，是視覺識別技術用以身份鑒別的基礎。缺點：很難將圖像獲取設備的尺寸小型化，因聚焦而需要昂貴的攝像頭，一個這樣的攝像頭最低價為7000美元。黑眼睛極難讀取，鏡頭可能產(chǎn)生圖像畸變而使可靠性降低；需要一個比較好的光源，所以目前難以普及使用。,1.3 IC卡技術,1. 磁卡識別技術,是最早使用的卡類信息識別技術； 利用具有信息存儲功能的特殊材料，如液體磁性材料或磁條為信息載體，將液體磁性材料涂印在基片上（如存折），或?qū)捈s614mm的磁條壓貼在基片上（如常見

10、的銀聯(lián)卡）通過高溫熱壓縮形成的一種卡片狀的磁性記錄介質(zhì)，與各種讀卡器配合使用。 優(yōu)點：可以方便地寫入、儲存、改寫信息內(nèi)容，具有可靠性強、記錄數(shù)據(jù)密度大、誤讀率低，信息輸入、讀出速度快、信息讀寫相對簡單容易，使用方便，成本低。 缺點：需不定期充磁激活。,1.3 IC卡技術,應用：,遍布人類生活的方方面面。如信用卡、銀行卡、社?？?、證券交易卡、地鐵卡、公交卡、門票卡、電話卡、電子游戲卡、車票、機票以及各種交通收費卡、會員卡、購物卡、校園卡、門禁卡等。,1.3 IC卡技術,2. IC卡識別技術,IC卡（Integrated Circuit ，簡稱IC卡），即集成電路卡，也叫做智能卡，是將集成電路芯片

11、鑲嵌于塑料基片的指定位置上，以存儲、讀取和修改信息。它是通過在集成電路芯片中寫有數(shù)據(jù)來進行識別的。 特點及應用：便于攜帶、存儲量大、保密性好、無法被破譯及仿造。已被廣泛應用于金融、交通、通訊、醫(yī)療、身份證明等眾多領域。,1.3 IC卡技術,1.3 IC卡技術,3種類型：存儲器卡、邏輯加密卡和CPU卡（智能卡）。,存儲器卡：適合于僅以IC 卡作為數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存介質(zhì)或有軟件加密而不擔心被篡改的系統(tǒng)，價格較低； 邏輯加密卡：通過設置卡上的密碼區(qū)域來控制卡的讀寫，價格適中，目前應用數(shù)量最大； 智能卡（Smart Card）：集成電路中帶有微處理器，自身就可以進行數(shù)據(jù)計算和信息處理，同時能夠利用隨機數(shù)和密鑰

12、進行卡與設備的相互驗證，安全性高。,1.4 條形碼技術,一、條碼產(chǎn)生的背景 20 世紀 20 年代，為了實現(xiàn)信件自動分揀想出在信封上做條碼標記，條碼中的信息是收件人的地址，如現(xiàn)在的郵政編碼。使用一個條表示“1”，兩個條表示 “2”，而條碼識別設備：一個能夠發(fā)射光并接收反射光的掃描期；一個測定反射信號“條”和“空”的方法。掃描器利用光電采集器來收集發(fā)射光?！翱铡卑l(fā)射回來的是強信號，“條”反射回來的是弱信號。與當今電子元器件應用不同的是，利用磁性線圈來測定“條”和“空”。在接收到“空”信號的時候吸引一個開關，在接收到“條”信號的時候，釋放開關并接通電路。 1948 年，條碼發(fā)明人知道食品連鎖店老板

13、詢問開發(fā)自動化結賬系統(tǒng)。,條碼技術：物聯(lián)網(wǎng)的第一代身份證,1.4 條形碼技術,1949年10月20日提出了今日條碼雛形的專利,該條碼最大的特點是將豎直的條碼彎曲呈環(huán)形，就像是箭靶或是公牛眼一樣。公牛眼代碼的好處在于無論什么地方都可以掃描出來，缺點是太浪費空間，如圖所示 伍德蘭在1992年才獲得美國國家科技與發(fā)明獎的肯定 1959 年提出能夠描述數(shù)字0-9中每個數(shù)字可由7段平行條碼組成的條碼,公牛眼代碼,1.4 條形碼技術,20世紀初，伍德蘭教授致力于條碼的開發(fā)，其研究成果成為現(xiàn)代通用產(chǎn)品代碼（UPC, Uniform Product Code) 的碼規(guī)基礎。60年代末，條碼的讀取開始與計算機互

14、聯(lián) 1970年，條碼識別用在了有軌電車和北美鐵路系統(tǒng)。第一次在倉庫管理系統(tǒng)中得到應用。 1973年，美國統(tǒng)一代碼委員會（UCC, Uniform Code Committee) 建立了UPC 條碼系統(tǒng)，并全面實現(xiàn)了該條碼編碼以及其所標識的商品的標準化。UPC 條碼一般包括12個數(shù)字，每個字符由兩個黑線條和兩個白線條組成。代碼由左右兩個半截線條組成，便于實現(xiàn)雙掃描識別。,1.4 條形碼技術,UPC條碼有四大優(yōu)點： 利用商店結賬機可快速加以識別 從各種角度都能識別 印刷成本比較便宜 不需多余的費用,1974年，Intermec公司推出39碼，很快被美國國防部所采納。 1975年歐洲共同體在UPC條

15、碼基礎上，開發(fā)了歐洲物品編碼系統(tǒng)（EANS, European Article Numbering System)，簡稱EAN碼，正式成立歐洲物品編碼協(xié) 會（EAN, European Article Numbering Association)，直到1981年該組織發(fā)展為 國際性組織，稱為“國際物品編碼協(xié)會”（IAN, International Article Numbering Association)。并推出EAN128 碼和93碼（其密度均比39碼高出近30%） 1981年，建立行業(yè)標準和本業(yè)內(nèi)的條碼 應用系統(tǒng),1.4 條形碼技術,2005年1月，EAN 正式更名為全球第一標準化組織

16、（GSI，Global standard 1st)。 2005年6月，UCC正式更名為GS1 US 目前，EPC global就是GS1和GS1 US 兩大標準聯(lián)合成立 1970年Iterface Mechanisms公司開發(fā)出“二維碼”，組合成高密度信息圖案 隨著LED、微處理器和激光二極管的不斷發(fā)展，迎來了新的標識符號（象征學）和其應用的大爆炸，被稱之為“條碼工業(yè)”,1.4 條形碼技術,條形碼是將寬度不等的多個黑條（或黑塊）和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。它是一種信息的圖形化表示方法，可以把信息制作成條形碼，然后用相應的掃描設備把其中的信息輸入到計算機中。 條

17、形碼分為兩類：一維條碼與二維條碼。一維碼比較常見，如日常商品外包裝上的條碼就是一維碼。它的信息存儲量小，僅能存儲一個代號，使用時通過這個代號調(diào)取計算機網(wǎng)中的數(shù)據(jù)。 二維碼是近幾年發(fā)展起來的，它能在有限的空間內(nèi)存儲更多的信息，包括文字、圖像、指紋、簽名等，并可脫離計算機使用。,1.4 條形碼技術,條碼是由一組寬度不同、平行相鄰的黑色條紋和空白，按預設的格式與間距組合組合起來的符號。是一種供光電掃描器識讀、由計算機自動識別的特殊代碼，深色為條，淺色為空，條空代表的 13 位數(shù)字是直觀的代表特定商品相關信息。這是人與計算機“ 溝通 ”的一種特定語言。,1.4 條形碼技術,常用的條碼和條碼掃描器 當光

18、電掃描器發(fā)出的光束掃過條碼時，掃描光線照在淺色的空上容易發(fā)射，而找到深色的條上則不反射，這樣被調(diào)取過的條碼能夠發(fā)射回來的強弱、長短不同的光信號即轉(zhuǎn)換成相應的電信號，經(jīng)過處理后變成計算機可接收的數(shù)據(jù)，從而讀出商品上條碼的信息。,1.4 條形碼技術,常見的大概有二十多種碼制 Code39 碼（標準39 碼）、Codabar 碼（庫德巴、 碼）、Code25 碼（標準25 碼）、ITF25 碼（交叉25 碼）、Matrix25 碼（矩陣25 碼）、UPC-A 碼、EAN-13 碼（EAN-13 國際商品條碼）、EAN-8碼（EAN-8 國家商品條碼）、中國郵政碼（矩陣25碼的一種變體）、Code-B

19、 碼、MIS 碼、Code93碼、ISBN 碼、ISSN 碼、Code128 碼（Code128，包括EAN128 碼）、Code39EMS（EMS 專用的39碼）等一維條碼和PDF417 等二維條碼。,1.4 條形碼技術,國際廣泛使用的條碼種類有： EAN 、 UPC 碼 商品條碼，用于在世界范圍內(nèi)唯一標識一種商品。我們在超市中最常見的就是 EAN和 UPC 條碼。,1.4 條形碼技術,1.4.1 一維條形碼,一維條形碼由一組按一定編碼規(guī)則排列的條、空符號組成，表示一定的字符、數(shù)字及符號信息。條形碼系統(tǒng)是由條形碼符號設計、條形碼制作以及掃描閱讀組成的自動識別系統(tǒng)，是迄今為止使用最為廣泛的一種

20、自動識別技術。,1.4 條形碼技術,一維條形碼的特點： 一維條形碼只是在一個方向（一般是水平方向）表達信息，而在垂直方向則不表達任何信息。常見的一維條形碼是由黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案。 優(yōu)點：編碼規(guī)則簡單，條形碼識讀器造價較低。 缺點：數(shù)據(jù)容量較小，一般只能包含字母和數(shù)字；條形碼尺寸相對較大，空間利用率較低，條形碼一旦出現(xiàn)損壞將被拒讀。 多數(shù)一維條碼所能表示的字符集不過是10個數(shù)字、26個英文字母及一些特殊字符，條碼字符集最大所能表示的字符個數(shù)也不過是128個ASCII符。,1.4 條形碼技術,1. 商品編碼原則 1）唯一性 唯一性是指商品項目與其標識代碼一一對應，即一個

21、商品項目只有一個代碼，一個代碼只標識同一商品項目。商品項目代碼一旦確定，永不改變，即使該商品停止生產(chǎn)、停為 止供應了，在一段時間內(nèi)（有些國家規(guī)定為3年）也不得將該代碼分配給其他商品項目。 2）無含義 無含義代碼是指代碼數(shù)字本身及其位置不表示商品的任何在特定信息。在EAN 及UPC 系統(tǒng)中，商品編碼僅僅是一種識別商品的手段，而不是商品分類的手段。無含義使商品編碼具有簡單、靈活、可靠、充分利用代碼容量、生命力強等優(yōu)點，這種編碼方法尤其適合于較大的商品系統(tǒng)。 3）全數(shù)字型 在EAN及UPC系統(tǒng)中，商品編碼全部采用阿拉伯數(shù)字。,1.4 條形碼技術,2. 一維符號結構 表1.4-1 EAN/UCC-13

22、代碼結構分配,備注：690、691采用結構一；692、693采用結構二；694、695暫未啟用，是否采用結構三視發(fā)展待定,1.4 條形碼技術,商品上的條碼 條碼是由一組寬度不同、平行相鄰的黑色條紋和空白，按預設的格式與間距組合組合起來的符號。是一種供光電掃描器識讀、由計算機自動識別的特殊代碼，深色為條，淺色為空，條空代表的13位數(shù)字是直觀的代表特定商品相關信息。這是人與計算機“溝通”的一種特定語言。 標準條碼是由廠商識別代碼、商品項目代碼、校驗碼三部分組成的13位數(shù)字代碼，分為四種結構。廠商識別代碼由710位數(shù)字組成，中國物品編碼中心負責分配和管理，廠商識別代碼是由前綴碼和廠商代碼構成的。前3

23、位代碼為前綴碼，國際物品編碼協(xié)會已分配給 中國大陸的前綴碼為690695，分配給中國臺灣的前綴碼為471，分配給中國香港特別行政區(qū)的前綴碼為489。,1.4 條形碼技術,表1.4-1為商品標識代碼之一， EAN/UCC-13 代碼結構分配。例如：,1.4 條形碼技術,13位代碼結構,左圖所示，前3位數(shù)字代表的是國家或地區(qū)的代碼。690代表產(chǎn)地為中國大陸。中間4 位數(shù)是廠商代碼，它是由商品的廠商自行編碼的，代表這這個商品的廠商編號。后5位是商品項目代碼，由各廠自行確定產(chǎn)品號碼，代表商品的類別，如日期、年份等。最后一個數(shù)字則是校驗碼。 右圖所示，這兩件商品都是同一廠家出產(chǎn)的，其條碼只是位數(shù)相差了一

24、位數(shù)：一個代表香辣味的，一個代表麻辣味的。,1.4 條形碼技術,條碼是一種信息采集的新技術,當光電掃描器發(fā)出的光束掃過條碼時，掃描光線照在淺色的空上容易發(fā)射，而找到深色的條上則不反射，這樣被調(diào)考能夠發(fā)射回來的強弱、長短不同的光信號即輪換成相應的電信號，經(jīng)過處理后變成計算機可接收的數(shù)據(jù)，從而是讀出商品上條碼的信息。商品信息輸入電子收款機的計算機中后，計算機自動查閱商品數(shù)據(jù)庫中的價格數(shù)據(jù)，在反饋給電子收款機，隨即打印出售款清單和金額，其速度幾乎與掃描條碼同步完成。,印刷在商品包裝袋上的條碼，像一條條商品信息的紐帶，將世界各國制造廠商的和形形色色的商品有機地聯(lián)系起來，有清清楚楚地加以識別。它使商品在

25、世界迅速流通，解除了各國文字語言的障礙，給計算機信息采集帶來很多方便，為建立起全球性的商品交易網(wǎng)絡，發(fā)揮著很大作用。,1.4 條形碼技術,3.條碼的符號特征,條與空是由標準寬度的模塊組合而成。一個標準寬度的條模塊表示二進制的“1”，而一個標準寬度的空模塊表示二進制的“0” 。條碼符號的放大系數(shù)：0.82.0 （1）條和空分別由14 個同一寬度的深或淺顏色的模塊組成。深色模塊用“1” 表示，淺色模塊用“0” 表示。 （2）數(shù)字條碼字符：2條2空，共7個模塊 （3）輔助條碼字符：起始、終止符、中間分隔符,1.4 條形碼技術,商品條碼的條碼字符集：09。條碼字符：2條2空，共7個模塊。每個條或空由1

26、4個模塊組成。 條碼字符集: A子集、B子集、C子集。,A子集與C子集互為反相，B子集與C子集互為鏡像。A子集中條碼字符包含的條模塊的個數(shù)為奇數(shù)，稱奇排列；B、C子集為偶數(shù)，稱偶排列。,1.4 條形碼技術,EAN-13條碼構成及符號構成,1.4 條形碼技術,4. EAN-13商品條碼字符集的選用,圖1.4-1 EAN-13商品條碼中的前置碼不用條碼字符表示，不包括在左側數(shù)據(jù)符內(nèi)。 起始符、終止符為101；中間分隔符為01010。,1.4 條形碼技術,表1.4-2 左側數(shù)據(jù)符字符集的選用規(guī)則,選用A 子集還是B 子集表示左側數(shù)據(jù)符取決于前置碼的數(shù)值。,1.4 條形碼技術,譬如，圖1.4-1中EA

27、N-13商品條碼確定13位數(shù)字代碼6901234567892的左側數(shù)據(jù)符的二進制表示。 第一步：根據(jù)前表，前置碼為6的左側數(shù)據(jù)符所選用的字符集依次排列為ABBBAA。 第二步：查表，左側數(shù)據(jù)符901234的二進制表示。如表1.4-3所示。,表1.4-3 左側數(shù)據(jù)符901234的二進制表示,1.4 條形碼技術,5、店內(nèi)條碼,在購買散裝食品時，會使用一種獨特的條碼店內(nèi)條碼。這種條碼是工作人員現(xiàn)將商品的名稱和保質(zhì)期輸入計算機備案數(shù)據(jù) 庫，消費者只要將所過食品放在稱重器上，然后輸入商品相關的信息后，就可以進行打印了。 在商品條碼的盲區(qū)里（主要是一些散裝的商品）店內(nèi)條碼就成為超市唯一的選擇，所以店內(nèi)條碼

28、會一定范圍內(nèi)和商品條碼長期共存。,圖1.4-2 店內(nèi)條碼,店內(nèi)條碼并不是超市或企業(yè)自己隨意制定的 ， 也必須遵循相應的國家標準（GB/T182832008：商品條碼店內(nèi)條碼）。譬如超市店內(nèi)條碼按國家標準必須是以“2024”作為前綴。店內(nèi)條碼的編碼分為兩種：不包含價格等信息的13位代碼和包含價格等信息的13 位代碼。,1.4 條形碼技術,6. EAN部分已分配的前綴碼,1.4 條形碼技術,1.4.2 二維條形碼,一維條碼只是在一個方向上（一般是水平方向）表達信息，使用時通過這個代號調(diào)取計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)。因此一維條碼有一個明顯得缺點，即垂直方向不攜帶信息，故信息密度偏低。受信息容量的限制，一維條

29、碼通常是對物品的標識，而不是對物品的描述。它對兩個助手 計算機和數(shù)據(jù)庫相當依賴。沒有兩個助手的鼎力相助，一維條碼很難派上用場。 由于受信息容量的限制，一維條碼符號僅僅是對物品信息代碼的標識，而不是對物品的描述。所謂對物品的標識，就是給某物品分配一個代碼，代碼以條碼符號的形式印制在物品上，用來標識該物品以便自動掃描設備的識讀，代碼或一維條碼本身不表示該產(chǎn)品的描述性信息，更詳細的信息要通過訪問數(shù)據(jù)庫才可以了解。,1.4 條形碼技術,1.二維條碼組成與優(yōu)勢,二維條碼技術就是在一維條碼無法滿足實際應用需求的前提下產(chǎn)生的。 二維條碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面(水平和垂直二維方向)上分布的條、

30、空相間的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號信息，作為一種全新的自動識別和信息載體技術，二維條碼能將圖像、聲音、文字等信息進行整合，從而增加搭載的信息量，二維碼的數(shù)據(jù)存儲量是一維碼的幾十倍到幾百倍，就像一個便攜式的數(shù)據(jù)庫。 二維條形碼可以從水平、垂直兩個方向來獲取信息，因此，其包含的信息量遠遠大于一維條形碼，并且還具備自糾錯功能。,1.4 條形碼技術,二維條碼的設計中有兩個目的： 一是為了保證局部損壞的條碼仍可正確辨識； 二是使掃描容易完成。,1.4 條形碼技術,二維條形碼的特點 二維條形碼是在水平和垂直方向的二維空間存儲信息。,一維條形碼與二維條形碼火車票的比較,1.4 條形碼技術,二維條碼的優(yōu)點 （1）可靠

31、性強 每條形碼的讀取準確率遠遠超過人工記錄，平均每15000個字符才會出現(xiàn)一個錯誤。 （2）效率高 條形碼的讀取速度很快，相當于每秒40個字符。 （3）成本低 與其它自動化識別技術相比較，條形碼技術僅僅需要一小張貼紙和相對構造簡單的光學掃描 儀，成本相當?shù)土?（4）易于制作 條形碼的編寫很簡單，制作也僅僅需要印刷，被稱作為“可印刷的計算機語言”。,1.4 條形碼技術,（5）構造簡單 條形碼識別設備的構造簡單，使用方便。 （6）靈活實用 條形碼符號可以手工鍵盤輸入，也可以和有關設備組成識別系統(tǒng)實現(xiàn)自動化識別，還可和其他控制設備聯(lián)系起來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化管理。 （7）高密度 二維條碼通過利用垂

32、直方向的堆積來提高條碼的信息密度，而且采用高密度圖形表示，因此不需事先建立數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了用條碼對信息的直接描述。 （8）糾錯功能 二維條形碼不僅能防止錯誤，而且能糾正錯誤，即使條形碼部分損壞，也能將正確的信息還原出來。,1.4 條形碼技術,（9）多語言形式，可表示圖像 二維條碼具有字節(jié)表示模式，即提供了一種表示字節(jié)流的機制。不論何種語言文字它們在計算機中存儲時以機內(nèi)碼的形式表現(xiàn)，而內(nèi)部碼都是字節(jié)碼，可識別多種語言文字的條碼。 （10）具有加密機制 可以先用一定的加密算法將信息加密，再用二維條碼表示。在識別二維條碼時，再加以一定的解密算法，便可以恢復所表示的信息。,1.4 條形碼技術,2.常

33、見的二維條碼分類,(a) 堆疊式二維條碼,(b) 矩陣式二維條碼,1.4 條形碼技術,堆疊式和矩陣式二維條碼的組成特點,堆疊式二維條碼的編碼原理是建立在一維條碼的基礎上，將一維條碼的高度變窄，再根據(jù)需要堆成多行，其編碼設計、檢查原理、識讀方式等方面都繼承了一維條碼的特點，但由于行數(shù)增加，對行的辨識、解碼算法及軟體則與一維條碼有所不同。49 碼、16K 碼、PDF417 等為代表。其中PDF 是取英文Portable Data File的 的縮寫，意為 “便攜數(shù)據(jù)文件” ，是目前應用最為廣泛的堆疊式二維條碼。,矩陣式二維條碼是以矩陣的形式組 成，在矩陣相應元素位置上，用點 的出現(xiàn)表示二進制的“1

34、”，不出現(xiàn) 表示二進制的“0”，點的排列組合 確定了矩陣碼所代表的意義。其點 可以是方點、圓點或其他形狀的點。 是建立在計算機圖像處理技術、組 合編碼原理等基礎上的圖形符號自 動辨識的碼制。Data Matrix碼、 Maxi Code碼、快速響應(QR, Quick Response)碼為代表性。 我國自主產(chǎn)權的國家標準二維碼有 GB/T 17172-1997四一七條碼 GB/T18284-2000快速響應矩陣碼 緊密矩陣CM碼/網(wǎng)格矩陣GM碼 SJ/T11349-2006網(wǎng)格矩陣碼和 SJ/T11350-2006緊密矩陣碼,1.4 條形碼技術,二維條碼的應用,1.二維條碼與手機 手機二維條

35、碼的出現(xiàn)，為手機和網(wǎng)絡的聯(lián)運創(chuàng)造了無限可能，打開了一條跨媒體的通道，它輕松地連接起了人們?nèi)粘Ｉ詈途W(wǎng)絡世界，盡管它與商業(yè)的結合散發(fā)出來的魅力因為稚嫩還有所局限，但一個新興營銷國度的開啟已勢在必然。 手機二維碼工作特點就是一種內(nèi)部存入了有關信息的特殊幾何圖案，它會隨著信息的改變而改變。手機二維碼是橫縱排列的，大大提高了它的信息容量。在讀取上，手機二維條碼可分為主動讀取和被動讀取兩種。主動讀取就是用手機作為拍攝體，去拍攝印刷品上的二維條碼。被動讀取是把二維條碼傳輸?shù)绞謾C上顯示出來，然后另外專用的設備去照射。也就是說，如果用手機去拍攝印有二維條碼的圖案就是主動讀??；當手機內(nèi)已經(jīng)存入一個二維條碼的圖案

36、，用特殊設備來識別它，就是被動讀取。,1.4 條形碼技術,當二維條碼遇見手機,二維條碼是由黑白方格組成的馬賽克矩陣，它可以橫向和縱向兩個方位同時表達信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達大量的內(nèi)容，且具有糾錯能力強、識別速度快、全方位識讀等特點。就是這樣一個神奇的圖案，配合已越來越高效的網(wǎng)絡，借助與手機的掃碼功能，即可輕而易舉的獲得豐富的信息。 手機二維條碼的出現(xiàn)，為手機和網(wǎng)絡的聯(lián)運創(chuàng)造了無限可能，打開了一條跨媒體的通道，它輕松地連接起了人們?nèi)粘Ｉ詈途W(wǎng)絡世界，盡管它與商業(yè)的結合散發(fā)出來的魅力因為稚嫩還有所局限，但一個新興營銷國度的開啟已勢在必然。 如“一鍵上網(wǎng)”、“移動商務”、“二維碼導游”、“二維

37、碼導購”、“二維碼名片”,1.4 條形碼技術,手機二維碼工作特點,手機二維碼就是一種內(nèi)部存入了有關信息的特殊幾何圖案，它會隨著信息的改變而改變。手機二維碼是橫縱排列的，大大提高了它的信息容量。在讀取上，手機二維條碼可分為主動讀取和被動讀取兩種。 主動讀取就是用手機作為拍攝體，去拍攝印刷品上的二維條碼。被動讀取是把二維條碼傳輸?shù)绞謾C上顯示出來，然后另外專用的設備去照射。也就是說，如果用手機去拍攝印有二維條碼的圖案就是主動讀??；當手機內(nèi)已經(jīng)存入一個二維條碼的圖案，用特殊設備來識別它，就是被動讀取。,1.4 條形碼技術,二維碼的安全性很高,手機二維碼在開展應用的時候，都已經(jīng)采用了非常高級別的安全加密

38、，是對業(yè)務信息進行加密，這樣其他用戶就無法偽造這個而二維碼了。 譬如，電影票上的二維碼是經(jīng)過高級加密，把這個二維碼用掃描設備識別一下，讀出來的信息是亂碼。在傳輸過程中，破解它的規(guī)律，偽造另一張合法電影票，基本上是無法實現(xiàn)的。只有傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)，后臺系統(tǒng)在進行解密之后，才能還原到最初的業(yè)務信息。普通的消費者和玩家?guī)缀醪豢赡芙饷艽a。 從技術角度來看，手機二維碼用于一般商業(yè)用途，基本上不會出現(xiàn)安全隱患，而對于掌握各種二維碼生成源程序的廠家老說，都可以在生成手機條碼的過程中采用二維碼內(nèi)部的加密，對二維碼進行防盜和防偽。 在日本市場基于二維碼的適度應用上，手機二維碼占據(jù)了80%以上。,1.4 條形碼技術

39、,2.主要應用,1）物流管理,1.4 條形碼技術,2）優(yōu)惠券；3）火車票實名制；4）超市商品信息管理；5）解析網(wǎng)址,1.4 條形碼技術,6）海報廣告,1.4 條形碼技術,7）購買產(chǎn)品,8）防偽,9）證照應用,10）備援應用,1.4 條形碼技術,3.二維條碼的識讀設備,（1）線性CCD和線性圖像式識讀器（Linear Imager） 可識讀一維條碼和行排式二維條碼（如PDF417），在閱讀二維條碼時需要沿條碼的垂直方向掃過整個條碼，又稱為“掃動式閱讀”，這類產(chǎn)品的價格比較便宜。 （2）帶光柵的激光識讀器 可識讀一維條碼和行排式二維條碼。識讀二維碼時將掃描光線對準條碼，由光柵部件完成垂直掃描，不需

40、要手工掃動。 （3）圖像式識讀器（Image Reader） 采用面陣CCD攝像方式將條碼圖像攝取后進行分析和解碼，可識讀一維條碼和二維條碼。 另外，二維條碼的識讀設備依工作方式的不同還可以分為：手持式、固定式和平版掃描式。 二維條碼的識讀設備對于二維條碼的識讀會有一些限制，但是均能識別一維條碼。,1.4 條形碼技術,4.二維碼的局限性,盡管二維碼作用很大，但還是無法承載圖像、視頻等超大的流媒體信息。按照二維碼編碼規(guī)范，其圖形的面積越大，它可以儲存的信息量也就越大。但是，由于手機屏幕是有一定大小限制的，尤其是咱中國的手機種類特別復雜。所以，現(xiàn)在的手機二維碼信息，能儲存的大概是100 個漢字以內(nèi)

41、，不會太多。這個長度應付我們大部分的應用是綽綽有余。此時，我們所需要得到的是一個方便快捷的索引介質(zhì)，二維碼作為一個人機交互的理想載體，是可以承擔這個功能的。 它可以讓你很方便的找到你所需要的東西，而為必須要在二維碼本身里面，把所有完整的信息存進去。,1.5 RFID技術,電子標簽：物聯(lián)網(wǎng)的第二代身份證,電子射頻標識（RFID）高技術含量的芯片，可視為包裝商品的“智能大腦” 基于RFID技術的可用于單品識別的物聯(lián)網(wǎng)平臺給人們提供了無限的想象空間。隨著RFID的發(fā)展和普及，貼有電子標簽的商品隨處可見，與我們的一代居民身份證換發(fā)為二代身份證一樣，商品的 身份證也在“升級”。作為物聯(lián)網(wǎng)的第二代身份證，

42、電子標簽將伴隨商品從倉庫到商店再到購買者，甚至一直到變成垃圾的整個生命過程。同時，顧客還可以通過這種智能標簽直接了解他們所需要的商品，并立刻得到帶有標簽的商品的有關信息。,1.5 RFID技術,1.5.1 RFID技術的理論基礎,RFID(Radio Frequency Identification)射頻識別是一項利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。射頻識別系統(tǒng)通常由電子標簽和閱讀器組成。射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲在射頻標簽之中，其能量供應以及與識讀器之間的數(shù)據(jù)交換不是通過電流而是通過磁場或電磁場進行的。 能量是RFID 存在的基礎，電磁能是自然界存在的

43、一種能量形式。,1.5 RFID技術,1.電磁波與頻道分配,1.5 RFID技術,各國的無線管理部門也規(guī)定了有些頻帶為免費的，以滿足不同的需要，可供我們開發(fā)無線通信設備使用。這些頻帶通常包括ISM（Industrial Scientific Medical，工業(yè)、科學和醫(yī)療）頻帶。各國的無線電管理不盡相同。譬如，在美國，免許可的頻括 道包括27MHz、260470MHz、902928MHz和2.4GHz。 的 中國目前可具體使用的ISM 頻率是315MHz，433MHz和2.4GHz。 ISM(Industrial Scientific Medical) Band，是由ITU-R（ITU Ra

44、dio communication Sector，國際通信聯(lián)盟無線電通信局）定義的。此頻段主要是開放給工業(yè)、科學、醫(yī)學三個主要機構于 使用，屬于Free License，無需授權許可，只需要遵守一定的 率 發(fā)射功率(一般低于1W)，并且不要對其它頻段造成干擾即可。 2.4GHz 頻段為各國共同的ISM 頻段。因此無線局域網(wǎng)、藍牙、 ZigBee等無線網(wǎng)絡在，均可工作在2.4GHz頻段上 除了ISM 頻帶以外，在中國整個低于135kHz，在北美、南美和日本低于400kHz，也都是可以使用的免費頻段。,1.5 RFID技術,2、RFID技術的源頭,能量是RFID存在的基礎，電磁能是自然界存在的一種

45、能量形式。 RFID是無線電廣播技術和雷達技術的結合。雷達采用的是無線電波的反射和反向散射理論，而無線電廣播技術是關于如何使用無線電波發(fā)射、傳播和接受語音、圖像、數(shù)字、符號的技術。 RFID是直接集成雷達的概念，并由此發(fā)展起來的一種新的自動識別技術。 1948年哈利斯托克曼發(fā)表論文“利用能量反射的方法進行通信”奠定了RFID的理論基礎，成為RFID理論發(fā)展的里程碑。,1.5 RFID技術,RFID由理論變?yōu)楝F(xiàn)實,60年代出現(xiàn)了RFID技術的第一個商業(yè)應用系統(tǒng)商品電子防盜系統(tǒng)（EAS) 1977年，美國開發(fā)了“機動車電子牌照”，90年代RFID在美國的公路自動收費系統(tǒng)得到了廣泛應用。另外，RFI

46、D 在動物追蹤、車輛追蹤、監(jiān)獄囚犯管理、公路自動收費以及工廠自動化方面也得到了廣泛應用。其他應用還包括汽車門遙控快關、停車場管理、社區(qū)和校園大門控制系統(tǒng)等 21世紀，RFID標準已經(jīng)初步形成，第二代標準已于2004 年底公布。2003年11月4日，世界零售商用巨頭沃爾瑪宣布，它將采用RFID 技術追蹤其供應前鏈系統(tǒng)中的商品，并要求其前100大供應商從2005 年起將所有發(fā)運到沃爾瑪?shù)呢洷P和外包裝箱了 貼上電子標簽。這一重大舉動揭開了RFID 在開放系統(tǒng)中應用的序幕。,1.5 RFID技術,1.5 RFID技術,1.5.2 RFID的技術優(yōu)劣,經(jīng)過實地檢驗，沃爾瑪?shù)牧闶凵虉龊团渌椭行膽肦FID

47、技術后，其貨物短缺率和產(chǎn)品脫銷率降低了16%，商品庫存管理效率提高了10%左右，商品補貨速度較之前提高了3倍，商場補貨效率加快了63%，平均庫存量降低了10% 射頻技術與條碼分屬兩種不同的技術，有不同的適用范圍，有時會有重疊。兩者之間在有無寫入信息能力、能否實現(xiàn)遠距離識別的批量識別、運營成本等方面有著較 大區(qū)別。,1.5 RFID技術,與傳統(tǒng)條碼識別技術相比，RFID的優(yōu)勢,為每件物品分配唯一的標識所有的產(chǎn)品都可以享受獨一無二的ID。這對于ERP（Enterprise Resource Planning；企業(yè)資源計劃系統(tǒng)）和SCM(Supply chain management，供應鏈管理）系

48、統(tǒng)來說是一種革命性的突破，即可以識別單個物體 掃描速度快一次性處理多個標簽，并將處理的狀態(tài)寫入標簽。RFID 的讀卡器每250ms 便可從電子標簽中讀出商品的相關數(shù)據(jù)?？勺R別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷，即將傳統(tǒng)的單體處理方式變?yōu)椤芭幚怼狈绞?體積小，易封裝 抗污染能力強，可實現(xiàn)穿透性識別條碼適用于售價極低的商品，而RFID 適用于價格較高或多目標同時識別的場合,1.5 RFID技術,可重復使用電子標簽壽命可達10年以上，讀寫達次數(shù)達10萬次之多。這點對于物流中的節(jié)點記載、貨物追蹤特別有用 穿透性和無屏障閱讀可不斷地主動或被動發(fā)射電波，只要處于RFID 讀寫器的接收范圍之內(nèi)，就

49、可以被“感應”并正確地識別出來。但不能穿透鐵質(zhì)金屬 數(shù)據(jù)的存儲容量大一維條碼的容量為50字節(jié)，二維條碼最大的容量可存儲23000字符，RFID的容量則有數(shù)百萬字節(jié) 安全性高 RFID技術是條碼技術的發(fā)展和完善，條碼及技術和RFID技術都是現(xiàn)代物流信息系統(tǒng)的重要組成部分,1.5 RFID技術,1.5.3 RFID的工作原理,1.系統(tǒng)組成 RFID的系統(tǒng)組成包括：電子標簽（Tag），讀寫器（Reader，閱讀器），以及作為服務器的計算機數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分。其中，電子標簽中含 包含RFID 芯片和天線（Antenna），一種利用無線射頻進行非接觸雙向通信的識別方式，如圖1.5-1所示。,See You!,