物联网技术导论 -课件 第3章 自动识别技术

物联网

技术导论数字经济系列教材第3章

自动识别技术物联网

技术导论013.1自动识别技术概述0203043.2常见自动识别技术3.3条形码识别技术3.4RFID技术目录CONTENTS3.1自动识别技术概概述自动识别技术是一种机器自动数据采集技术，它通过识别装置对某些物理现象进行认定、标记，或通过被识别物体和识别装置间的信息交互，自动的获取被识别物品的相关信息。在现实生活中，各种各样的活动或者事件都会产生数据，这些数据包括自然界和人类社会产生的各类数据。自动识别技术可以对每个物品进行标识和识别，并可以将数据实时更新，是构造全球物品信息实时共享的重要组成部分，是物联网的基石。010203040506IC卡识别磁卡识别条形码/二维码识别光学字符识别图像识别语音识别等等生物特征识别073.1自动识别技术概概述自动识别技术的分类3.2常见自动识别技术条形码条码识别技术利用红外光或可见光进行识别，由扫描器发出的红外光或可见光照射条码标记，深色的“条”吸收光，浅色的“空”将光反射回扫描器，扫描器将光反射信号转换成电子脉冲，再由译码器将电子脉冲转换成数据，最后传至后台，再根据码制翻译为条码所含的内容。条形码示例条形码扫描器二维码二维码其实就是由很多0、1组成的数字矩阵，二维码是指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。二维码示例

(本书的书名)条形码与二维码识别技术3.2常见自动识别技术磁条卡识别技术磁卡的存储介质是由一层磁性材料构成的，这种磁性材料粘合在卡片底座上，当要记录信息在磁卡上时，磁卡的磁条与记录头相接触，磁条以一定的速度移动，将要记录的信息以电流的形式施加到记录头的线圈上。卡识别技术磁卡与读卡器IC卡识别技术IC卡工作的基本原理是：射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，在电磁波激励下该谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；随着电荷不断积累，电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。各种IC卡3.2常见自动识别技术OCR（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。光学符号识别系统最主要的有点是信息密度高，在机器无法识别的情况下人类也可以用眼睛阅读数据。光学符号识别技术虽然没在自动识别领域获得成功，却在人工智能图像处理等其他领域得到了发展和进步。光学字符识别技术3.2常见自动识别技术1.声音特征提取第一，应当具有比较优秀的区分特性；其次，需要保留与内容相关的信息的情况下使用尽量低的参数维度，便于高效准确的进行模型的训练；最后，需要考虑鲁棒性，即对环境噪声的抗干扰能力。2.建立声学模型如今主流语音识别系统常采用隐马尔科夫模型(HMM)和深度神经网络(DNN)作为声学模型。HMM模型的状态跳转模型很适合人类语音的短时平稳特性，可以对不断产生的观测值(语音信号)进行方便的统计建模。3.语言模型与语言处理语言模型包括由识别语音命令构成的语法网络或由统计方法构成的语言模型，语言处理可以进行语法、语义分析。语音识别技术3.2常见自动识别技术虹膜识别技术虹膜是位于眼睛的白色巩膜和黑色瞳孔之间的圆环状部分，总体上呈现一种由内向外的放射状结构，由相当复杂的纤维组织构成。虹膜包含了最丰富的纹理信息、包括很多类似于冠状、水晶体、细丝、斑点、四点、射线、敏纹和条纹等细节特征结构，这些特征由遗传基因决定，并且终生不变。因此，没有任何两个虹膜是一样的。在所有生物识别技术中，虹膜识别是当前应用最为方便的一种，不需要用户与机器发生接触，而且也是精确度最高的生物识别技术。生物识别技术3.2常见自动识别技术指纹识别技术指纹是指人的手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹线。这些纹线有规律地排列成不同的形状。每个人的指纹不尽相同，就算同一个人的10个指头，指纹也存在明显的区别，因此可以将指纹作为识别生物的技术之一。指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括图像采集、图像处理、特征提取和特征比较等模块。在20世纪60年代指纹自动识别系统已经开始被美国联邦调查局和法国巴黎警察局用于刑事侦破。如今，指纹识别技术已经更广泛地融入日常生活。生物识别技术3.2常见自动识别技术人脸识别技术人脸识别技术是近年来快速发展、传播、流行的一项生物识别技术。人脸识别技术是基于人的脸部特征，对输入的人脸图像或者视频流。首先判断其是否存在人脸，如果存在人脸，则进一步的给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。并依据这些信息，进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸进行对比，从而识别每个人脸的身份。生物识别技术3.2常见自动识别技术声纹识别技术声纹识别步骤主要包括语音信号处理、声纹特征提取、声纹建模、声纹比对、判别决策。目前这项技术也逐渐成熟，但这种技术现在可能还没有找到一个特别强的应用场景，只应用在一些特殊场合，如在识别电信诈骗人来缩小嫌疑人范围等。生物识别技术3.2常见自动识别技术射频识别（RFID）技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。射频识别技术3.3条形码识别技术静区：不携带任何信息的空白区域，在条形码的起始和终止地区起提示作用。起始符：这是一维码的第一位，具有特殊结构，当扫描器读取该字符时，便开始正式读取代码了。数据符：条形码的主要信息内容。校验符：用于检测数据是否正确，不同编码规则会用到不同的校验规则，有些编码规则没有设置校验符，如Code128码。终止符：同起始字符也具有特殊结构，用于告知代码扫描完毕，同时也起到检验计算的作用。条形码结构条形码结构3.3条形码识别技术条形码制Code39码：又称为三九码，除数字0-9以外，Code39码还提供英文字母A~Z以及特殊的符号，它允许双向扫描，支持44组条码，主要应用在工业产品、商业资料、图书馆等场所，Codabar码：Codabar码可以支持数字、特殊符号及4个英文字母A~D，由于条码自身有检测的功能，因此无需检查码。主要应用在工厂库存管理、血库管理、图书馆借阅书籍及照片冲洗业。Code128码：Code128码是目前中国企业内部自定义的码制，可以根据需要来确定条码的长度和信息。这种编码包含的信息可以是数字，也可以是字母，主要应用于工业生产线领域、图书管理等。Code93码：这种码制类似于Code39码，但是其密度更高，能够替代Code39码。UPC码：是世界上第一套商用的条形码系统，UPC只提供数字编码，限制位数(12位和7位)，需要校验码，允许双向扫描，主要应用在超市与百货业。EAN码：EAN码仅有数字号码，通常为13位，允许双向扫描，缩短码为8位码，也主要应用在超市和百货业。ISBN码：每一个ISBN码由一组包含ISBN代号的10位数字所组成，用以识别出版物所属国别地区、出版机构、书名、版本以及装订方式，这组号码也可以说是图书的代表号码，大部分应用于出版社图书管理系统。交义25码：交叉25码的条码长度没有限定，但是其数字资料必须为偶数位，允许双向扫描。交义25码在物流管理中应用较多，主要用于包装、运输、国际航空系统的机票顺序编号、汽车业及零售业。3.3条形码识别技术条形码输入速度快，是键盘读入的速度的5倍，能实现即时数据输入；可靠性高、灵活实用。条形码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也可以和其他识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可以和其他控制设备联接起来实现自动化管理；制作简单、低成本，制作条形码对设备和材料没什么特殊要求，普通的打印机也能打印；识别设备操作简单，不需要培训等优点。但条形码也具有许多缺点，比如数据容量小，通常只含30数十个字符；数据类型单一，只能表示数字和字母；空间利用率低，只利用了一个方向上的空间，而且一维条形码尺寸也较大；安全性能低、使用寿命短，容易被磨损，被磨损后很难被识别等。条形码优缺点3.3条形码识别技术线性堆叠式二维码：线性堆叠式二维码是在一维码编码原理上的，降低条码行的高度，安排一个纵向比大的窄长条码行，将各行在顶上互相堆积，每行间都用一模块宽的厚黑条相分隔。主要用于医院、证件管理、物料管理和货物运输等方面，当这种条形码受到一定破环后，错误纠错功能可以使其正确解码。二维码的分类3.3条形码识别技术矩阵式二维码：矩阵式二维码利用黑、白像素在矩阵空间的不同分布进行编码，而不是不同宽度的条和空的组合，它有更高的信息密度，能储存更多的信息。我们日常生活中最常见的是QR码。邮政码：利用不同长度的“条”进行进行编码，主要用于邮件编码QR码的结构说明二维码的分类3.3条形码识别技术相较于一维码，二维码具有显著优势，在两维上编码，数据存储量显著提高，数据容量大；增加了数据类型，超越了字母和数字的限制；利用平面上的2维，空间利用率更高；提高了保密性和抗损坏能力。二维码具有信息量大的特点，但这是一把双刃剑。我们通过二维码能够获得更多信息的同时，也有可能因为二维码将自己的个人信息泄露。二维码具有良好的加密性，所以对于有个人信息或者重要信息的二维码我们需要更加完善的加密措施，以保证二维码内信息的安全。二维码优缺点3.4RFID技术RFID利用无线射频信号交变电磁场的空间耦合方式实现标签信息自动传输与识别的技术。RFID标签进入天线磁场后，若接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID技术原理3.4RFID技术RFID标签（Tag）又称为电子标签或射频标签，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签有用户可写入的存储空间，附着在物体上标识目标对象。按供电方式分按工作方式分RFID系统概述3.4RFID技术RFID阅读器（Re