【毕业学位论文】PDF417 条码技术在身份识别系统中的应用

目 录1绪论 .课题研究 背景和意义 .二维条码技术 .二维条码技术的现状和应用前景 .本论文的主要研究内容 .编码结果 .本章小结 .数据检错纠错 .译码结果 .本章小结 .系统设计概述 .系统的总体设计 .系统的硬件模块设计 .本章小结 .总结 .展望 . . .景和意义随着现代社会信息技术的飞速发展 ， 社会数字化步伐的不断加快 ， 人与人之间的信息传递和交流越来越频繁和快捷，需要个人身份验证应用的场所也越来越多1。例如在社会化考试 、 金融服务 、 重要场所门禁 、 健康保险 、 电子商贸 、 出境 、 通讯和政府部门等等 。 人们几乎每天都需要身份验证 ， 目前这些身份验证大多数是通过证件进行验证的 ，有着非常重要的作用，可以说人们的生活逐渐与证件密不可分。证件的种类有很多 ， 例如身份证 、 护照 、 工作证 、 学生证 、 签证 、 驾驶证 、 营业执照 、 考试证 、 税务登记证等 。对人们而言，这些证件的用途大多是证明持证者的身份 是有效 ，经历是真实的文件 。 由于这些证件的信息容易造假和篡改 ， 所以常常会被一些不法分子钻孔利用 ， 这些都可能造成一些公司的机密数据和个人的隐私信息的泄露以及经济利益受损的严重后果 。为了能够迅速和准确地识别个人身份 ， 应该采集能够证明身份且容易获取的具有唯一性的信息，提高身份识别系统的安全性和准确性。人体与生俱来的一些生理特征 ， 如指纹 、 脸相 、 虹膜 、 视网膜 、 声音等 ， 具有不可复制性 。 指纹特征作为众多在生物特征识别系统中应用的最为广泛的一种 ， 它完全具备了普遍性 、 唯一性 、 稳定性和易采集性这四点基本原则 。 我们可以方便的采集指纹信息 ， 然 后选用 存储的这些信息会在录入以及验证的时候进行信息的自动化处理 ， 减少信息录入和验证时采用人为操作带来的错误 ， 提高身份识别的效率与准确性 ， 改善身份识别管理工作 。 运用 条码技术作为身份识别应用的重要手段 ， 无疑能够迅速和方便并且准确的识别个人身份，安全保护信息不被不法分子盗用 2。 随着经济全球化的实现 ， 信息网络化步伐的加快 ， 以及产业优化升级和自动化实现 ， 信息技术革新在我国得到迅猛发展 ， 在这种趋势下必然会对自动识别技术提出了更高的要求 3。条码技术是集自动识别和数据采集技术为一体的综合性技术，自问世后迅猛发展 ， 一直受到人们的广泛采用和普遍关注 。 条码技术使信息数字化 ， 加快了采集数据的速度，从而极大的提高了处理信息效率，让管理更具科学和现代化。一维条码符号承载的信息仅仅在单一方位上表达 。 一维条码表示的字符集数目最多不超过 26个英文字母或 10个数字及一些特殊字符 ， 而且只能标识商品的代码 ， 不能对物品进行重要的原始描述 ， 进行识别时需要依赖预先建立起来的数据库 。 如在我们日常1绪 论2生活中经常看到的超市 ， 在购买的商品上都有个一维条码 ， 它的名称和价格显示依赖对预先建立起来的数据库信息检索 ， 数据库的数据量很大 而且 一定要储存商品的代码信息资料 。 假如商品的外包装受到磨损和损坏 ， 也会影响条码的识读 ， 陷入无源之水的境地 ，因此使用的范围和条件大大的受到限制4。到 20世纪 80年 代末为了解决一维条码的不足 ，急切的需要发明一种新的码制，既能够具有一维条码的优势，又能够突破难点 ， 具有很大的信息储存容量和稳定的可靠性能 ， 因此能够表达更多的信息和更有使用价值的二维条码技术在一维条码技术的基础上发展起来。 1991年底 ， 留美华人学者王寅军博士研究发明 了 二维条 码 ， 该 条 码 可 以 储 存 较 多 信 息 所 以 称 为 是 一 种 便 携 数 据 文 件 5。 与 一 维条码不同 ， 它可以在横向和纵向两维方向上都表示信息 ， 组成条码的所有符号都是由左至右从条模块开始 ， 依次由 4个条和 4个空构成 ， 并且 4个条和 4个空的模块数量一共是 17个模块 ， 由此被人们称 为 具有信息密度大 ， 纠错能力强 ， 可表示汉字 ， 声音 ， 图像等多种信息 ， 可进行信息加密 ， 适度可靠性高 ， 价格便宜等多种优势 。 二维条码在工作的过程中不用依赖预先建立起来的数据库 ， 可以实现数据的便携性，相对一维条码区别十分明显，两种条码的工作流程图如图 维条 码扫 描识 读得 到条 码数 据后 输 入电 脑检 索查 找数 据库输 出需 要信 息 得 到条 码数 据后 输 入电 脑检 索两 步 走 一 步 走扫 描识 读 二 维条 码图 条 码与 二维 条码 的工 作流 被称为是便携式数据文件，不仅具有密度大、信息量大的优点同时还有可靠性高的特点6。 可以满足证件和卡片中信息量多的要求 ， 信息自动存储得到实现 ，携 带的信息准确，能够运用机器自动识读。 在得到十分广泛的应用。它有如下的特点：1绪 论3（ 1） 信 息 容 量 大 。 该 码 表 示 的 数 据 种 类 不 仅 可 以 是 各 种 数 字 、 字 母 和 字 符 还 可 以是二进制数。通常情况下，每个符号最多可以表示大约 2700个数字， 1850个字符或字母数字混合编码，在字节压缩模式下能表示大约 1108个字节。（ 2） 编码范围广 。 可数字化的信息可以进行 ， 如声音 、 图片 、 指纹 、掌纹、文字、签字等信息。（ 3） 保 密 、 防 伪 性 能 好 。 有 多 重 保 密 防 伪 特 性 ， 多 重 加 密 方 式 ， 从 而 防 止 信 息 泄密证件被伪造。 （ 4）译码可靠准确。普通条码在译码过程中的误码率普遍是 20%，但 %，译码可靠性有保证。（ 5） 修正错误能力强 。 即使条码表面被污物覆盖或者被外力破坏的面积高达 50 ，依然可以破译找到那些丢失的信息。 （ 6） 制 作 简 单 经 济 便 宜 。 利 用 印 刷 技 术 中 比 较 传 统 的 热 敏 ， 热 印 技 术 ， 喷 墨 印 刷技术 ， 激光蚀刻技术和针式印刷技术 ， 通过选择不同的印刷技术把油墨或使用激光把二维条码印刷在不同载体表面 ， 如棉布上 ， 各种纸质表面以及塑料和金属制品表面 ， 在这个过程中只需要耗费油墨，成本投入十分小。（ 7） 可以对条码的形状进行调节 。 储存相同信息时 ， 受到载体面积的限制和整体设计效果可以适度调整形状 7。与其它自动识别技术的特点对比，如下表 与其 他几 种自 动识 别技 术的 特点 对比特 点对 比 磁 卡 光 卡 电 强 中 等 强 中 等抗 磁力 强 弱 强 中 等抗 损性 可 折叠 、 局 部穿 孔 、局 部切 割 不 可折 叠 、 穿 孔 、切 割 不 可折 叠 、 穿 孔 、切 割 不 可折 叠、 穿 孔 、切 20世 纪 80年代 ， 是一种新的自动识别和高容量信息储存技术 ，具有极强的使用价值，从一开始就受到世界各界的密切关注及各行各业的普遍应用 。 在国外 现在 广泛应用在 美国、加拿大、德国、日本、墨西哥、哥伦比亚 、 新加坡等各个发达国家和城市，不仅应用于海关、公安、军事等政府部门的证件管理 ， 而且也应用于海关 、 税务等部门对各类报表和票据的管理 ， 商业 、 交通运输等部门对商品1绪 论4及货物运输的管理 ， 邮政部门对邮政包裹的管理 ， 工业生产领域对工业生产线的自动化管理等 9。二维条码已经成为 21世纪渗透到各领域的影响国计民生的重要科技新技术 。（ 1）证件管理由于 以对文字 、 图像等重要信息进行编码 ， 并且通过加密方式对数据进行可靠的加密，有效解决了证件的可机读和防伪问题，因此可广泛地应用在护照 、身份证 、 驾驶证和暂住证等各种身份识别证件中 。 例如美国国防部已经在军人身份卡上印 制 10。 持 卡 人 的 姓 名 、 军 衔 、 照 片 和 其 他 个 人 信 息 被 编 成 一 个 卡被用做重要场所的进出管理及医院就诊管理 。 美国十多个州的驾驶证 、美国军人证 、 军人医疗证等 在 几年前就已采用 了 术 ， 并且 身份证或驾驶证上采 用 的国家已达 40多个 ， 其中 印有 的驾驶证在全世界已超过一亿张。 （ 2）报表管理海关报关单 、 税务申报单 、 银行票据 、 保险登记表 、 政府部门的各类申请表等任何需重复录入或禁止伪造 、 删改的表格 ， 都可以将表中填写的信息编在二维条码中 ， 实现表格的自动录入并能防止篡改表中内容 。 日本 险公司的每个经纪人在会见客户时都带着笔记本电脑 。 每张保单和协议都在电脑中制作并打印出来 当他们回到办公室后需要将保单数据手工输入到公司的主机中 。 为了提高数据录入的准确性和速度 ， 他们在制作保单的同时将保单内容编成一 个 ， 打印在单据上 ， 这样他们就可以使用条码阅读器扫描条码将数据录入业务管理系统 。 西班牙税务局在企业和个人的税务申请表上使用二维条码技术，使整个税务征管工作的报表处理效率提高了 84。（ 3）货物运输和包裹邮递货物运输业务至少需要经过供货商 收货客户 3个过程 ， 在每个过程中都涉及发货单据和订单跟踪的处理 。 这些信息处理需要人工操作 ， 工作效率低和差错率高 ，货物信息不能即时更新 ， 不能适应现代运输业的要求 。 随着条码技术的发展 ， 可以把货物信息生成条码印在包裹 、 货物上 ， 通过条码扫描器读取信息录入货物管理系统 ， 既快速又准确，即使在实际货物运输中条码收到一定破坏，二维条码依然可以被正确识读 ，因此被很多国家广泛应用在货物运输上。美国货运协 会 ( 出了 纸上 ， 发送方 将 通过扫描条码 ， 信息立即传入货运商的计算机系统 ， 实现了货物运输的全过程跟踪 ， 消除了数据的重复录入 ， 加快了货物运输的数据处理速度，（ 4）工业生产二维条码技术应用于工业生产和物流 ， 工厂可以采用二维条码跟踪生产设备 ， 以随时掌握产品的流向 ， 为统计和决策提供信息支持 。 美国钢管公司在各地拥有不同种类的1绪 论5管道需要维护。为了跟踪每根管子，他们将管子的编号，位置编号，制造厂商，长度 ，等级 ， 尺寸 ， 厚度以及其他信 息编成一个 制成 标签后贴在管子上 。 当管子移走或安装时，操作员扫描条码标签，数据库信息得到及时更新。 对 二 维 条 码 技 术 的 研 究 开 始 于 1993年 。 中 国 物 品 编 码 中 心 对 几 种 常 用 的 二 维条 码 随着我国市场经济的不断完善和 信息技术的迅速发展 ， 国内对二维条码这一新技术的需求与日俱增，二维条码技术已在我国的汽车自动化生产线 、涉外专利案件收费 、 医疗急救服务卡 、 珠宝饰品管理及银行汇票上得到了应用 ； 我国 1998年回归的特别行政区香港已将二维条码应用在特别行政区的护照上 ； 1999年 3月 ， 第九届 全 国 人 民 代 表 大 会 三 次 全 体 会 议 以 及 第 九 届 全 国 政 协 第 三 次 会 议 的 证 件 上 都 采 用 二维条码技术 ， 掀起了新闻界 、 参会代表和社会人们的热情关注 ； 1993年 ， 全国物品编码技术中心对二维条码进行了技术的研究与应用 ， 发行并出版了第一本关于中国二维条码技术著作二维条码技术。为了开展对于二维条码技术的全面研究和开辟应用试点 ，国 家 科 委 把 物 品 编 码 技 术 中 心 研 究 课 题 二 维 条 码 技 术 研 究 与 应 用 试 点 列 入 了 “ 九五 ” 重点项目 11。 该课题将开展基础研究与标准制定 、 设备开发与试点建立等相关方面的工作 ， 旨在于推动我国二维条码技术的应用进程 。 此外 ， 我国有许多相关的科研单位 、大专院校 、 开发公司等都着手开发与应用二维条码技术 。 目前 ， 相关的许多部门都已经有使用二维条码的愿望 ， 主要用于其内部的人员 、 物品管理 。 例如国家公共安全部门试图应用二维条码技术管理身份证及社会流动人员 ； 国家进出境管理处正探讨护照上的二维条码技术应用；海关尝试将二维条码用在报关单上。 自 1991年 将 公 开 的 系 统 标 准 技 术 后 ， 为 越来越多的标准化机构所推崇 ， 中国已经把 在 1997年正式颁布 家标准四一七条码。与其它自动识别技术相比 ， 具备强大纠错能力和便携式文件 的 它一出现便受到我国条码管理部门和有关政府部门的重视 。 有些单位甚至已经进行了相关应用 ， 例如 ， 上汽 汽 车销售中心 已将 应用车辆信息的跟踪管理 。 我国社会的进步和科技迅猛发展推动了二维条码在企业和社会人员管理的应用 。 科学合理的人员管理 ， 要求在证件上能够对管理对象有精确的描述 。 由于我国人口 众 多 和 流 动 性 大 的 基 本 国 情 导 致 我 国 的 人 口 管 理 难 ， 综 合 数 据 库 也 非 常 难 建 立 ， 成本低廉，投入小的巨大优势，因此这种自动识别技 术 能够被不同行业的管理部门较易接受 。 利用 能够随身携带的身份证件或者卡片 ， 并且里面储1绪 论6存各种重要的身份信息 ， 甚至包括持卡者的照片 ， 这种技术在多人口的我国更具发展前景。 近年来 ， 手机的种类繁多 ， 使用手机用户群体数量非常庞大 ， 陆续推出了种类繁多的应用 ， 其中手机二维条码也出现 ， 但我国手机二维条码处于市场发展时期 ， 市场还不稳定 。 目前与手机业务最为密切的中国移动和手机技术服务提供商在产业升级和有利可获 得 驱 动 下 ， 称 为 最 重 要 的 改 革 动 力 。 早 在 2005年 中 国 移 动 在 全 国 从 4个 试 点 城 市 推广 到 9个 城 市 ， 经 过 一 年 多 的 拓 展 终 于 在 2006年 8月 正 式 运 行 手 机 二 维 条 码 服 务 ， 目前已经在电子回执和增值业务引擎方面推出不少应用 ， 加上用户认知不断提升 、 支持手机二维条码的手机终端不断增多，发展潜力巨大 。 主要是研究 为了能够储存独一无二 、 不易作假的重要身份识别信息 ， 如指纹图像 ，选用便携式文件即 用 究工作包括以下几个部分： (1)实现图像、文本和数 字的 编码在了解二维条码的发展背景和国内外的应用现状基础上 ， 对 现对文本、数字和图 像的 究 的结构 、 符号 表示 、 编码模式和二维条码的错误检测纠正 ， 根据 得到数据码字 。 选择纠错等级 ， 用 将持证人的基本身份信息和生物识别特征 （ 指纹信息）生成 根据需要将 份识别证件上。（ 2） 的识读与译码对采集到的条码图像进行图像预处理 ， 进行条码区域监测和定位研究 ， 采用合适的方法实现条码条空模块序列识读得到数据码字 ， 通过对条码纠错的研究 ， 对数据码字进行 纠 错 处 理 得 到 正 确 的 数 据 码 字 。 研 究 码 解 压 缩 模 式 ， 把 正 确 数 据 码 字 转换成数据位流，选择对应的译码模式进行译码转换获得原始文本和信息图像。 (3)识别系统的总体方案设计和系统硬件解决方案本课题对验证人的基本身份信息和指纹进行编码和译码 ， 基于 平台，建立用户交互界面，实现编码算法程序化。根据系统目标功能对整个系统 进 行 总 体 方 案 设 计 ， 采 用 作 为 核 心 处 理 器 构 建 系 统 ， 对 系 统 硬 件 各 个 模 块进行设计。2的 生成 技术 与编 码实 是 一 个 多 行 结 构 ， 是 在 一 维 条 码 上 发 展 起 来 的 ， 相 当 于 将 多 个 一 维 条码在纵向进行累加 。 每行数据符号字符数相同 ， 行与行左右对齐直接衔接 。 虽然条码的外 观尺寸是可以调节的，但是条码最少只能为 3行 ，最多可以到达 90行 ，每行字符区可以有 1从左到右由 5个主要部分构成 ， 如图 起始符 、 左行指示符 、数据区 、 右行指示符和终止符12。 符号的上部 、 下部是以及符号起始符 ， 终止符两边都是空白区 ， 并且它的空白宽度是有要求的 。 起始符 、 终止符是符号层开始和终止的标志 ，是能够确定的信息 ， 所以可以不对他们进行编码 。 五部分中剩下的三个部分是条码的条 、空组合序列。左行指示符、数据区、右行指示符带有条码符号信息是必须要编码的 ， 根据不同的条、空条码组合序列进行组合。图 结 码 字 集 的 总 数 是 929个 码 字 ， 码 字 取 值 的 范 围 在 0这 些 码 字 分别具有不同的功能，具体的功能如表 13。2的 生成 技术 与编 码实 现8表 集 功能 表码 字 功 能0 据当 前的 压缩 模式 和 ， 用来 表示 数据90 文 本压 缩模 式下 的子 模式 锁定 或虚 拟填 充码 字901 字 节压 缩模 式下 码字 数不 为 6的 整数 倍时 的模 式锁 定902 数 字压 缩模 式下 的模 式锁 定913 字 节压 缩模 式下 的模 式转 移921 对 阅读 器的 初始 化或 编程924 字 节压 缩模 式下 码字 数为 6的 整数 倍时 的模 式锁 定925/926/927 值 范围 内对 应的 码字 序列 的起 始码92/923/928 用 于宏 四一 七条 码903 留待 用914 留待 符号中的字符集由三个簇组成，每个簇包含以不同的条、空序列表达的所有 929个码字。每个簇中的符号字符对应唯一的码字，码字的取值范围是 0号的定义适用每一个 符号字符，数字 0、 3、 6作为 行条码符号只能使用三个簇中的一个，相同的一簇要每三行才重复一次 。假如第一行选用的是第 0簇的符号字符 ， 接着第 2行选用第 3簇的符号字符 ， 第 3行选用的就是第 6簇的符号字符 ， 那么到第 4行再重复选用第 0簇中的符号字符 。 按照这种方法，行号从上向下逐渐增加，增加的数目是 1且最上一行的行号是 l。对于一个特定的符号字符，其簇号由下式 (2 1)确定。簇号 =(行号 -1)m 3 (符号的层结构见图 ，行指示符号字符从左至右依次开始的是与 起 始 符 邻 接 的 左 指 示 符 （ 、 数 据 区 、 与 终 止 符 邻 接 的 右 指 示 符 ( 行 指 示 符 号字符的值指 向 i， 行