自动识别技术08

自动识别技术复习为什么学？限选课程、新增、专业要求、社会需求学什么？自动识别技术概念、分类、工作原理、应用意义条码、射频、卡类、图像、生物特征识别技术怎么考？考勤表现20%习题作业30%课程论文50%自动识别技术的基本概念识别识别是人类参与社会活动的基本要求。识别是一个集定义、过程与结果为一体的概念。对于人类而言，识别就是辨别、辨认的过程，将观察样本与记忆影像相对比，评价是否一致。对于机器而言，识别就是指自动识别，首先传感器获取信号，然后电脑对某些物理对象进行认定或分类，在错误概率最小的条件下，使识别的结果尽量与客观事物相符。——用机器来实现人对各种事物或现象的检测、分析、描述、辨识和判断的过程。第一章绪论自动识别（AutomaticIdentification，Auto-ID）自动识别技术是指通过非人工手段获取被识别对象所包含的标识信息或特征信息，并且不使用键盘即可实现数据实时输入计算机或其他微处理器控制设备的技术。综合技术系统——传感器技术、计算机技术和通信技术应用设备——识别装置自动采集多种技术——条码识别、射频识别、磁卡识别、IC卡识别、图像识别、光字符识别、生物特征识别（指纹、人脸、虹膜、语音）……自动识别技术的特点准确性——自动数据采集，消除人为错误。高效性——信息交换实时进行。兼容性——自动识别技术以计算机技术为基础，可以与信息管理系统无缝连接。自动识别技术分类自动识别技术根据识别对象的特征、识别原理和方式可以分为数据采集技术（定义识别）和特征提取技术（模式识别）两大类。数据采集技术（定义识别）的基本条件是需要被识别物体具有特定的识别载体（如标签等，仅光学字符识别例外）。特征提取技术（模式识别、特征识别）根据被识别物体本身的属性特征和行为特征来完成数据的自动采集。定义识别——赋予被识别对象一个ID代码，并将此ID代码的载体（条码、射频标签、磁卡、IC卡等）放在要被识别的对象上进行标识，通过对载体的自动识读获得原ID代码，然后通过计算机实现对对象的自动识别。模式识别——对表征事物或现象的各种形式（数值的、文字的和逻辑关系的）信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，即采集被识别对象的特征数据，并与计算机存储的原特征数据进行比对，实现自动识别。数据采集技术（定义识别）特征提取技术（模式识别）内容光存储器：条码（一维、二维）、光卡、光标阅读器（OMR）、光学字符识别（OCR）磁存储器：磁条、非接触磁卡电存储器：接触式IC卡、RFID射频识别（无芯片、有芯片）、存储卡（智能卡、非接触式智能卡）身体特征：指纹、虹膜、脸型、掌型、视网膜、DNA、骨骼行为特征：签名（签字）、语音、行走步态属性特征：化学感觉、物理感觉、联合感觉应用主要研究条码、RFID、磁记录等编码和识别技术，以便更高效地应用于：商品零售、物流、银行、医药和医院管理、工业生产流水线控制、铁路运输管理、高速公路不停车收费及停车场收费、门禁和考勤等系统。主要研究如何使机器具有感知能力（视觉模式和听觉模式的识别），如能识别物体、地形、图、声音和字体（签字）的机器人。应用领域涉及：机器识别和人工智能；医学；军事；卫星遥感、卫星航空图片解释、天气预报；银行、保险、刑侦；工业产品检测；字符识别、语音识别、指纹识别等。自动识别技术的工作原理自动识别系统是一个以信息处理为主的技术系统，也是一个传感器技术、计算机技术、通信技术综合应用的系统，其输入端是被识别信息，输出端是已识别信息。自动识别系统中的信息处理是指为达到快速应用目的而对信息所进行的变换和加工，还有如调制、均衡等信息操作的总称。抽象概括自动识别技术系统的工作过程如图所示，它是最一般的自动识别技术信息处理系统的模型框图，是适用于自动识别技术领域的通用研究模型。定义识别的数据信息的采集，由于其信息格式的固定化，且具有量化特征，数据量相对较小，所对应的自动识别系统模型也较为简单，如图所示。特征识别的特征信息的采集和处理过程复杂：没有固定的信息格式；为了让计算机能够处理这些信息，必须使其量化，而量化的结果往往会产生大量的数据；还要对这些数据做大量的计算与特殊的处理。其系统模型也较为复杂，如图所示。自动识别技术的应用意义对于一个以信息处理为主的技术系统的研究，归根到底是一个获得信息、加工信息和利用信息的问题。自动识别技术是一门主要以计算机科学与信息科学为理论基础的学科，它以获得信息、加工（识别）信息为主要的技术实施过程，利用其结果可作为管理工作的决策信息或自动化装置等技术系统的控制信息。自动识别技术最基本与最主要的目的就是提供一个快速、准确地获得信息的有效手段，以解决由于计算机数据输入速度慢、错误率高等造成的“瓶颈”难题。条码识别技术的起源与发展条码的研究始于美国。20世纪40年代，美国的两位工程师研究用代码表示食品项目和相应的自动识别设备，并于1949年获得了美国专利。20世纪70年代初，随着计算机技术的应用和发展，美国的食品零售业开始探索如何应用计算机化的系统来扩大经营管理能力，对标识扫描技术了发生兴趣。条码首先在食品零售业应用并取得成功。同时，InterfaceMechanisms公司开发出“二维码”。第二章条码识别技术1970年，美国统一编码委员会成立（UCC，UniformCodeCouncil）。1972年，UCC推荐了由IBM公司提出的通用产品代码UPC（UniversalProductionCode），随之而来的是使用UPC码标示商品和使用条码扫描器的销售点迅速增多。1977年，成立了“欧洲物品编码协会”，推出了与UPC码兼容的EAN码（EuropeanArticleNumberingAssociation）。1981年，“欧洲物品编码协会”改为“国际物品编码协会”IAN（InternationalArticleNumberingAssociation）。20世纪90年代，相继出现了多种高容量条码——CODE49、PDF417等。1991年4月，“中国物品编码中心”代表中国加入“国际物品编码协会”，国际物品编码协会分配给中国的商品编码（EAN-13）的前三位为“690，691，692”。1991年12月，我国受理自行研制的条码扫描结算POS系统在上海第一食品商店投入运行。条码的定义与概念国标GB／T12905-2001《条码术语》定义：条码（Barcode）是“由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息”。“条”指对光线反射率较低的部分，一般表现为黑色“空”指对光线反射率较高的部分，一般表现为白色一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、（校验符）、终止符、静区（后）。条码相关概念：代码（Code）：一组用来表征客观事物的一个或一组有序的符号。码制：条码符号的类型，每种类型的条码符号都是由符合特定编码规则的条和空组合而成。字符集：某种码制的条码符号可以表示的字母、数字和符号的集合。自校验特性：条码字符本身具有校验特性条码质量：条码的印制质量。条码符号的编码方法模块组合法指条码符号的字符即条与空分别由若干个标准模块组合而成。一个模块的条表示二进制的“1”，一个模块的空表示二进制的“0”。宽度调节法条码中条（空）的宽窄设置不同，宽单元表示二进制的“1”，窄单元表示二进制的“0”，宽单元的宽度通常是窄单元宽度的2—3倍。条码的分类按码制分类UPC码、EAN码25码和交插25码ITF-14码和ITF-6码39码（Code30f9）、93码库德巴码（Codebar）128码按维数分类一维条码二维条码多维条码国际编码组织与系统美国统一编码委员会（UniformCodeCouncil，UCC）国际物品编码协会（EuropeanArticleNumberAssociation，

EAN）。1981年，EAN改称为“国际物品编码协会”：InternationalArticleNumberingAssociation，简称EANInternational。EAN·UCC系统2002年11月26日，EAN正式接纳UCC成为系统成员，EAN和UCC合并为一个全球统一的标识系统——EAN·UCC系统。中国物品编码中心中国物品编码中心（ArticleNumberingCenterofChina，ANCC）是我国商品条码工作的组织、协调、管理机构。1988年12月28日经国务院批准正式成立的，并于1991年4月19日加入国际物品编码协会。中国物品编码中心负责在我国推广应用EAN·UCC系统。依据EAN·UCC系统规则，编码中心研究制定了一套适合我国国情的、技术上与国际接轨的产品与服务标识系统——ANCC全球统一标识系统，简称“ANCC系统”。典型一维条码UPC码（UniversalProductCode）EAN码（EuropeanArticleNumber）39码93码库德巴码（Codabar）25码交叉25码ITF码128码EAN-13码前缀码举例前缀码含义前缀码含义000～019美国

471中国台湾030～039

489中国香港060～139

500～509英国020～029限域分销

690～699中国040～049店内码

880韩国200～299限域分销

930～939澳大利亚050～059优惠券

958中国澳门300～379法国

977连续出版物ISSN400～440德国

978、979图书ISBN450～459日本

980退款凭证票据490～499

981、982同币种优惠券（代金券）460～469俄罗斯

990～999优惠券一维条码的不足资料容量有限仅能标识商品，而不能描述商品相当依赖电脑网络和资料库垂直方向不携带资料，资料密度偏低二维条码的概念二维码（2-dimensionalbarcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息。二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。二维条码表示信息表示信息表示信息不表示信息表示信息表示信息一维条码符号类型二维条码一维条码数据类型文字、数字、二进制文字和数字数据容量大约2,000字符大约20字符数据密度20-1001数据修复能力有无一维码和二维码的比较信息密度与信息容量错误校验及纠错正能力垂直方向是否携带信息用途对数据库和通讯网络的依赖识读设备一维条码信息密度低，信息容量较小可通过校验字符进行错误校验，没有错纠能力不携带信息对物品的标识多数应用场合依赖数据库及通讯网络可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等二维条码信息密度高，信息容量大具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别携带信息对物品的描述可不依赖数据库及通讯网络而单独应用对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读二维码的特点高密度编码编码范围广容错能力强，具有纠错功能译码可靠性高可引入加密措施：保密性、防伪性好成本低，易制作，持久耐用条码符号形状、尺寸大小比例可变二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读二维码的应用优势表示包括汉字、照片、指纹、签字在内的小型数据文件；在有限的面积上表示大量信息；对“物品”进行精确描述；防止各种证件、卡片及单证的仿造；在远离数据库和不便联网的地方实现数据采集。二维条码的分类行排式二维条码（2DSTACKEDBARCODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。矩阵式二维条码（2DMATRIXBARCODE）又称：棋盘式二维条码在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。在矩阵相应元素位置上，用点（方点、圆点或其他形状）的出现表示二进制“1”，点的不出现表示二进制的“0”。典型二维条码PDF417Code49Code16KQRCodeDataMatrixMaxicode

Codeone汉信码常见二维码比较PDF417QRCodeDataMartix符号结构研制公司SymbolTechnolgiesInc

(美国)DensoCorp.

(日本)I.D.MatrixInc.

(美国)码制分类行排式矩阵式识读速度3个/秒30个/每秒2～3个/秒识读方向±10°全方位（360°）识读方法条空宽度尺寸判别深色/浅色模块判别汉字表示16bit13bit16bit识读速度一维及行排条码矩阵码CODABLOCKPDF417CODE128CODE39QRCODEDATAMATRIX（ECC200）MAXICODE快慢

实例：一个由80个字符组成信息

1234567890-123456720-123456-30-234567-40ABCDEFGH50IJKLMNOP60QRSTUVWX70YZABCDEF80识读速度字符数一维及行排条码矩阵码7000500035002000100075050025010064CODE128CODE3944个字符QRCODE数字字符7089个字母数字字符4296个汉字1817个DATAMATRIX（ECC200）数字字符3116个字母数字字符2335个汉字778个CODABLOCK数字字符5452个字母数字字符2726个PDF417数字字符2710个字母数字字符1850个MAXICODE数字字符139个字母数字字符93个最大数据容量条码的识别原理两个过程——扫描、译码条码阅读器的结构：光源、接收装置、光电转换、译码电路、计算机接口工作原理：扫描器光源发出光照射条码接受反射光信号（条空、宽窄）→（光电转换器）→转换成电信号→电路放大→模拟信号→译码器→转换成数字信号→→计算机系统进行数据处理→→物品信息被识别条码技术的优越性可靠性强效率高成本低易于制作构造简单灵活实用数据采集的实时性强条码技术的局限性条码只能识别一类产品条码是可视传播技术条码是索引代码信息标识是静态的信息容量是有限的GS1系统GS1系统即“全球统一标识系统”是以对贸易项目、物流单元、位置、资产、服务关系等进行编码为核心的集条码、射频等自动数据采集、电子数据交换、全球产品分类、全球数据同步、产品电子代码（EPC）等系统为一体的、服务于全球物流供应链的开放的标准体系。

GS1系统＝全球统一标识系统＝EAN•UCC系统。应用国际流通标识体系130种流通标识功能零售生产管理与过程控制贸易物流全球位置全球资产等5%20-25%25-30%35-40%7%8%物流35-40%生产管理20-25%贸易25-30%构成编码体系全球贸易项目代码（GTIN）系列货运包装箱代码（SSCC）全球参与方位置码（GLN）全球可回收资产标识（GRAI）全球单个资产标识（GIAI）全球服务关系代码（GSRN）

……数据载体条码电子标签（RFID）IDENTIFICATIONEDI／XML数据采集标识代码

数据交换GS1系统编码体系RFID的发展简史继承了雷达的概念，并由此发展出一种“自动识别”新技术——RFID技术。二次世界大战期间，英军使用类RFID技术来识别友军或敌军的飞机。1948年，哈里·斯托克曼（HarryStockman）发表的论文“用能量反射的方法进行通信”为RFID技术的发展和应用奠定了理论基础。第三章射频识别技术我国RFID发展RFID是二十一世纪最具发展前景和变革力的高新技术，我国政府高度重视其发展。2004年国家金卡工程将RFID应用试点列为重点工作《2006-2020年国家信息化发展战略》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》2006年国务院15个相关部门达成共识並联合颁布了《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》2007年列入《高技术产业发展“十一五”规划》2008年列入《国家金卡工程（2008-2013年）发展规划》2009年17个RFID技术相关项目被批准成为国家信息化试点工程项目2011年《物联网“十二五”发展规划》RFID=RadioFrequency+Identification

（射频标签＝射频＋标签）RFID是20世纪90年代开始兴起的一种非接触自动识别技术，它利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。射频是指可发射传播的电磁波。电磁波频率高于100kHz时，可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力。把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。中间件及应用软件数据协议处理器标签驱动（射频单元）应用系统读写器电子标签响应单元编码存储器解码物理接口（调制解调）读数据写数据命令查询写入读取应用程序接口（API）空中接口（AirInterface）芯片天线封装数据能量时序RFID系统RFID的工作频率参数低频（LF）高频（HF）超高频（UHF）微波（uW）频率125～134KHz13.56MHz433MHz，860～960MHz2.45GHz，5.8GHz技术特点穿透及绕射能力强（能穿透水及绕射金属物质）；但速度慢、距离近性价比适中，适用于绝大多数环境；但抗冲突能力差速度快、作用距离远；但穿透能力弱（不能穿透水，被金属物质全反射），且全球标准不统一一般为有源系统，作用距离远；但抗干扰力差作用距离<10cm1～20cm3～8m>10m主要应用门禁、防盗系统畜牧、宠物管理智能卡电子票务图书管理商品防伪仓储管理物流跟踪航空包裹自动控制道路收费集装箱RFID系统（硬件）一般由信号发射机（射频标签）、信号接收机（阅读器）、发射接收天线等部分组成。标签（Tag）——由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器（Reader，读写器）——读取（写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元、振荡电路以及阅读器天线几部分。天线（Antenna）——在标签和阅读器间传递射频信号。信号发射机（射频标签）标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。标签是一种微型的无线收发装置，标签中存储着被识别物体的相关信息，通常被安置在被识别的物体表面上。由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和阅读器天线间进行通信。按调制方式（获取电能的方式）分主动式标签含有电源，用自身的能量主动地发射数据给阅读器；工作可靠性高，信号传送距离远；标签的使用寿命受到限制，而且随着标签内电池电力的消耗，数据传输的距离会越来越小，影响系统的正常工作；应用在需要限制数据传输量或者使用数据有限制的地方。被动式标签不含电源，靠外界的提供能量（从阅读器发射的电磁波中获得）才能正常工作；具有永久的使用期（长时间的数据传输和永久性的数据存储）；数据传输的距离短；应用在标签信息需要频繁读写的地方。半被动式标签含有电源，但电源只为芯片运转提供能量。按存储器的类型分只读标签：存储器内容只能读出，不可写入。只读标签：内容在出厂时被写入，识别时只可读出，不可再改写，其存储器一般由ROM组成。一次性编程只读标签：内容只可在应用前一次性编程写入，识别过程中标签内容不可改写，其存储器一般由PROM、PAL组成。可重复编程只读标签：内容经擦除后可重新编程写入，识别过程中标签内容不改写。其存储器一般是由EPROM、GAL组成。读写标签：存储器内容可以被阅读器读出或写入。具有读写型存储器（如RAM或EEROM），或同时具有读写型存储器和只读型存储器。读写型标签应用过程中数据是双向传输的。按距离分远程标签（100cm以上）近程标签（10—100cm）超近程标签（0.2—10cm）按频率分低频标签（500kHz以下）动物识别标签、行李识别标签高频标签（500kHz—1GHz）电子门票、门禁控制标签微波标签（1GHz以上）集装箱自动识别用标签、高速公路不停车收费标签按存储器数据存储能力分标识标签存储的只是标识号码，用于对特定的标识项目，如人、物、地点进行标识。关于被标识项目的详细的特定信息，只能在与系统相连接的数据库中进行查找。便携式数据文件标签中存储的数据非常大，可以看作是一个数据文件。一般都是用户可编程的。标签中除了存储标识码外，还存储有大量的被标识项目其他的相关信息，如包装说明、工艺过程说明等。信号接收机（阅读器、读写器）组成：天线、射频模块、读写模块基本功能：与标签的通信功能与应用系统的通信功能——使应用系统能够对读写器进行控制并处理数据信息在读写区内实现多标签识别，完成防冲突功能校验读写过程中的错误RFID的工作原理通常由阅读器在一个区域内发射射频能量形成电磁场，作用距离的大小取决于发射功率。标签通过这一区域时被触发，发送存储在标签中的数据，或根据阅读器的指令改写存储在标签中的数据。阅读器可接收标签发送的数据或向标签发送数据，并能通过标准接口（中间件）与计算机网络进行通信。标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（非接触）耦合，在耦合通道内，根据时序关系实现能量传递和数据交换。从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看，RFID系统一般可以分为两类：电感耦合（InductiveCoupling）系统电磁反向散射耦合（BackscatterCoupling）系统电磁耦合与电感耦合的差别电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去；在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签线圈之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。NS标签读写器读写器标签远距离电磁耦合近距离电感耦合系统事件射频识别系统工作过程中，空间传输通道中发生的过程可归结为三种事件模型：能量是时序得以实现的基础；时序是数据交换的实现方式；数据交换是目的。RFID技术的特点优点识别速度快，识别距离远体积小型化，形状多样化，易封装抗污染能力和耐久性可重复使用穿透性和无屏障阅读数据的记忆容量大难以伪造，安全性较高缺点价格RFID目前的成本除了标签部分外，配套的周边与服务对一般企业来说仍然偏高，通常只有大企业负担得起。因此，虽然市场普遍看好RFID，但需要各个领域的多数厂商加入，才可能如同条码与POS系统一样普及。隐私对于个人的消费情形隐私权，已让大众产生疑虑，随着RFID技术普及到各层面，未来更可能使用在证照或身份证件等方面，数据曝光的危险性显得更高。随之而来如黑客或是政府的监视，也都影响到民众的权益。标准RFID技术的应用卡类识别技术的分类第四章卡类识别技术PET卡PET（PolyethyleneTerephthalate）即聚对苯二甲酸乙二酯。PET卡是卡片的某一整面均涂有磁性物质（与磁卡上仅有一个磁条不同）。现有的应用多为电话充值卡、电子自动售票卡等。光卡光卡即激光卡，是一种利用半导体激光进行记录信息的卡片。需要用激光光源来识读，其大小、形状完全类似于信用卡（CreditCard）或银行自动柜员卡（ATMCard）。光卡记录层刻有2500条极细的轨纹，供数字资料定位用。光卡使用凹凸记录的方式，信息以记录层表面是否出现记录坑的形式储存在光卡内。凸字卡在PVC卡的表面压上突出的字母和数字，从而使PVC卡具备可识别性和惟一性。凸字卡适用于各大商场、娱乐、餐饮中心、证券交易中心、银行、保险业等。PVC，聚氯乙烯。银行卡PVC材料是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入抗老化剂、改性剂等，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。PVC材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃等特点，规格、色彩、图案繁多，极富装饰性。条码卡按材质分为金属条码卡和PVC条码卡两种。金属条码卡，在金属卡片表面加以条码。特点是使用金属材料，耐用且高档美观。金属条码卡一般选用高级进口铜材，经冲压、腐蚀、印刷、抛光、电镀、填色、滴胶、包装等多项流水作业程序、多工序精工制成，具有独特的浮雕立体感和真金般的色彩，是制作高档贵宾卡、会员卡、纪念卡、年历卡的首选类型。也适合于制作用于纪念、久藏的各种纪念卡，如新婚、校庆、开业、会议、退休等特别纪念。PVC条码卡，在PVC卡的表面印上条码，应用广泛。磁卡技术磁卡（MagneticCard）利用磁性载体记录信息。常见的磁性载体通常以液体磁性材料或磁条为信息载体。通常将液体磁性材料涂覆在卡片上；或将宽6~14mm的磁条压贴在卡片上。磁卡在许多领域得到广泛应用，如银行信用卡、ATM卡、机票、公共汽车票、自动售货卡、会员卡、现金卡（如电话磁卡）等。磁卡的优点数据可读写：具有现场改造数据的能力。数据的存储量能够满足大多数需要，便于使用，成本低廉。具有一定的数据安全性。能黏附于许多不同规格和形式的基材上。IC卡技术集成电路卡（IntegratedCircuitCard，IC）是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。IC卡在有些国家和地区也称为智能卡（SmartCard）、智慧卡（IntelligentCard）、微电路卡（MicrocircuitCard）或微芯片卡等。IC是将一个微电子芯片嵌入符合ISO7816标准的卡基中，做成卡片形式，利用集成电路的可存储特性，保存、读取和修改芯片上的信息。IC卡广泛应用于包括金融、交通、社保等很多领域。IC卡的主要特性存储容量大，可以含有RAM、ROM、EPROM、EEPROM等存储器，容量从几字节到几兆字节。体积小，重量轻，抗干扰能力强，便于携带。安全性高，在无源情况下数据也不会丢失，数据的安全性和保密性都非常好。智能卡与计算机系统相结合，可以方便地满足对各种各样信息的采集、传送、加密和管理的需要。IC卡按通信方式可分为接触式IC卡、非接触式IC卡和双界面卡。（1）接触式IC卡接触式IC卡是通过读写设备的触点与IC卡的触点接触后，进行数据的读写。国际标准ISO7816对此类卡的机械、电气特性等进行了规定。具有标准形状的铜皮触点，通过和卡座的触点相连后，实现与外部设备的信息交换。按芯片的类型，接触式IC卡可分为四种类型：存储器卡、逻辑加密卡、CPU卡和超级智能卡。（2）非接触式IC卡（射频卡）非接触式IC卡与读写设备无电路接触，是通过非接触式的读写技术进行读写（如光或无线技术）。（3）双界面卡将接触式IC卡与非接触式IC卡组合到一张卡中，操作独立，但可以共用一个CPU、操作系统和存储空间。卡片包括一个微处理器芯片和一个与微处理器相连的天线线圈，由读写器产生的电磁场提供能量，通过射频方式来实现能量供应和数据传输。磁卡技术基础1.磁记录原理磁条是由一些微小的磁粒（铁磁材料）附着于类似塑料胶带上形成的，铁磁材料是一种在外部磁场移走后仍可以保留磁性的物质。磁条上数据的存储就是靠改变磁条上氧化粒子的磁性来实现的。数据写入过程中，需要输入的数据首先通过“编码器”变换成二进制的机器代码，然后控制器控制的“磁头”在与磁条的相对移动过程中，改变磁条磁性粒子的极性来实现数据写入。数据的读出是“磁头”先读出机器代码，然后通过“译码器”还原成人们可识读的数据信息。2.磁条和磁道磁卡的一面印刷有说明提示性的信息；另一面有磁层或磁条，具有2～3个磁道以记录有关信息数据。磁道（Track）：磁条上存储信息的分区。磁道1：记录密度为210bpi（BitsPerInch比特/英寸），可记录数字、字母和其他一些符号（括号、分隔符）。磁道1记录字母、数字型数据（字母用于记录持卡人姓名），为只读磁道，磁道上的信息只能读出而不允许写入或修改。磁道2：记录密度为75bpi，所记录的字符只能是数字。磁道2记录数字型数据，也为只读磁道。磁道3：记录密度为210bpi，所记录的字符只能是数字。磁道3记录数字型数据，如记录账面余额等，为可读写磁道，既可以读出，也可以写入。3.磁道的格式和内容磁道的应用分配一般是根据特殊的使用要求而定制的，如银行系统、证券系统、门禁控制系统、身份识别系统、驾驶员驾驶执照管理系统等，都会对磁卡上3个磁道提出不同的应用格式。IC卡技术基础1.接触式IC卡接触式IC卡的结构IC卡读写器要能读写符合ISO7816标准的IC卡。IC卡接口电路作为IC卡与IFD内CPU进行通信的惟一通道，为保证通信和数据交换的安全与可靠，其产生的电信号必须满足特定要求。接触式IC卡的构成可分为半导体芯片、电极模片、塑料基片几部分。接触式IC卡的工作原理接触式IC卡获取工作电压的方法——接触式IC卡通过其表面的金属电极触点将卡的集成电路与外部接口电路直接接触连接，由外部接口电路提供卡内集成电路工作的电源。接触式IC卡与读写器交换数据的原理——接触式IC卡通过其表面的金属电极触点将卡的集成电路与外部接口电路直接接触连接，通过串行方式与读写器交换数据。接触式IC卡的工作过程完成IC卡插入与退出的识别操作通过触点向卡提供稳定的电源通过触点向卡提供稳定的时钟2.CPU卡CPU卡的三种认证方法：对持卡者的合法性认证——密码校验，通过持卡人输入个人口令来进行验证。对卡的合法性认证——内部认证。对系统的合法性认证——外部认证。认证过程是通过系统传送随机数X，用指定算法、密钥对随机数加密，用指定算法、密钥解密Y，得结果Z，比较X、Z，如果相同，则表示系统是合法的。在以上认证过程中，密钥是不在线路上以明文出现的，它每次的送出都是经过随机数加密的，而且因为有随机数的参加，可以确保每次传输的内容都不同，即使被截获也没有任何意义。通过这种认证方式，线路上就没有了攻击点，同时，卡也可以验证应用的合法性。3.SAM卡SAM卡是一种具有特殊性能的CPU卡，用于存放密钥和加密算法，可完成交易中的相互认证、密码验证和加密、解密运算，一般用作身份标志。SAM卡提供一种更完整的系统解决方案。在发卡时，将主密钥存入SAM卡中，然后由SAM卡中的主密钥，对用户卡的特征字节（如应用序列号）加密生成子密钥，将子密钥注入用户卡中。由于应用序列号的惟一性，使得每张用户卡内的子密钥都不同。密钥一旦注入卡中，就不会在卡外出现。在使用时，由SAM卡的主密钥生成子密钥存放在RAM区中，用于加密、解密数据。“城市一卡通”公用事业智能卡应用系统公用事业采用IC卡收费，实施“城市一卡通”项目试点。“城市一卡通”包括纵向应用和横向应用：纵向应用一卡通解决地区分割的某个行业一卡通问题，比如公共交通行业；横向应用一卡通实现同一地区不同行业的一卡多用。目前，城市一卡通的试点主要侧重于公共交通的收费管理。随着城市一卡通的不断发展，公用事业水、气、热等行业均将纳入城市一卡通。“一卡通”在数字社区中的应用社区管理科学化、规范化、智能化，为业主提供更加周到细致的服务。IC卡既要有银行卡功能，也要有社区功能；IC卡门禁系统；IC卡停车场收费系统；IC卡会所消费系统社区巴士消费功能；会员积分管理功能；保安巡更管理功能；各种产品具有网络功能；所有数据应通过网络交互；系统应具有扩展性，为社区之间的互联互通做准备。人类通过眼、耳、鼻、舌、身等接受信息，感知世界。约有75%的信息是通过视觉系统获取的。图——物体透射或反射光的分布（图像场），是客观存在；像——人（的视觉系统）对（接收后在大脑中形成的）图的印象或认识，是人的感觉；图像——图像是图和像的有机结合，既反映物体的客观存在，又体现人的心理因素；图像是对客观存在物体的一种相似性的生动模仿或描述。第五章图像识别技术识别直接由人工或识别系统识别；经过处理，改善质量或提取出图像的某些数据特征后才能识别。数字图像处理DigitalImageProcessing又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。图像识别文字识别的研究是从1950年开始的，一般是识别字母、数字和符号，从印刷体识别到手写体识别。数字图像处理和识别的研究开始于1965年，数字图像与模拟图像相比具有存储，传输方便可压缩、传输过程中不易失真、处理方便等巨大优势。物体识别主要指的是对三维世界的客体及环境的感知和认识，属于高级的计算机视觉范畴，以数字图像处理与识别为基础的结合人工智能、系统学等学科的研究方向，其研究成果被广泛应用在各种工业及探测机器人上。方法研究图像识别问题的数学本质属于模式空间到类别空间的映射问题。图像识别主要有三种方法：统计模式识别、结构模式识别、模糊模式识别。图像分割是图像处理中的一项关键技术。图像分割的方法有阈值分割方法，边缘检测方法，区域提取方法，结合特定理论工具的分割方法等。从图像的类型来分有：灰度图像分割、彩色图像分割和纹理图像分割等。OCR（OpticalCharacterRecognition）光学字符识别是指电子设备（例如扫描仪或数码相机）检查纸上打印的字符，通过检测暗、亮的模式确定其形状，然后用字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程。亦即，针对印刷体字符，采用光学的方式将纸质文档中的文字转换成为黑白点阵的图像文件，并通过识别软件将图像中的文字转换成文本格式，供文字处理软件进一步编辑加工的技术。工作流程一个OCR识别系统，其目的很简单，只是要把影像作一个转换，使影像内的图形继续保存、有表格则表格内资料及影像内的文字，一律变成计算机文字，使能达到影像资料的储存量减少、识别出的文字可再使用及分析，当然也可节省因键盘输入的人力与时间。从影像到结果输出，需要经过影像输入、影像预处理、文字特征抽取、比对识别、最后经人工校正将认错的文字更正，将结果输出。影像输入欲经过OCR处理的标的物须透过光学仪器，如影像扫描仪、传真机或任何摄影器材，将影像转入计算机。影像预处理影像预处理是OCR系统中，存在问题最多的一个模块。影像须先将图片、表格及文字区域分离出来，甚至可将文章的编排方向、文章的提纲及内容主体区分开，而文字的大小及文字的字体也要判断出来。对待识别图像进行二值化、图像降噪、倾斜校正等预处理，可以降低特征提取算法的难度，并能提高识别的精度。文字特征抽取单以识别率而言，特征抽取可说是OCR的核心，用什么特征、怎么抽取，直接影响识别的好坏。特征可分为两类：统计的特征，如文字区域内的黑/白点数比，当文字区分成好几个区域时，这一个个区域黑/白点数比之联合，就成了空间的一个数值向量，在比对时，基本的数学理论就足以应付了。结构的特征，如文字影像细线化后，取得字的笔划端点、交叉点之数量及位置，或以笔划段为特征，配合特殊的比对方法，进行比对，市面上的线上手写输入软件的识别方法多以此种结构的方法为主。对比数据库：当输入文字算完特征后，不管是用统计或结构的特征，都须有一比对数据库或特征数据库来进行比对，数据库的内容应包含所有欲识别的字集文字，根据与输入文字一样的特征抽取方法所得的特征群组。对比识别充分发挥数学运算理论的一个模块，根据不同的特征特性，选用不同的数学函数。较有名的比对方法：欧式空间的比对方法、松弛比对法（Relaxation）、动态程序比对法（DynamicProgramming，DP）、类神经网络的数据库建立及比对、HMM（HiddenMarkovModel）字词后处理：由于OCR的识别率并无法达到百分之百，或想加强比对的正确性及信心值，一些除错或甚至帮忙更正的功能，也成为OCR系统中必要的一个模块。字词后处理就是一例，利用比对后的识别文字与其可能的相似候选字群中，根据前后的识别文字找出最合乎逻辑的词，做更正的功能。字词数据库：为字词后处理所建立的词库。人工校正一个好的OCR软件，除了有一个稳定的影像处理及识别核心，以降低错误率外，人工校正的操作流程及其功能也影响OCR的处理效率。文字影像与识别文字的对照、屏幕信息摆放的位置、每一识别文字的候选字功能、拒认字的功能、及字词后处理后特意标示出可能有问题的字词，都是为使用者设计尽量少使用键盘的一种功能。结果输出有人要文本文件，有人要和输入文件一样的原文重现，有人注重表格内的文字……无论怎么变化，都只是输出档案格式的变化而已。传统身份鉴定技术传统身份鉴定技术是指基于特定持有物（如：身份证）和基于特定知识（如：密码）进行身份鉴定的一种技术。应用：通过信用卡和密码可以实现在ATM机上取款。传统方法的缺点特定持有物易丢失、被盗和遗忘。特定知识存在记忆上的问题。密码太复杂，容易遗忘；密码简单（如：生日、电话号码等），容易被破译和猜测。第六章生物特征识别技术生物识别技术是指通过可测量的身体或行为等生物特征进行身份认证的一种技术；而生物特征是指唯一的可以测量或可自动识别和验证的生理特征或行为方式。生理特征（whatyouare）手指，脸，手掌，手，足，虹膜，静脉……行为特征（howyoudo）步态，声音，敲击键盘，签名……人人拥有，人各不同！生物识别技术的特点随身性：人体固有的特征，与人体是唯一绑定的。安全性：个人身份的最好证明，可以满足更高的安全需求。唯一性：每个人拥有的生物特征各不相同。稳定性：不会随时间等条件的变化而变化。广泛性：每个人都具有这种特征。方便性：不需记忆，不会遗失。可采集性：选择的生物特征易于测量。可接受性：使用者对所选择的个人生物特征及其应用愿意接受。生物识别技术原理样本采集通过某种原理可以测量生物特征，并将其转化成计算机可以处理的数字信号。预处理目的主要是去除噪声，加强有用的信息，并对输入测量仪器或其他因素所造成的退化现象进行复原。特征抽取机器通过学习获取生物特征信号中能够凸显个性化差异的本质特征，从而实现身份的识别。特征匹配计算两个生物特征样本的特征模板之间的相似度。虹膜识别技术的工作原理捕捉虹膜的数据图像；为虹膜的图像分析准备过程；从虹膜的纹理或类型创造512字节的iriscode；使用iriscode模板用于确认。虹膜识别技术的特点高独特性几乎任何两个人（包括双胞胎）的虹膜都是不完全相同的，即使是同一个人左右眼的虹膜也存在一定的差异。

高稳定性虹膜本身一般不易发病，可以保持几十年不变。良好的防伪性能要想精细地修改虹膜的表面结构特征，即使采用目前先进的眼科手术，也必须冒着视力损伤的危险。另外，利用虹膜本身有规律的震颤特性以及虹膜随光强度变化而缩放的特性，可以把假冒的虹膜图片区分开来。易接受性可以不与人体接触，甚至能够在人们没有觉察的情况下把虹膜图像拍摄下来。指纹识别技术把一个人同他的指纹对应起来，通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较，就可以验证其真实身份。识别指纹总体特征纹形： 环型（又称斗形）、弓形、螺旋形模式区：指纹上包括了总体特征的区域。核心点：在读取指纹和比对指纹时作为参考点，位于指纹纹路的渐进中心。三角点：从核心点开始的第一个分叉点或者断点。纹数： 模式区内指纹纹路的数量。指纹识别的优点专一性强，复杂程度高；可靠性高；速度快、使用方便；设备小、价格低。指纹识别的缺点某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像。指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。步态识别步态：人走路的姿势。步态特征的稳定性、唯一性较低。步态识别突出的优点在于可以远距离获取。应用犯罪分子追踪家庭防盗物品防盗系统……掌纹识别掌纹含有大量的信息可用于身份鉴别。人宽阔的手掌皮肤表面有丰富的纹路结构，包括主线、皱纹线、脊线、奇异点、纹理等图像特征，这些特征都是人各有异、和基因无关。以三维空间测试手掌的形状、四指的长度、手掌的宽度及厚度、各手指的两个关节部分的宽与高等作为辨别的条件。掌纹识别技术特点对硬件要求低识别精度高采集非接触移动身份识别计算速度快人脸识别是指人的面部五官以及轮廓的分布。识别什么？脸形，面部器官结构——国田由用，目甲风申皮肤和肤色——光滑/粗糙，黝黑/白皙局部特性——黑痣，刀疤，鹰勾鼻子，独眼龙动态特征——酒窝，皱纹人世间找不两张完全一样的脸！人脸是人类赖以区分不同人的基本途径。谁决定了你的长相？基因+成长环境——双胞胎、夫妻相世间一切尽在脸上！生物识别技术比较

误认率拒认率易用性处理速度/人评价人脸识别低<0.2非常好<1秒最好的生物识别技术指纹识别很低5%好5秒较好的生物识别技术掌纹识别低5%使用困难5-15秒易传染细菌，采样困难，设备昂贵瞳孔扫描很低10%需培训后使用，操作难度大仪器对准需3-5秒，手工要5-25秒。仪器对准价格昂贵，手工操作复杂，且不适用于隐形眼睛用者声音识别一般一般一般3秒可能被磁带欺骗人脸识别技术特点快速、非侵扰人脸识别技术有快速、简便、非侵扰和不需要人的被动配合的特点。其它人体生物特征识别技术对人们来说都是一种干扰，都需要人的被动配合。人脸识别无需干扰人们的行为，你只需要很快从一架摄像机前走过，你的面貌就已经被快速地采集和检验，所以非常简便。准确、直观人脸识别技术有良好的防伪、防欺诈、准确、直观、方便的特点。应用模式典型具体应用特点说明应用领域身份识别出入境管理过滤敏感人物（间谍、恐怖分子等）国家安全公共安全嫌疑人照片比对公安系统用于确定犯罪嫌疑人身份敏感人物智能监控监控敏感人物（间谍、恐怖分子等）网上追逃在PDA等移动终端上进行现场比对会议代表身份识别防止非法人员进入会场带来危险因素关键场所视频监控如银行大厅，预警可能的不安全因素家政服务机器人能够识别家庭成员的智能机器人人机交互自动系统登陆自动识别用户身份，提供个性化界面智能Agent自动识别用户身份，提供个性化界面真实感虚拟游戏提供真实感的人物面像，增加