物联网-第四章-自动识别技术课件.pptx

1、物联网概论 第四章 自动识别技术2目 录4.1 4.1 自动识别技术概述自动识别技术概述4.2 4.2 条形码技术条形码技术4.3 RFID4.3 RFID技术技术4.4 EPC4.4 EPC体系体系4.5 4.5 智能卡技术智能卡技术4.6 4.6 光学字符识别技术光学字符识别技术4.7 4.7 机器视觉识别技术机器视觉识别技术4.8 4.8 生物识别技术生物识别技术34.1 自动识别技术4.1.1 4.1.1 自动识别技术的基本概念自动识别技术的基本概念4.1.2 4.1.2 自动识别技术分类自动识别技术分类44.1.1 自动识别技术的概念 自动识别技术自动识别技术是应用一定的识别装置，自

2、动获取被识别是应用一定的识别装置，自动获取被识别物品的相关信息，并提供给后台系统来完成相关处理与控制物品的相关信息，并提供给后台系统来完成相关处理与控制的一种技术。的一种技术。54.1.1 自动识别技术的概念自动识别装置中间件或接口应用软件系统自动识别装置完成数据的采集和存储工作中间件或者接口提供自动识别装置和应用软件系统之间的通讯接口，包括数据格式，将自动识别系统采集的数据转换成应用软件系统可以识别和利用的信息并进行传递应用系统软件对自动识别装置所采集的数据进行处理64.1.2 自动识别技术分类自动识别技术数据采集技术特征提取技术需要被识别物体具有特定的识需要被识别物体具有特定的识别特征载体

3、，如标签等别特征载体，如标签等被识别物体本身的行为特征，被识别物体本身的行为特征，包括静态、动态的和属性的包括静态、动态的和属性的特征特征74.2 条形码技术4.2.1 4.2.1 条形码技术概述条形码技术概述4.2.2 4.2.2 二维条形码二维条形码4.2.3 4.2.3 二维码适用领域二维码适用领域4.2.4 4.2.4 手机二维码应用手机二维码应用84.2.1 条形码技术概述 条形码由一组规则排列的条和空、相应的数字组成，“条”指光线反射率较低的部分，“空”指光线反射率较高的部分，这种用条、空组成的数据编码可以供机器识读，而且很容易译成二进制数和十进制数。这些条和空可以有各种不同的组合

4、方法，构成不同的图形符号，即各种符号体系，也称码制。94.2.1 条形码技术概述条形码组成静区起始符左右侧数据符中间分隔符校验符终止符识读字符104.2.1 条形码技术概述条形码码制EAN/UPC码39码25码交叉25码128码93码Codaba国际通用的商品条形码，长度固定，内容为数字的应用于全球商品标识的条形码企业内部自定义码制，可根据具体需要确定条形码的长度和信息是一种类似于39码的条形码，它的密度较高应用于血库、图书馆、包裹等的跟踪管理114.2.1 条形码技术概述 条形码识别系统由条形码扫描器（阅读器）、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成。124.2.1 条形码技术概述

5、134.2.1 条形码技术概述条形码阅读器分类光笔条形码阅读器CCD条形码阅读器激光条形码阅读器144.2.2 二维条形码 一维条形码是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，垂直方向不表达信息；如在水平和垂直方向皆能存储信息的条形码，就称为二维条形码（2-dimensional bar code），简称二维码。二维条形码利用特定的几何图形按一定的码制以黑白相间的图形记录数据，在代码编制上巧妙地利用“0”、“1”比特流，使用若干个与二进制对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备识读以获取信息。二维码能在横向和纵向两个方位同时的信息。154.2.2 二维条形码164.2.2

6、 二维条形码二维码的码制堆叠式/行排式二维码矩阵式二维码邮政码建立在一维码的基础上，按需堆积成多行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通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，属于专用领域的特殊码174.2.2 二维条形码 美国美国PDF 417PDF 417码码 日本日本QR codeQR code码码 韩国韩国-DM-DM码码 中国中国GMGM和和CMCM 184.2.2 二维条形码194.2.2 二维条形码QR码组成探测、定位图形校正图形格式信息版本信息数据和纠错204.2.2 二维条形码数据分析数据编码纠错编码数据容量构造最终数据信息构造矩阵掩模格式和版本信息214

7、.2.2 二维条形码寻像方便寻像方便数据密度大数据密度大可靠性高可靠性高可识读性强可识读性强适用性强适用性强高速识读性高速识读性能有效地表示中能有效地表示中文汉字、日本汉文汉字、日本汉字与假名字与假名224.2.3 二维码适用领域物流运输行业身份识别卡资产跟踪等234.2.4 手机二维码应用 手机二维码应用是指以手机为扫描设备，利用移动通信网络，为手机用户提供各种二维码识读与处理业务。扫描软件的普及电子商务的应用智慧型应用推广244.2.4 手机二维码应用手机二维码应用模式被读业务识读业务被读业务是以手机为存储二维码电子凭证的载体，再通过验证机构的二维码扫描识读设备读取信息，以完成相关应用。识

8、读业务是指通过手机摄像头采集介质上存储的二维码图像，再由手机解码软件识读出存储于二维条码中的信息，并触发相应的业务254.3 RFID技术4.3.1 RFID4.3.1 RFID技术概述技术概述4.3.2 RFID4.3.2 RFID系统的构成系统的构成4.3.3 RFID4.3.3 RFID系统的工作方式系统的工作方式4.3.4 RFID4.3.4 RFID标签通信协议标签通信协议4.3.5 RFID4.3.5 RFID技术应用举例技术应用举例264.3.1 RFID技术概述 RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别技术）是一种非接触式的自动识别技

9、术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。274.3.1 RFID技术概述 标签分类（供电方式）有源电子标签无源电子标签半无源电子标签有源电子标签内装有电池无源电子标签没有内装电池半无源电子标签部分依靠电池工作284.3.1 RFID技术概述 标签分类（频率不同）低频电子标签高频电子标签超高频电子标签微波电子标签标签分类（封装形式）信用卡标签线形标签纸状标签玻璃管电子标签等294.3.1 RFID技术概述 读取方便快捷快速扫描体积小型化、形状多样化抗污染能力和耐久性可重复使用穿透性和无障碍识读数据容量大安全性 304.3.1 RF

10、ID技术概述 RFID标准化问题制造成本问题技术问题314.3.2 RFID系统的组成 读写器天线电子标签存储一定格式的管理与业务数据，作为识别对象的标识信息，容量大还可存储业务数据，是RFID系统的数据载体电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间无接触式耦合。在耦合通道内，根据时序关系，实现能量传递和数据交换。是标签与读写器之间传输数据的发射与接收装置。读写器和电子标签之间通过天线进行射频信号进行耦合，耦合类型有：电感耦合和电磁反向散射耦合324.3.2 RFID系统的组成 334.3.2 RFID系统的组成 RFID子系统的核心是将自动识别技术引入实际的应用系统，这需解决应用系统

11、与RFID子系统间的接口问题。因此，通透性是系统组成的关键，它指正确获取数据、确保读取可靠、有效将数据传到后端系统等，实现将业务系统与读写器系统模块的对接。这种应用与应用之间（Application to Application，A2A）的数据通透是由中间件解决的，因此，中间件便成为RFID应用的一项重要技术。344.3.2 RFID系统的组成 FID中间件扮演RFID电子标签和应用程序之间中介的角色，从应用程序端使用中间件提供一组通用的应用程序接口（API），即能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。这样，即使存储RFID标签情报的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者读写

12、RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去多设备对多应用连接的维护复杂性问题。354.3.2 RFID系统的组成 RFID中间件（从架构）以应用程序为中心以架构为中心通过识读器厂商提供的API，以Hot Code方式直接编写特定识读器读取数据的接口，并传至后端系统的应用程序或数据库，达成与后端系统或服务串接的目的。随着企业应用系统的复杂度增高，企业无法为每个应用程式编写接口。同时，面对对象标准化等问题，企业可考虑采用厂商提供标准规格的RFID中间件。这样一来，即使存储RFID标签信息的数据库软件改变，或读写RFID标签的读写器种类增加等，应用端不做修改也能应付。364.3

13、.2 RFID系统的组成 独立于架构（Insulation Infrastructure）数据流（Data Flow）处理支持处理流（Process Flow）标准性（Standard）374.3.2 RFID系统的组成 应用程序中间件（应用程序中间件（Application Middleware）发展阶段）发展阶段架构中间件（架构中间件（Infrastructure Middleware）发展阶段）发展阶段解决方案中间件（解决方案中间件（Solution Middleware）发展阶段）发展阶段384.3.3 RFID系统的工作方式 全双工全双工（Full Full DuplexDuplex

14、）射频标签与读写器之间可在同一时刻互相传送信息半双工（半双工（Half DuplexHalf Duplex）射频标签与读写器之间可双向传送信息，但在同一时刻只能向一个方向传送信息系统和时序（系统和时序（SEQSEQ）阅读器辐射出的电磁场短时间周期性地断开，这些间隔被射频标签识别出来，并被用于从射频标签到阅读器的数据传输394.3.3 RFID系统的工作方式 RFID标签分类（供电）有源电子标签无源电子标签半无源电子标签有源电子标签内装有电池无源电子标签没有内装电池半无源电子标签部分依靠电池工作404.3.3 RFID系统的工作方式 RFID标签分类(频率)RFID系统工作频率低频段射频标签中高

15、频段射频标签超高频与微波标签典型的工作频率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902928MHz，2.45GHz，5.8GHz等工作频率范围为30300kHz。典型工作频率有：125KHz，133KHz，低频标签一般为无源标签中高频段射频标签的工作频率一般为3 30MHz。典型工作频率为：13.56MHz。典型工作频率为：433.92MHz，862（902）928MHz，2.45GHz，5.8GHz414.3.3 RFID系统的工作方式 微波射频标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用、读写器的发射功

16、率容限、射频标签及读写器的价格等方面。对于可无线写的射频标签而言，通常情况下，写入距离要小于识读距离，其原因在于写入要求更大的能量。识读距离微波射频标签的数据存储容量一般限定在2kbits以内，典型的数据容量指标有：1kbits，128Bits，64Bits等。数据容量424.3.3 RFID系统的工作方式 存储数据方法EEPROMFRAMSRAM对一般RFID识别系统，使用电可擦可编程只读存储器（EEPROM）是主要方法。但写入过程中的功率消耗较大，寿命一般为写入10万次电可擦可编程只读存储器相比，它的写入功率消耗减少100倍，写入时间减少1000倍静态随机存取存储器（SRAM），存储器能很

17、快写入数据。为永久保存数据，需要用辅助电池作不中断供电434.3.3 RFID系统的工作方式 对可编程RFID标签，需由数据载体的“内部逻辑”控制对标签存储器的写/读操作以及对写/读授权的请求。在最简单的情况下，可由一台状态机来完成。使用状态机，可以完成复杂过程。RFID标签回送到阅读器的数据传输方式多种多样，可归结为三类：(1)利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）。（2）利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍）；（3）其他形式。444.3.4 RFID标签通信协议 RFID标签通信涉及

18、的协议包括：时序系统协议；通信握手协议；数据帧协议；数据编码协议；数据完整性协议；多标签读写防冲突协议；干扰与抗干扰协议；识读率与误码率协议；数据加密与安全性协议；读写器与应用系统之间接口协议等。454.3.5 RFID应用举例 将先进的信息技术、数据传输技术、自动识别技术、计算机处理技术综合，有效运用于公路运输管理系统，构成强大的交通“物联网”，将成为21C现代运输体系的基本模式和发展方向。464.4 EPC体系4.4.1 EPC4.4.1 EPC概述概述4.4.2 EPC4.4.2 EPC的定义与特点的定义与特点4.4.3 EPC4.4.3 EPC的系统的系统4.4.4 EPC4.4.4

19、EPC的编码体系的编码体系474.4.1 EPC概述EPC应运而生物品的海量数物品的海量数据体系据体系物品流通的需物品流通的需求求物品的有效识物品的有效识别和管理别和管理484.4.2 EPC的定义与特点Electronic Product Electronic Product CodeCode 足够给全球每类产品中的每件单品都赋予一个唯足够给全球每类产品中的每件单品都赋予一个唯一的代码，形成一个巨大和而稳定的标识空间。一的代码，形成一个巨大和而稳定的标识空间。494.4.2 EPC的定义与特点唯一性序列性普遍性兼容性联合性可扩充性表示性分布性结构性504.4.2 EPC的定义与特点商品条形码

20、只能识别一类商品，无法识别同类商品中的单件；而商品条形码只能识别一类商品，无法识别同类商品中的单件；而EPC可识别同品种、同规格、同批号产品下的每一件单品，真正可识别同品种、同规格、同批号产品下的每一件单品，真正做到做到“一物一码一物一码”。EPC比任何类型条形码的信息量都大，可满足更广泛的应用比任何类型条形码的信息量都大，可满足更广泛的应用需求。需求。条形码只能一次生成，而条形码只能一次生成，而EPC采用采用RFID标签可读写，可开标签可读写，可开发物联网多种应用发物联网多种应用。条形码识读时，扫描仪必须条形码识读时，扫描仪必须“看见看见”条形码才能读取，而条形码才能读取，而EPC是利用无线

21、感应方式，可在一定距离外非接触式识读。是利用无线感应方式，可在一定距离外非接触式识读。EPC可识别高速运动物体以及同时识别多个物体（一秒钟可可识别高速运动物体以及同时识别多个物体（一秒钟可达达50150件），条形码系统则不能。件），条形码系统则不能。EPC标签具有抗污染、抗干扰、保密性好等条形码标签所不标签具有抗污染、抗干扰、保密性好等条形码标签所不具备的性能具备的性能514.4.3 EPC的系统架构系统构成系统构成名名 称称说说 明明EPC标签体系标签体系EPC编码标准识别目标的特定代码识别目标的特定代码EPC-RFID系统系统EPC标签附在物品上或内嵌物品中的附在物品上或内嵌物品中的电子标

22、签电子标签识读器可读写可读写EPC标签的设备标签的设备 EPC信息网络系统信息网络系统EPC中间件/Savant系统EPC系统的软件支持系统系统的软件支持系统对象名称解析服务（对象名称解析服务（Object Naming Service,ONS）物品及对象解析物品及对象解析524.4.3 EPC的系统架构534.4.3 EPC的系统架构544.4.3 EPC的系统架构EPC信息网络系统EPC中间件对象名称解析服务（ONS）EPC信息服务（EPCIS）554.4.3 EPC的系统架构EPC中间件即Savant，是具有一系列特定属性的程序模块以实现具体服务，并被用户集成以满足其特定需求。EPC中间

23、件是加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，是连接读写器和用户应用程序的纽带，主要任务是在将数据送至用户应用程序前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据存储和任务管理564.4.3 EPC的系统架构 EPC信息服务（EPCIS）是EPC系统的重要部分，利用标准的采集和共享信息方式，为EPC数据提供标准接口，供各行业和组织灵活应用。EPCIS构架在互联网基础上，提供了模块化、可扩展的数据和服务的接口，使EPC相关数据可以在机构内部或机构之间共享，处理与EPC相关的各种信息，支持商业多种应用。EPCIS针对中间件传递的数据进行EPCIS标准转换，通过认证或授权等安全方式与企业内的其他系

24、统或外部系统进行数据交换，符合权限的请求方可通过ONS定位向目标EPCIS进行查询。所以，能否构建真正开放的EPC网络，实现各厂商的EPC系统的互联互通，EPCIS起决定性作用。574.4.3 EPC的系统架构 EPCIS标准为各类资产、产品和服务在全球的移动、定位和部署提供可见度，是EPC体系的重要发展。EPCIS为产品和服务生命周期的各阶段提供可靠、安全的数据交换。该标准由如下三部分组成:（1）EPCIS 捕获接口协议 提供一种传输EPCIS 事件的方式，包括EPCIS库，网络EPCIS 访问程序，以及伙伴EPCIS 访问程序。（2）EPCIS 询问接口协议 提供EPCIS 访问程序，从E

25、PCIS库或EPCIS 捕获应用中得到EPCIS 数据的方法等。（3）EPCIS 发现接口协议 提供锁定所有可能含有某个EPC 相关信息的EPCIS 服务。EPC是与EAN/UCC兼容的标准编码体系，是全球统一标识系统的核心部分，它以RFID电子标签为载体，在物联世界中为每一件实体对象提供唯一的全球识别代码。SGTIN序列化全球贸易货物代码（Serialized Global Trade Item Number）。SGLN 序列化全球位置码（Serialized Global Location Number）。SSCC序列海运集装箱编码（Serial Shipping Container co

26、de）。GRAI全球可回收资产标识符GRAI（Global Returnable Asset Identifier）。GIAI全球单个资产标识符（Global Individual Asset Identifier）。GTIN全球贸易货物代码（Global Trade Item Number）。GLN全球位置码（Global Location Number）。URI统一资源标识符（Uniform Resource Identifier）。GLN全球位置码（Global Location Number）。584.4.4 EPC编码体系594.4.4 EPC编码体系科学性兼容性全面性无歧视性合理性

27、国际性604.4.4 EPC编码体系标头标头域名管理者域名管理者对象分类对象分类序列号序列号标识标识EPC的类型的类型描述与描述与EPC相关的生相关的生产厂商信息产厂商信息记录产品精确类型的记录产品精确类型的信息信息唯一标识货品唯一标识货品 614.4.4 EPC编码体系标头标头域名管理者域名管理者对象分类对象分类序列号序列号标识标识EPC的类型的类型描述与描述与EPC相关的生相关的生产厂商信息产厂商信息记录产品精确类型的记录产品精确类型的信息信息唯一标识货品唯一标识货品 624.4.4 EPC编码体系 标头供识读器判断EPC的类型，便于对后续数据的类型和结构进行解码。因为标头并不携带对象标识

28、过程的信息，也没有嵌入物品信息，是最小化的，故可以标识编码内部结构并能满足未来扩展之需。EAN/UCC有约100万会员，目前全世界的公司超过2500万家，接下来的10年该数目有望达3900万家。此码段就用于标识厂商。634.4.4 EPC编码体系 对相同特征对象进行分类或分组是标识体系的基本功能之一，也是减少数据复杂性的主要方法。为区别同类商品下的每一个单件产品，对其逐一赋予的唯一代码。644.4.4 EPC编码体系 许多产品可大批生产，有时没必要给批内每一件产品分配唯一的EPC编码，这时一批产品分配一个EPC编码就可，此时该批产品的EPC编码对应着批内的所有对象。每个公司都有一系列的产品，数

29、量变化可很大。这部分标识常与厂商代码结合一体，由使用企业自行划分。654.4.4 EPC编码体系 广义而言，托盘、货架、箱柜和集装箱都要给予唯一标识，进行数字化管理。EPCglobal建议用EPC标识装配件、组合装置及成品。这样，就可采用类似集装箱代码的层次描述标识方式来描述重要产品的各组成零部件。664.4.4 EPC编码体系1urn:epc:tag:sgtin-64:FFF.PPP.III.SSS2urn:epc:tag:sscc-64:FFF.PPP.III3urn:epc:tag:sgln-64:FFF.PPP.III.SSS4urn:epc:tag:grai-64:FFF.PPP.I

30、II.SSS5urn:epc:tag:giai-64:FFF.PPP.SSS6urn:epc:tag:gid-96:MMM.CCC.SSS7urn:epc:tag:sgtin-96:FFF.PPP.III.SSS8urn:epc:tag:sscc-96:FFF.PPP.III9urn:epc:tag:sgln-96:FFF.PPP.III.SSS10urn:epc:tag:grai-96:FFF.PPP.III.SSS11urn:epc:tag:giai-96:FFF.PPP.SSS为表明具体应用中为表明具体应用中EPC标签采用了哪一种编码方式，其结构采用标签采用了哪一种编码方式，其结构采用了

31、了4字段字符串范式：字段字符串范式：urn:epc:tag:EncName:EncodingSpecificFields674.4.4 EPC编码体系 通用标识符(GID-96)的组成：定义为96位的EPC代码，由标头、通用管理者代码、对象分类代码、序列代码四个部分组成。结构结构标头标头通用管理者代码通用管理者代码对象分类代码对象分类代码序列代码序列代码长度长度8282436容量容量00110101（二进制）（二进制）268435456(十进制容量十进制容量)16777216(十进制容量十进制容量)68719476736(十进制容量十进制容量)684.4.4 EPC编码体系 除标头外，SGTI

32、N-96还包括滤值、分区、厂商识别代码、商品项目代码和序列号共5个字段结构结构标头标头滤值滤值分区分区厂商识别代码厂商识别代码序列号序列号未分配未分配长度长度 83320-4024-438 容量容量00110000（二进制（二进制值）值）（值参（值参照表照表4-10）（值参（值参照表照表4-11）999999-999999999999（最大十进制范围）（最大十进制范围）9999999-9（最大（最大十进制范围）十进制范围）未使用未使用694.5 智能卡技术智能卡（Smart Card）：内嵌有微芯片的塑料卡（通常是一张信用卡的大小）的通称。一些智能卡包含一个RFID芯片，所以它们不需要与读写器

33、的任何物理接触就能够识别持卡人。704.5 智能卡技术管理层接口层应用层通常由服务器、PC 机等组成的主机系统构成。在后台管理系统控制下，负责对整个系统实施监视、控制和系统维护（如发卡、身份认证、充值、数据处理和挂失或失效登录等）由读写设备（接口设备、应用设备）和通信网络构成，负责智能卡和主机系统之间的信息传输由智能卡构成，便于用户使用。在这种应用体系结构下，智能卡通过接口层与主机系统进行通信714.5 智能卡技术 基于蓝牙技术的智能卡应用系统由蓝牙智能卡（Bluetooth Smart Card,BSC）、蓝牙无线接入点（BLAP）、网络和主机系统组成。BSC 也可以直接接入网络，进行在线的

34、交易处理；也可以通过BLAP 接入网络进行在线的交易处理。BLAP是基于蓝牙的LAN访问协议，是一些集中和大量交易场合的交易接入设备，用于连接BSC 和公共网络。BSC 通过BLAP 和主机系统相联，完成集中、在线的交易。BLAP 一端通过网口（RJ45）与公共网络相联，另一端通过蓝牙与BSC 相联，实现二者之间的信息流通和共享。724.5 智能卡技术734.5 智能卡技术系统安全性高计算环境优良交易行为主动化、双向化应用自由化744.6 光学字符识别技术4.6.1 OCR4.6.1 OCR技术简介技术简介4.6.2 OCR4.6.2 OCR识别系统处理流程识别系统处理流程754.6.1 OC

35、R技术简介 光学字符识别（Optical Character Recognition，OCR）是一种基于图形识别的计算机识读文字技术。OCR电子设备（如扫描仪或数码相机）检查印刷字符，通过检测暗、亮模式确定其形状，再用字符识别软件将字符形状变换成计算机文字码的过程。764.6.1 OCR识别系统处理流程774.7 机器视觉识别技术4.7.1 4.7.1 机器视觉识别技术概述机器视觉识别技术概述4.7.2 4.7.2 机器视觉系统的结构机器视觉系统的结构784.7.1 机器视觉识别技术概述 机器视觉识别系统是指利用机器代替人眼来作各种识别、测量和判断的智能系统。一般包括光源、镜头、CCD摄像机、

36、图像处理单元、图像处理软件、监视器、通信单元等。它把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。794.7.2 机器视觉系统的结构 机器视觉系统是机器视觉识别系统的核心，如图所示。前端图像摄取装置的性能对视觉系统十分关键，分为CMOS和CCD两种光学成像技术，对被检测目标物的进行图像采集，再经图像捕捉系统对所采集的图像的像素分布和亮度、颜色等信息转换成数字化信号送给智能工作站进行视觉处理，通过各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度、形状、速度等，再根据预先设定的自动处

37、理模式，对尺寸、形态、角度、个数、有/无等结果进行判定，然后根据识别结果控制执行系统的各种动作。804.7.2 机器视觉系统的结构 CCD为电荷耦合元件（Charge-Coupled Device），也称CCD图像传感器，是一种半导体器件，能把光学影像转化为电信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就如胶片一样，但它能将光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，将光信号转变成模拟电流信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号，实现图像的获取、存储、传输、处理和重现。814.

38、7.2 机器视觉系统的结构 CMOS为用互补金属氧化物场效应管（Complementary Metal Oxide Semiconductor）技术来的生产图像传感器。CMOS图像传感器芯片采用了CMOS工艺，可将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块芯片上824.8生物识别技术4.8.1 4.8.1 生物识别技术概述生物识别技术概述4.8.2 4.8.2 指纹识别技术指纹识别技术4.8.3 4.8.3 面部识别技术面部识别技术4.8.4 4.8.4 声音识别技术声音识别技术4.8.5 4.8.5 虹膜识别技术虹膜识别技术4.8.6 4.8.6 手指静脉识别手指静脉识别834.8.1 生物识别

39、技术概述 生物识别技术是指利用可测量的人体生物学或行为学特征，并与计算机、光学、声学、生物传感器和生物统计学技术等结合来区分、识别与核实个人身份的一种自动识别技术。能用来鉴别身份的生物特征应具有固有性、广泛性、唯一性、稳定性、可采集性等特点。可利用的人体固有的生理特征大致有指纹、指静脉、人脸、虹膜、视网膜、基因等，以及行为特征如笔迹、声音、步态等。844.8.2 指纹识别技术 指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线，有断点、起点、终点、结合点、分叉点、分歧点、孤立点、环点、短纹和转折点等，这些就形成了指纹的细节特征点，也成为指纹唯一的确认信息。特征点的参数包括：方向（节点可朝一定的方

40、向）、曲率（描述纹路方向改变的速度）、位置（节点的位置通过x/y坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的）等。85 4.8.2 指纹识别技术指纹图像获取指纹图像压缩指纹图像处理指纹分类指纹特征和细节提取指纹匹配86 4.8.3 面部识别技术 面部识别技术，又称人脸识别（Human Face Recognition）技术，是指利用分析比较人的面部视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。具体是用摄像机或摄像头采集人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，通过对人的面部特征和它们之间的关系来进行识别，人脸因具有不可复制、采集方便、不需要被拍者的配合而在具有广泛应用前景。87 4

41、.8.3 面部识别技术1.建档2.取像3.比对 4.8.3 面部识别技术面部识别技术人脸检测参考模板法人脸规则法样品学习法肤色模型法特征子脸法人脸比对人脸图像预处理人脸图像特征提取人脸图像匹配与识别人脸跟踪894.8.3 面部识别技术优点：面部识别是非接触的，用户不需要和设备直接接触。缺点：需要比较高级的高清摄像头才能高速有效地捕捉行进中的人面图 像，采集图像的设备较昂贵。被采集者的面部位置与周围光环境都会影响采集质量，该技术尚需特征提取特征与比对技术的提高。904.8.4 声音识别技术 声音识别亦称声纹（Voiceprint）识别，声纹是用电声学仪器记录并显示言语信息的声波频谱。人在讲话时使

42、用的发声器官舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面差异很大，所以任何两个人的声纹图谱都有差异。每人的语音声学特征既有相对稳定性，因此在一般情况下，人们能区别不同的人的声音或判断是否是同一人的声音。914.8.4 声音识别技术 任务是提取并选择对说话人的声纹具有可分性强、稳定性高等特性的声学或语言特征。特征提取 包含模板匹配方法、最近邻方法、神经网络方法等模式识别92 4.8.5 虹膜识别技术 虹膜是盘状薄膜，位于眼球前方构成人眼的一部分，它位于黑色瞳孔和白色巩膜之间，由复杂的纤维组织构成，包含有很多相互交错的类似于斑点、细丝、冠状、条纹、隐窝等的细节模式，极其复杂，如图4-37所示。不但因人

43、而异常，而且一个人的左右眼、甚至双胞胎的虹膜都互不相同。虹膜在一个人两岁后就形成特定模式并且终生不变，它的独特形态特征就可唯一地标识一个人的身份，而其验证能力仅次于DNA序列。93 4.8.5 虹膜识别技术 虹膜图像采集虹膜图像预处理虹膜特征提取及编码匹配与识别94 4.8.6 手指静脉识别 指静脉识别是一种生物特征识别技术，它利用手指内的静脉分布图像来进行身份识别。该技术依据人类手指中流动的血液可吸收特定波长的光线，而使用特定波长光线对手指进行照射，可得到手指静脉的清晰图像。利用这一特征，将实现对获取的影像进行分析、处理，从而得到手指静脉的生物特征，再将得到的手指静脉特征信息与事先注册的手指

44、静脉特征进行比对，从而确认登录者的身份。95 4.8.6 手指静脉识别 指静脉识别是通过指静脉识别仪取得个人手指静脉分布图，将特征值存储，然后进行匹配，进行个人身份鉴定的技术。其基本原理是利用静脉中红细胞吸收特定近红外线的这一特性，将近红外线照射手指，并由图像传感器感应手指透射过来的光来获取手指内部的静脉图像，进而进行生物特征识别。其中的关键在于流经静脉的红细胞中的血红蛋白对波长在700-1000纳米附近的近红外线会有吸收作用，导致近红外线在静脉部分的透射较少，当近红外线透射以后，静脉在图像传感器感应的影像上就会突出显示，而手指肌肉、骨骼和其他部分都被弱化，从而得到清晰的静脉血管图像。指静脉识别技术利用手指静脉血管的纹理进行身份验证，对人体无害，具有不易被盗取、伪造等特点。该识别技术可广泛应用于银行金融、政府国安、教育社保等领域的门禁系统，是比指纹识别、虹膜识别等体表特征识别技术更安全、高效的技术。什么是自动识别技术，自动识别技术有哪几种？简述二维码的结构并说明其原理、特点适用场合。试述RFID系统架构，标识种类，并举例说明其应用实例。简述EPC编码体系，与RFID的关系。简述生物识别技术的特点，以及“刷脸”技术与其他技术的区别。96