物联网识别技术.ppt

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1、2 物联网识别技术,在物联网体系中，感知与识别技术是物联网的底层基础技术，是负责感知和获取“物”的各种特征信息，和对“物”进行识别的前端技术，它是物联网的末端神经和触角。,学习任务,光学字符识别技术,生物计量识别技术,IC卡技术,1,2,3,条形码技术,4,RFID技术,5,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。目前用到的自动识别技术主要有：光学字符识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡识别技术、条码识别技术、RFID技术、磁卡识别技术、GPS识别技术等多种。

2、,在生产、销售全球化的背景下，数据的快速采集与自动识别成为了销售、仓库、物流、交通、防伪与身份识别领域发展的瓶颈。基于条形码、磁卡、IC卡、RFID的数据采集与自动识别技术的研究就是在这样的背景下产生和发展的。,一套完整的自动识别管理系统包括3部分：自动识别系统AIDS（Auto Identification System）应用程序接口API(Application Interface)或者中间件应用系统软件AS（Application Software）。,1.1 光学字符识别技术,光学字符识别技术（OCR）自从五十年代起就开始在商业应用中使用。它最初是设计来识读被称作“特殊字体”的。这些字

3、体，如OCR-A，包括全部字母与数字符号和特殊的字母，是为机器扫描或识读，这样提供了一种高速、非键盘的信息输入方法。不像条码，这些字体仍能够为人类所识读。,1.1 光学字符识别技术,OCR有两个主要的方式：模型对照和特点提取。模型对照是看到印刷的字体，并将这个图像与在数据库中的可能的选择对照配对。特点提取是寻找结构特点和它们的综合以识别字体。字体是在光源下被扫描识读的；这种识别字体的系统是基于上述一个或两个识读方式；信息被转换成电子形式以便输入到一个计算机中去。,1.1 光学字符识别技术,OCR/ICR识读器大致有三种类型：篇页识读器、业务文件识读器和手持式识读器。篇页识读器在扫描整页的文字，

4、或者直接识读纸张文件，或者识读在计算机系统中存储的数字化的文件（今天的计算机传真软件通常包含OCR程序）。业务文件识读器扫描相对短的信息，如在付款单据上的账号。业务文件识读器与篇页识读器的最大不同是业务文件识读器通常提供更高的准确性。业务文件识读器通常固定在某种机械传递装置上。手持式识读器便利可能的数据输入。,1.1 光学字符识别技术,1.2 生物计量识别技术,特点：依靠人的身体特征进行身份验证的一种人物识别技术。,生物特征和行为特征,技术核心：如何获取这些特征，并将其转换为数字信息，存储于计算机中，再利用可靠的匹配算法来完成验证与识别过程。要求：实时、迅速、有效地完成对人的识别。识别过程：采

5、集解码比对匹配。识别类型：主要有语音、指纹、面部、视觉等识别技术。,生物特征：指纹、声音、面部、骨架、视网膜、虹膜、DNA等；行为特征：签名的动作、行走的步态、击打键盘的力度等。,1.2 生物计量识别技术,（1）语音识别技术 定义：是一种将人发出的语音信号，识别（转换）成为一种能够表达通信消息的符号序列从而识别人的一种识别技术。核心：由于每个人的声音不同，语音识别重在根据声音识别或确认发出语音的说话人本身，而非其中所包含的词汇内容。类型：从说话者与识别系统的相关性来说，可以将识别系统分为3类：特定人识别：对于特定专人的话音进行识别；非特定人识别系统：识别的语音与人无关，通常要用大量不同人的语音

6、数据库对识别系统进行学习；多人识别系统：通常能识别一组人的语音（如男人、女人、老人、小孩、青年等），或者成为特定组语音识别系统，该系统仅要求对要识别的那组人的语音进行训练。,1.2 生物计量识别技术,（2）指纹识别技术 关键：每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，呈现唯一性且终生不变的特点。这种唯一性和稳定性是指纹识别技术的关键。,人体指纹形状典型图例,1.2 生物计量识别技术,（2）指纹识别技术 识别过程：主要包括对指纹图像的采集、图像处理（包括极值滤波、二值化、细化等）、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。,1.2 生物计量识别技术,（3）面像识别技术（人脸识别）定义

7、：是以人的脸型识别为核心，通过分析面部特征的唯一形状、模式和位置来辨识人，也叫人脸识别技术或脸谱识别。技术特征：利用计算机图像处理技术从视频中提取面像特征，通过生物统计学原理进行分析建立数学模型，采用区域特征分析算法完成计算识别。,1.2 生物计量识别技术,人脸图像采集方法：主要有标准视频和热成像技术。标准视频技术是通过一个标准的摄像头摄取面部图像；热成像技术是通过分析由面部毛细血管的血液产生的热线来产生脸谱图像。热成像技术并不需要在较好的光源条件下，因此即使在黑暗情况下也可以使用。应用：目前常用的是高质量摄像机，判断速度相当快，只需要0.01秒左右，而且具有存储功能。只要把一些具有潜在危险性

8、的“重点人物”的“脸部特写”输入系统，一旦发现其擅自闯关，就会在0.01秒之内被捕获，同时，系统还会向安保中心“报警”。,1.2 生物计量识别技术,（4）视觉识别技术 类型：是通过分析眼睛独特特征的一种生物识别技术，主要包括虹膜识别技术和视网膜识别技术。人眼结构：人眼睛的外观由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成，如图所示。,眼睛的结构,1.2 生物计量识别技术,虹膜：是位于眼睛白色巩膜和黑色瞳孔之间的圆环状部分，每一个虹膜都包含独一无二的纹理信息，优势：唯一性、非接触、稳定性、便于信号处理、防伪性好等。视网膜：是眼睛底部的血液细胞层，具有极其固定和隐秘的生物特征，比虹膜更具唯一性。缺点：是激光照射眼球

9、的背面可能会影响使用者健康。特征：虹膜和视网膜的特征由遗传基因决定，具有唯一性、高度稳定性和非接触性，是视觉识别技术用以身份鉴别的基础。缺点：很难将图像获取设备的尺寸小型化，因聚焦而需要昂贵的摄像头，一个这样的摄像头最低价为7000美元。黑眼睛极难读取，镜头可能产生图像畸变而使可靠性降低；需要一个比较好的光源，所以目前难以普及使用。,1.3 IC卡技术,1.磁卡识别技术,是最早使用的卡类信息识别技术；利用具有信息存储功能的特殊材料，如液体磁性材料或磁条为信息载体，将液体磁性材料涂印在基片上（如存折），或将宽约614mm的磁条压贴在基片上（如常见的银联卡）通过高温热压缩形成的一种卡片状的磁性记录

10、介质，与各种读卡器配合使用。优点：可以方便地写入、储存、改写信息内容，具有可靠性强、记录数据密度大、误读率低，信息输入、读出速度快、信息读写相对简单容易，使用方便，成本低。缺点：需不定期充磁激活。,1.3 IC卡技术,应用：,遍布人类生活的方方面面。如信用卡、银行卡、社保卡、证券交易卡、地铁卡、公交卡、门票卡、电话卡、电子游戏卡、车票、机票以及各种交通收费卡、会员卡、购物卡、校园卡、门禁卡等。,1.3 IC卡技术,2.IC卡识别技术,IC卡（Integrated Circuit，简称IC卡），即集成电路卡，也叫做智能卡，是将集成电路芯片镶嵌于塑料基片的指定位置上，以存储、读取和修改信息。它是通

11、过在集成电路芯片中写有数据来进行识别的。特点及应用：便于携带、存储量大、保密性好、无法被破译及仿造。已被广泛应用于金融、交通、通讯、医疗、身份证明等众多领域。,1.3 IC卡技术,1.3 IC卡技术,3种类型：存储器卡、逻辑加密卡和CPU卡（智能卡）。,存储器卡：适合于仅以IC 卡作为数据的转存介质或有软件加密而不担心被篡改的系统，价格较低；逻辑加密卡：通过设置卡上的密码区域来控制卡的读写，价格适中，目前应用数量最大；智能卡（Smart Card）：集成电路中带有微处理器，自身就可以进行数据计算和信息处理，同时能够利用随机数和密钥进行卡与设备的相互验证，安全性高。,1.4 条形码技术,一、条码

12、产生的背景20 世纪 20 年代，为了实现信件自动分拣想出在信封上做条码标记，条码中的信息是收件人的地址，如现在的邮政编码。使用一个条表示“1”，两个条表示“2”，而条码识别设备：一个能够发射光并接收反射光的扫描期；一个测定反射信号“条”和“空”的方法。扫描器利用光电采集器来收集发射光。“空”发射回来的是强信号，“条”反射回来的是弱信号。与当今电子元器件应用不同的是，利用磁性线圈来测定“条”和“空”。在接收到“空”信号的时候吸引一个开关，在接收到“条”信号的时候，释放开关并接通电路。1948 年，条码发明人知道食品连锁店老板询问开发自动化结账系统。,条码技术：物联网的第一代身份证,1.4 条形

13、码技术,1949年10月20日提出了今日条码雏形的专利,该条码最大的特点是将竖直的条码弯曲呈环形，就像是箭靶或是公牛眼一样。公牛眼代码的好处在于无论什么地方都可以扫描出来，缺点是太浪费空间，如图所示伍德兰在1992年才获得美国国家科技与发明奖的肯定1959 年提出能够描述数字0-9中每个数字可由7段平行条码组成的条码,公牛眼代码,1.4 条形码技术,20世纪初，伍德兰教授致力于条码的开发，其研究成果成为现代通用产品代码（UPC,Uniform Product Code)的码规基础。60年代末，条码的读取开始与计算机互联1970年，条码识别用在了有轨电车和北美铁路系统。第一次在仓库管理系统中得到

14、应用。1973年，美国统一代码委员会（UCC,Uniform Code Committee)建立了UPC 条码系统，并全面实现了该条码编码以及其所标识的商品的标准化。UPC 条码一般包括12个数字，每个字符由两个黑线条和两个白线条组成。代码由左右两个半截线条组成，便于实现双扫描识别。,1.4 条形码技术,UPC条码有四大优点：利用商店结账机可快速加以识别从各种角度都能识别印刷成本比较便宜不需多余的费用,1974年，Intermec公司推出39码，很快被美国国防部所采纳。1975年欧洲共同体在UPC条码基础上，开发了欧洲物品编码系统（EANS,European Article Numbering

15、 System)，简称EAN码，正式成立欧洲物品编码协会（EAN,European Article NumberingAssociation)，直到1981年该组织发展为国际性组织，称为“国际物品编码协会”（IAN,International Article Numbering Association)。并推出EAN128 码和93码（其密度均比39码高出近30%）1981年，建立行业标准和本业内的条码应用系统,1.4 条形码技术,2005年1月，EAN 正式更名为全球第一标准化组织（GSI，Global standard 1st)。2005年6月，UCC正式更名为GS1 US目前，EPC g

16、lobal就是GS1和GS1 US 两大标准联合成立1970年Iterface Mechanisms公司开发出“二维码”，组合成高密度信息图案随着LED、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号（象征学）和其应用的大爆炸，被称之为“条码工业”,1.4 条形码技术,条形码是将宽度不等的多个黑条（或黑块）和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。它是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中。条形码分为两类：一维条码与二维条码。一维码比较常见，如日常商品外包装上的条码就是一维码。它的信息存储量小，仅能存储一个代号，

17、使用时通过这个代号调取计算机网中的数据。二维码是近几年发展起来的，它能在有限的空间内存储更多的信息，包括文字、图像、指纹、签名等，并可脱离计算机使用。,1.4 条形码技术,条码是由一组宽度不同、平行相邻的黑色条纹和空白，按预设的格式与间距组合组合起来的符号。是一种供光电扫描器识读、由计算机自动识别的特殊代码，深色为条，浅色为空，条空代表的 13 位数字是直观的代表特定商品相关信息。这是人与计算机“沟通”的一种特定语言。,1.4 条形码技术,常用的条码和条码扫描器当光电扫描器发出的光束扫过条码时，扫描光线照在浅色的空上容易发射，而找到深色的条上则不反射，这样被调取过的条码能够发射回来的强弱、长短

18、不同的光信号即转换成相应的电信号，经过处理后变成计算机可接收的数据，从而读出商品上条码的信息。,1.4 条形码技术,常见的大概有二十多种码制 Code39 码（标准39 码）、Codabar 码（库德巴、码）、Code25 码（标准25 码）、ITF25 码（交叉25 码）、Matrix25 码（矩阵25 码）、UPC-A 码、EAN-13 码（EAN-13 国际商品条码）、EAN-8码（EAN-8 国家商品条码）、中国邮政码（矩阵25码的一种变体）、Code-B 码、MIS 码、Code93码、ISBN 码、ISSN 码、Code128 码（Code128，包括EAN128 码）、Code3

19、9EMS（EMS 专用的39码）等一维条码和PDF417 等二维条码。,1.4 条形码技术,国际广泛使用的条码种类有：EAN、UPC 码 商品条码，用于在世界范围内唯一标识一种商品。我们在超市中最常见的就是 EAN和 UPC 条码。,1.4 条形码技术,1.4.1 一维条形码,一维条形码由一组按一定编码规则排列的条、空符号组成，表示一定的字符、数字及符号信息。条形码系统是由条形码符号设计、条形码制作以及扫描阅读组成的自动识别系统，是迄今为止使用最为广泛的一种自动识别技术。,1.4 条形码技术,一维条形码的特点：一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息。常

20、见的一维条形码是由黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。优点：编码规则简单，条形码识读器造价较低。缺点：数据容量较小，一般只能包含字母和数字；条形码尺寸相对较大，空间利用率较低，条形码一旦出现损坏将被拒读。多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数也不过是128个ASCII符。,1.4 条形码技术,1.商品编码原则1）唯一性唯一性是指商品项目与其标识代码一一对应，即一个商品项目只有一个代码，一个代码只标识同一商品项目。商品项目代码一旦确定，永不改变，即使该商品停止生产、停为 止供应了，在一段时间内（有些国家规定为3年）

21、也不得将该代码分配给其他商品项目。2）无含义无含义代码是指代码数字本身及其位置不表示商品的任何在特定信息。在EAN 及UPC 系统中，商品编码仅仅是一种识别商品的手段，而不是商品分类的手段。无含义使商品编码具有简单、灵活、可靠、充分利用代码容量、生命力强等优点，这种编码方法尤其适合于较大的商品系统。3）全数字型 在EAN及UPC系统中，商品编码全部采用阿拉伯数字。,1.4 条形码技术,2.一维符号结构表1.4-1 EAN/UCC-13代码结构分配,备注：690、691采用结构一；692、693采用结构二；694、695暂未启用，是否采用结构三视发展待定,1.4 条形码技术,商品上的条码条码是由

22、一组宽度不同、平行相邻的黑色条纹和空白，按预设的格式与间距组合组合起来的符号。是一种供光电扫描器识读、由计算机自动识别的特殊代码，深色为条，浅色为空，条空代表的13位数字是直观的代表特定商品相关信息。这是人与计算机“沟通”的一种特定语言。标准条码是由厂商识别代码、商品项目代码、校验码三部分组成的13位数字代码，分为四种结构。厂商识别代码由710位数字组成，中国物品编码中心负责分配和管理，厂商识别代码是由前缀码和厂商代码构成的。前3位代码为前缀码，国际物品编码协会已分配给 中国大陆的前缀码为690695，分配给中国台湾的前缀码为471，分配给中国香港特别行政区的前缀码为489。,1.4 条形码技

23、术,表1.4-1为商品标识代码之一，EAN/UCC-13 代码结构分配。例如：,1.4 条形码技术,13位代码结构,左图所示，前3位数字代表的是国家或地区的代码。690代表产地为中国大陆。中间4 位数是厂商代码，它是由商品的厂商自行编码的，代表这这个商品的厂商编号。后5位是商品项目代码，由各厂自行确定产品号码，代表商品的类别，如日期、年份等。最后一个数字则是校验码。右图所示，这两件商品都是同一厂家出产的，其条码只是位数相差了一位数：一个代表香辣味的，一个代表麻辣味的。,1.4 条形码技术,条码是一种信息采集的新技术,当光电扫描器发出的光束扫过条码时，扫描光线照在浅色的空上容易发射，而找到深色的

24、条上则不反射，这样被调考能够发射回来的强弱、长短不同的光信号即轮换成相应的电信号，经过处理后变成计算机可接收的数据，从而是读出商品上条码的信息。商品信息输入电子收款机的计算机中后，计算机自动查阅商品数据库中的价格数据，在反馈给电子收款机，随即打印出售款清单和金额，其速度几乎与扫描条码同步完成。,印刷在商品包装袋上的条码，像一条条商品信息的纽带，将世界各国制造厂商的和形形色色的商品有机地联系起来，有清清楚楚地加以识别。它使商品在世界迅速流通，解除了各国文字语言的障碍，给计算机信息采集带来很多方便，为建立起全球性的商品交易网络，发挥着很大作用。,1.4 条形码技术,3.条码的符号特征,条与空是由标

25、准宽度的模块组合而成。一个标准宽度的条模块表示二进制的“1”，而一个标准宽度的空模块表示二进制的“0”。条码符号的放大系数：0.82.0（1）条和空分别由14 个同一宽度的深或浅颜色的模块组成。深色模块用“1”表示，浅色模块用“0”表示。（2）数字条码字符：2条2空，共7个模块（3）辅助条码字符：起始、终止符、中间分隔符,1.4 条形码技术,商品条码的条码字符集：09。条码字符：2条2空，共7个模块。每个条或空由14个模块组成。条码字符集:A子集、B子集、C子集。,A子集与C子集互为反相，B子集与C子集互为镜像。A子集中条码字符包含的条模块的个数为奇数，称奇排列；B、C子集为偶数，称偶排列。,

26、1.4 条形码技术,EAN-13条码构成及符号构成,1.4 条形码技术,4.EAN-13商品条码字符集的选用,图1.4-1 EAN-13商品条码中的前置码不用条码字符表示，不包括在左侧数据符内。起始符、终止符为101；中间分隔符为01010。,1.4 条形码技术,表1.4-2 左侧数据符字符集的选用规则,选用A 子集还是B 子集表示左侧数据符取决于前置码的数值。,1.4 条形码技术,譬如，图1.4-1中EAN-13商品条码确定13位数字代码6901234567892的左侧数据符的二进制表示。第一步：根据前表，前置码为6的左侧数据符所选用的字符集依次排列为ABBBAA。第二步：查表，左侧数据符9

27、01234的二进制表示。如表1.4-3所示。,表1.4-3 左侧数据符901234的二进制表示,1.4 条形码技术,5、店内条码,在购买散装食品时，会使用一种独特的条码店内条码。这种条码是工作人员现将商品的名称和保质期输入计算机备案数据库，消费者只要将所过食品放在称重器上，然后输入商品相关的信息后，就可以进行打印了。在商品条码的盲区里（主要是一些散装的商品）店内条码就成为超市唯一的选择，所以店内条码会一定范围内和商品条码长期共存。,图1.4-2 店内条码,店内条码并不是超市或企业自己随意制定的，也必须遵循相应的国家标准（GB/T182832008：商品条码店内条码）。譬如超市店内条码按国家标准

28、必须是以“2024”作为前缀。店内条码的编码分为两种：不包含价格等信息的13位代码和包含价格等信息的13 位代码。,1.4 条形码技术,6.EAN部分已分配的前缀码,1.4 条形码技术,1.4.2 二维条形码,一维条码只是在一个方向上（一般是水平方向）表达信息，使用时通过这个代号调取计算机网络中的数据。因此一维条码有一个明显得缺点，即垂直方向不携带信息，故信息密度偏低。受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而不是对物品的描述。它对两个助手 计算机和数据库相当依赖。没有两个助手的鼎力相助，一维条码很难派上用场。由于受信息容量的限制，一维条码符号仅仅是对物品信息代码的标识，而不是对物品的描

29、述。所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码符号的形式印制在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息，更详细的信息要通过访问数据库才可以了解。,1.4 条形码技术,1.二维条码组成与优势,二维条码技术就是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(水平和垂直二维方向)上分布的条、空相间的图形来记录数据符号信息，作为一种全新的自动识别和信息载体技术，二维条码能将图像、声音、文字等信息进行整合，从而增加搭载的信息量，二维码的数据存储量是一维码的几十倍到几百倍，就像一个便携式的数据库。二维

30、条形码可以从水平、垂直两个方向来获取信息，因此，其包含的信息量远远大于一维条形码，并且还具备自纠错功能。,1.4 条形码技术,二维条码的设计中有两个目的：一是为了保证局部损坏的条码仍可正确辨识；二是使扫描容易完成。,1.4 条形码技术,二维条形码的特点二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息。,一维条形码与二维条形码火车票的比较,1.4 条形码技术,二维条码的优点（1）可靠性强每条形码的读取准确率远远超过人工记录，平均每15000个字符才会出现一个错误。（2）效率高条形码的读取速度很快，相当于每秒40个字符。（3）成本低与其它自动化识别技术相比较，条形码技术仅仅需要一小张贴纸和相对构造简

31、单的光学扫描仪，成本相当低廉。（4）易于制作条形码的编写很简单，制作也仅仅需要印刷，被称作为“可印刷的计算机语言”。,1.4 条形码技术,（5）构造简单条形码识别设备的构造简单，使用方便。（6）灵活实用条形码符号可以手工键盘输入，也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。（7）高密度二维条码通过利用垂直方向的堆积来提高条码的信息密度，而且采用高密度图形表示，因此不需事先建立数据库，真正实现了用条码对信息的直接描述。（8）纠错功能二维条形码不仅能防止错误，而且能纠正错误，即使条形码部分损坏，也能将正确的信息还原出来。,1.4 条形码技术,（9

32、）多语言形式，可表示图像二维条码具有字节表示模式，即提供了一种表示字节流的机制。不论何种语言文字它们在计算机中存储时以机内码的形式表现，而内部码都是字节码，可识别多种语言文字的条码。（10）具有加密机制可以先用一定的加密算法将信息加密，再用二维条码表示。在识别二维条码时，再加以一定的解密算法，便可以恢复所表示的信息。,1.4 条形码技术,2.常见的二维条码分类,(a)堆叠式二维条码,(b)矩阵式二维条码,1.4 条形码技术,堆叠式和矩阵式二维条码的组成特点,堆叠式二维条码的编码原理是建立在一维条码的基础上，将一维条码的高度变窄，再根据需要堆成多行，其编码设计、检查原理、识读方式等方面都继承了一

33、维条码的特点，但由于行数增加，对行的辨识、解码算法及软体则与一维条码有所不同。49 码、16K 码、PDF417 等为代表。其中PDF 是取英文Portable Data File的 的缩写，意为“便携数据文件”，是目前应用最为广泛的堆叠式二维条码。,矩阵式二维条码是以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上，用点的出现表示二进制的“1”，不出现表示二进制的“0”，点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其点可以是方点、圆点或其他形状的点。是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制。Data Matrix码、Maxi Code码、快速响应(QR,QuickRespons

34、e)码为代表性。我国自主产权的国家标准二维码有GB/T 17172-1997四一七条码GB/T18284-2000快速响应矩阵码紧密矩阵CM码/网格矩阵GM码SJ/T11349-2006网格矩阵码和SJ/T11350-2006紧密矩阵码,1.4 条形码技术,二维条码的应用,1.二维条码与手机手机二维条码的出现，为手机和网络的联运创造了无限可能，打开了一条跨媒体的通道，它轻松地连接起了人们日常生活和网络世界，尽管它与商业的结合散发出来的魅力因为稚嫩还有所局限，但一个新兴营销国度的开启已势在必然。手机二维码工作特点就是一种内部存入了有关信息的特殊几何图案，它会随着信息的改变而改变。手机二维码是横纵

35、排列的，大大提高了它的信息容量。在读取上，手机二维条码可分为主动读取和被动读取两种。主动读取就是用手机作为拍摄体，去拍摄印刷品上的二维条码。被动读取是把二维条码传输到手机上显示出来，然后另外专用的设备去照射。也就是说，如果用手机去拍摄印有二维条码的图案就是主动读取；当手机内已经存入一个二维条码的图案，用特殊设备来识别它，就是被动读取。,1.4 条形码技术,当二维条码遇见手机,二维条码是由黑白方格组成的马赛克矩阵，它可以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内容，且具有纠错能力强、识别速度快、全方位识读等特点。就是这样一个神奇的图案，配合已越来越高效的网络，借助与手机的扫

36、码功能，即可轻而易举的获得丰富的信息。手机二维条码的出现，为手机和网络的联运创造了无限可能，打开了一条跨媒体的通道，它轻松地连接起了人们日常生活和网络世界，尽管它与商业的结合散发出来的魅力因为稚嫩还有所局限，但一个新兴营销国度的开启已势在必然。如“一键上网”、“移动商务”、“二维码导游”、“二维码导购”、“二维码名片”,1.4 条形码技术,手机二维码工作特点,手机二维码就是一种内部存入了有关信息的特殊几何图案，它会随着信息的改变而改变。手机二维码是横纵排列的，大大提高了它的信息容量。在读取上，手机二维条码可分为主动读取和被动读取两种。主动读取就是用手机作为拍摄体，去拍摄印刷品上的二维条码。被动

37、读取是把二维条码传输到手机上显示出来，然后另外专用的设备去照射。也就是说，如果用手机去拍摄印有二维条码的图案就是主动读取；当手机内已经存入一个二维条码的图案，用特殊设备来识别它，就是被动读取。,1.4 条形码技术,二维码的安全性很高,手机二维码在开展应用的时候，都已经采用了非常高级别的安全加密，是对业务信息进行加密，这样其他用户就无法伪造这个而二维码了。譬如，电影票上的二维码是经过高级加密，把这个二维码用扫描设备识别一下，读出来的信息是乱码。在传输过程中，破解它的规律，伪造另一张合法电影票，基本上是无法实现的。只有传输到后台系统，后台系统在进行解密之后，才能还原到最初的业务信息。普通的消费者和

38、玩家几乎不可能解密码。从技术角度来看，手机二维码用于一般商业用途，基本上不会出现安全隐患，而对于掌握各种二维码生成源程序的厂家老说，都可以在生成手机条码的过程中采用二维码内部的加密，对二维码进行防盗和防伪。在日本市场基于二维码的适度应用上，手机二维码占据了80%以上。,1.4 条形码技术,2.主要应用,1）物流管理,1.4 条形码技术,2）优惠券；3）火车票实名制；4）超市商品信息管理；5）解析网址,1.4 条形码技术,6）海报广告,1.4 条形码技术,7）购买产品,8）防伪,9）证照应用,10）备援应用,1.4 条形码技术,3.二维条码的识读设备,（1）线性CCD和线性图像式识读器（Line

39、ar Imager）可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417），在阅读二维条码时需要沿条码的垂直方向扫过整个条码，又称为“扫动式阅读”，这类产品的价格比较便宜。（2）带光栅的激光识读器可识读一维条码和行排式二维条码。识读二维码时将扫描光线对准条码，由光栅部件完成垂直扫描，不需要手工扫动。（3）图像式识读器（Image Reader）采用面阵CCD摄像方式将条码图像摄取后进行分析和解码，可识读一维条码和二维条码。另外，二维条码的识读设备依工作方式的不同还可以分为：手持式、固定式和平版扫描式。二维条码的识读设备对于二维条码的识读会有一些限制，但是均能识别一维条码。,1.4 条形码技术,4.二

40、维码的局限性,尽管二维码作用很大，但还是无法承载图像、视频等超大的流媒体信息。按照二维码编码规范，其图形的面积越大，它可以储存的信息量也就越大。但是，由于手机屏幕是有一定大小限制的，尤其是咱中国的手机种类特别复杂。所以，现在的手机二维码信息，能储存的大概是100 个汉字以内，不会太多。这个长度应付我们大部分的应用是绰绰有余。此时，我们所需要得到的是一个方便快捷的索引介质，二维码作为一个人机交互的理想载体，是可以承担这个功能的。它可以让你很方便的找到你所需要的东西，而为必须要在二维码本身里面，把所有完整的信息存进去。,1.5 RFID技术,电子标签：物联网的第二代身份证,电子射频标识（RFID）

41、高技术含量的芯片，可视为包装商品的“智能大脑”基于RFID技术的可用于单品识别的物联网平台给人们提供了无限的想象空间。随着RFID的发展和普及，贴有电子标签的商品随处可见，与我们的一代居民身份证换发为二代身份证一样，商品的身份证也在“升级”。作为物联网的第二代身份证，电子标签将伴随商品从仓库到商店再到购买者，甚至一直到变成垃圾的整个生命过程。同时，顾客还可以通过这种智能标签直接了解他们所需要的商品，并立刻得到带有标签的商品的有关信息。,1.5 RFID技术,1.5.1 RFID技术的理论基础,RFID(Radio Frequency Identification)射频识别是一项利用射频信号通过

42、空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。射频识别系统的数据存储在射频标签之中，其能量供应以及与识读器之间的数据交换不是通过电流而是通过磁场或电磁场进行的。能量是RFID 存在的基础，电磁能是自然界存在的一种能量形式。,1.5 RFID技术,1.电磁波与频道分配,1.5 RFID技术,各国的无线管理部门也规定了有些频带为免费的，以满足不同的需要，可供我们开发无线通信设备使用。这些频带通常包括ISM（Industrial Scientific Medical，工业、科学和医疗）频带。各国的无线电管理不尽相同。譬如，在美国，免许可的频括

43、 道包括27MHz、260470MHz、902928MHz和2.4GHz。的 中国目前可具体使用的ISM 频率是315MHz，433MHz和2.4GHz。ISM(Industrial Scientific Medical)Band，是由ITU-R（ITU Radio communication Sector，国际通信联盟无线电通信局）定义的。此频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构于 使用，属于Free License，无需授权许可，只需要遵守一定的率 发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。2.4GHz 频段为各国共同的ISM 频段。因此无线局域网、蓝牙、ZigBee

44、等无线网络在，均可工作在2.4GHz频段上除了ISM 频带以外，在中国整个低于135kHz，在北美、南美和日本低于400kHz，也都是可以使用的免费频段。,1.5 RFID技术,2、RFID技术的源头,能量是RFID存在的基础，电磁能是自然界存在的一种能量形式。RFID是无线电广播技术和雷达技术的结合。雷达采用的是无线电波的反射和反向散射理论，而无线电广播技术是关于如何使用无线电波发射、传播和接受语音、图像、数字、符号的技术。RFID是直接集成雷达的概念，并由此发展起来的一种新的自动识别技术。1948年哈利斯托克曼发表论文“利用能量反射的方法进行通信”奠定了RFID的理论基础，成为RFID理论

45、发展的里程碑。,1.5 RFID技术,RFID由理论变为现实,60年代出现了RFID技术的第一个商业应用系统商品电子防盗系统（EAS)1977年，美国开发了“机动车电子牌照”，90年代RFID在美国的公路自动收费系统得到了广泛应用。另外，RFID 在动物追踪、车辆追踪、监狱囚犯管理、公路自动收费以及工厂自动化方面也得到了广泛应用。其他应用还包括汽车门遥控快关、停车场管理、社区和校园大门控制系统等21世纪，RFID标准已经初步形成，第二代标准已于2004 年底公布。2003年11月4日，世界零售商用巨头沃尔玛宣布，它将采用RFID 技术追踪其供应前链系统中的商品，并要求其前100大供应商从200

46、5 年起将所有发运到沃尔玛的货盘和外包装箱了 贴上电子标签。这一重大举动揭开了RFID 在开放系统中应用的序幕。,1.5 RFID技术,1.5 RFID技术,1.5.2 RFID的技术优劣,经过实地检验，沃尔玛的零售商场和配送中心应用RFID技术后，其货物短缺率和产品脱销率降低了16%，商品库存管理效率提高了10%左右，商品补货速度较之前提高了3倍，商场补货效率加快了63%，平均库存量降低了10%射频技术与条码分属两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间在有无写入信息能力、能否实现远距离识别的批量识别、运营成本等方面有着较大区别。,1.5 RFID技术,与传统条码识别技术相比，

47、RFID的优势,为每件物品分配唯一的标识所有的产品都可以享受独一无二的ID。这对于ERP（Enterprise Resource Planning；企业资源计划系统）和SCM(Supply chain management，供应链管理）系统来说是一种革命性的突破，即可以识别单个物体扫描速度快一次性处理多个标签，并将处理的状态写入标签。RFID 的读卡器每250ms 便可从电子标签中读出商品的相关数据。可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷，即将传统的单体处理方式变为“批处理”方式体积小，易封装抗污染能力强，可实现穿透性识别条码适用于售价极低的商品，而RFID 适用于价格较高或多目标同

48、时识别的场合,1.5 RFID技术,可重复使用电子标签寿命可达10年以上，读写达次数达10万次之多。这点对于物流中的节点记载、货物追踪特别有用穿透性和无屏障阅读可不断地主动或被动发射电波，只要处于RFID 读写器的接收范围之内，就可以被“感应”并正确地识别出来。但不能穿透铁质金属数据的存储容量大一维条码的容量为50字节，二维条码最大的容量可存储23000字符，RFID的容量则有数百万字节安全性高RFID技术是条码技术的发展和完善，条码及技术和RFID技术都是现代物流信息系统的重要组成部分,1.5 RFID技术,1.5.3 RFID的工作原理,1.系统组成 RFID的系统组成包括：电子标签（Tag），读写器（Reader，阅读器），以及作为服务器的计算机数据管理系统三部分。其中，电子标签中含 包含RFID 芯片和天线（Antenna），一种利用无线射频进行非接触双向通信的识别方式，如图1.5-1所示。,See You!,