《物聯(lián)網識別技術》PPT課件.ppt

2 物聯(lián)網識別技術,在物聯(lián)網體系中，感知與識別技術是物聯(lián)網的底層基礎技術，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)網的末端神經和觸角。,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識別技術等多種。,在生產、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”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。 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）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生的熱線來產生臉譜圖像。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：目前常用的是高質量攝像機，判斷速度相當快，只需要0.01秒左右，而且具有存儲功能。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。 視網膜：是眼睛底部的血液細胞層，具有極其固定和隱秘的生物特征，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），或將寬約614mm的磁條壓貼在基片上（如常見的銀聯(lián)卡）通過高溫熱壓縮形成的一種卡片狀的磁性記錄介質，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?？ā⒆C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)的轉存介質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。“空”發(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詢問開發(fā)自動化結賬系統(tǒng)。,條碼技術：物聯(lián)網的第一代身份證,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（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取計算機網中的數(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換成相應的電信號，經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 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、停為 止供應了，在一段時間內（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的，其條碼只是位數(shù)相差了一位數(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14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。 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EAN-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、店內條碼,在購買散裝食品時，會使用一種獨特的條碼店內條碼。這種條碼是工作人員現(xiàn)將商品的名稱和保質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）店內條碼就成為超市唯一的選擇，所以店內條碼會一定范圍內和商品條碼長期共存。,圖1.4-2 店內條碼,店內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：商品條碼店內條碼）。譬如超市店內條碼按國家標準必須是以“2024”作為前綴。店內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取計算機網絡中的數(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、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碼的形式表現(xiàn)，而內部碼都是字節(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”，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/網格矩陣GM碼 SJ/T11349-2006網格矩陣碼和 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 手機二維條碼的出現(xiàn)，為手機和網絡的聯(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日常生活和網絡世界，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?。划斒謾C內已經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,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表達大量的內容，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日常生活和網絡世界，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”、“移動商務”、“二維碼導游”、“二維碼導購”、“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??；當手機內已經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，都已經采用了非常高級別的安全加密，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,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）解析網址,1.4 條形碼技術,6）海報廣告,1.4 條形碼技術,7）購買產品,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，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，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)網的第二代身份證，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 Radio 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、藍牙、 ZigBee等無線網絡在，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，RFID 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,經過實地檢驗，沃爾瑪?shù)牧闶凵虉龊团渌椭行膽肦FID技術后，其貨物短缺率和產品脫銷率降低了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，就可以被“感應”并正確地識別出來。但不能穿透鐵質金屬 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!,