第1章自動識別技術概論第一頁，共50頁。自動（智能）識別技術是以計算機技術和通信技術的發展為基礎的綜合性科學技術，它將數據自動識別、自動采集并且自動輸入計算機進行處理。自動識別技術近些年來發展日新月異，它已成為集計算機、光、機電、通信技術為一體的高新技術學科。內容包括條碼識別、射頻識別、生物特征識別、語音識別、圖像識別、光學字符識別(OCR)、磁卡識別、智能(IC)卡識別等技術及其在物流工程與管理中的應用。課程簡介第二頁，共50頁。第1章自動識別技術概論 3學時第2章條碼技術 9學時第3章射頻識別技術 6學時第4章生物識別技術 3學時第5章語音識別技術 3學時第6章圖像識別與處理技術 3學時第7章其他識別技術 3學時第8章綜合案例 教材:張成海、張鐸，現代自動識別技術與應用，清華大學出版社，2003.9第三頁，共50頁。中國物品編碼中心，條碼技術與應用，清華大學出版社，2003.7盧瑞文，自動識別技術，化學工業出版社，2005.7張鐸，自動識別技術產品與應用，武漢大學出版社，2009張鐸，自動識別技術應用案例分析，武漢大學出版社，2010陳丹暉、劉紅，條碼技術與應用，化學工業出版社，2006.4鄭文超、崔鴻富，條碼技術指南，中國標準出版社，2003.8中國物品編碼中心，自動識別技術導論，武漢大學出版社，2007.5參考文獻第四頁，共50頁。第1章自動識別技術概論1.1自動識別技術的分類1.1.1條碼技術1.1.2射頻識別技術1.1.3生物識別技術1.1.4語音識別技術1.1.5圖像識別與處理技術1.1.6其他識別技術(OCR、磁卡、IC卡)第五頁，共50頁。

自動識別技術是將信息數據自動識讀、自動輸入計算機的重要方法和手段，它是以計算機技術和通信技術為基礎的綜合性科學技術。自動識別技術近幾十年在全球范圍內得到了迅猛發展，初步形成了一個包括條碼識別、磁識別、智能卡識別、光學字符識別、射頻識別、生物識別、語音識別及圖像識別等集計算機、光、機電、通信技術為一體的高技術學科。第六頁，共50頁。自動識別技術的兩種分類方法其一，按照數據采集技術的不同，分為光存儲器、磁存儲器以及電存儲器。其二，按照特征提取技術的不同，分為靜態特征、動態特征以及屬性特征。自動識別技術為計算機提供了快速、準確地進行數據采集輸入的有效手段，解決了通過鍵盤手工輸入數據速度慢、錯誤率高所造成的瓶頸難題。第七頁，共50頁。按照數據采集技術分類第八頁，共50頁。按照特征提取技術分類第九頁，共50頁。1.1.1條碼技術條碼技術是集編碼、符號表示、印刷、識別、數據采集和處理于一身的新興技術。其核心是利用光電掃描設備識讀條碼符號，實現機器的自動識別，并將快速準確的將信息輸入到計算機進行處理，從而實現自動化管理。條碼技術現已應用在計算機管理的各個領域，滲透到了商業、工業、交通運輸業、郵電通訊業、物資管理、倉儲、醫療衛生、安全檢查、餐飲旅游、票證管理以及軍事裝備、工程項目等國民經濟各行各業和人民日常生活中。第十頁，共50頁。條碼技術的核心是條碼符號。條碼符號是由一組排列規則的條、空，以及相應的數字字符組成，這種用條、空組成的數據編碼可以供機器識讀，而且很容易譯成二進制數和十進制數。這些條和空可以有各種不同的組合方法，構成不同的圖形符號，即各種符號體系，也稱碼制。不同碼制的條碼，適用于不同的應用場合。第十一頁，共50頁。使用頻率較高的幾種碼制是:EAN、UPC、EAN128碼、交插25碼和39碼。其中EAN條碼是國際通用符號體系,是一種定長、無含義的條碼，主要用于商品標識；UPC條碼主要用于北美地區；EAN128條碼是由國際物品編碼協會和美國統一代碼委員會聯合開發、共同采用的一種特定的條碼符號，是一種連續型、非定長有含義的高密度代碼，用以表示生產日期、批號、數量、規格、保質期、收貨地等更多的商品信息。另有一些碼制適應特殊應用方面,如庫德巴碼用于血庫、圖書館、包裹等的跟蹤管理，交插25碼用于包裝、運輸和國際航空系統為機票進行順序編號。39碼是第一個數字字母型條碼，其密度較高。第十二頁，共50頁。條碼識別技術第十三頁，共50頁。商品條碼（EAN/UPC碼）“商品的身份證“，用于標識零售貿易單元，全球通用。由國際物品編碼協會（EAN）和統一代碼委員會（UCC）共同開發和管理，在我國，由中國物品編碼中心統一管理。商品條碼應用：

建立商店自動銷售管理系統（POS）

實現商品信息的電子數據交換（EDI）第十四頁，共50頁。二維條碼對物體的描述，信息量容量大、安全性高、讀取率高、錯誤糾正能力強。二維QR條碼（zdl信息）第十五頁，共50頁。1.1.2射頻識別技術射頻識別技術(RFID,RadioFrequencyIdentification)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的新興技術。目前，單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的射頻識別技術與產品正在成為現實并走向應用。第十六頁，共50頁。射頻識別系統至少應包括以下兩個部分，一是讀寫器，二是電子標簽(或稱射頻卡、應答器等)。從RFID系統的工作原理來看，系統一般都由信號發射機、信號接收機、發射接收天線幾部分組成。第十七頁，共50頁。RFID的應用領域車輛的自動識別管理：高速公路不停車收費（ETC）和智能交通系統(ITS)鐵路貨車的車號識別、集裝箱運輸系統貨物的全程跟蹤、管理和監控倉儲管理、電子支付系統生產線的自動化及過程控制

非接觸識別卡，取代接觸式磁卡、IC卡門禁保安系統第十八頁，共50頁。圖1-3射頻識別標簽自動識別車輛第十九頁，共50頁。1.1.3生物識別技術生物識(特征)別技術是指通過計算機利用人類自身生理特征或行為特征進行身份識別的一種技術。由于人體特征的不可復制性，這一技術的安全性較傳統的身份驗證有很大的提高。目前用來進行身份鑒別的生物識別技術有：指紋識別、虹膜識別、視網膜識別、步態識別等。第二十頁，共50頁。視網膜識別利用視網膜上的血管分布模式進行身份識別。視網膜讀取器感知人眼后面的視網膜脈絡模式時,使用者的眼睛與設備應在15mm之內,而且取圖像時眼睛必須處于靜止狀態,特征提取可獲得400多個特征點。第二十一頁，共50頁。視網膜（Retina）識別第二十二頁，共50頁。虹膜(Iris)識別第二十三頁，共50頁。指紋識別使用最早、目前最成熟的生物識別技術，指紋是手指末端正面皮膚上的呈有規則定向排列的紋線。指紋識別的主要關鍵技術包括指紋圖像增強、特征提取、指紋分類和指紋匹配幾個部分。第二十四頁，共50頁。1.1.4語音識別技術語音識別技術（SpeechRecognition，在自動識別領域中通常被稱作“聲音識別”）將人類語音轉換為電子信號，然后將這些信號輸入進具有規定含義的編碼模式中。它并不是將說出的詞匯轉變為字典式的拼法，而是轉換為一種計算機可以識別的形式，這種形式通常可觸發某個指令，例如，打開某個文件、發出某個訊號或開始對某一活動錄音。第二十五頁，共50頁。在某些應用中，特別是多步驟檢驗的應用中，使用模擬語音提示可以幫助完成整個檢驗過程。語音識別與模擬語音提示相結合，幫助操作人員完成一系列的工作，它用操作人員對模擬語音提示的回答來確認工作的正確性。在速度和準確性要求較高的應用中，或者在操作人員的手和眼睛要用來進行其他工作，而不能寫字或打字的情況下，語音識別是理想的技術。通常的語音識別應用包括收貨/送貨、批發、訂單取貨、零件追蹤、試驗室工作、庫存控制、鏟車操作、分類、材料處理、質量控制和倉庫管理。第二十六頁，共50頁?！Z音識別的研究工作大約開始于50年代，當時AT&TBell實驗室實現了第一個可識別十個英文數字的語音識別系統——Audry系統。

——60年代，計算機的應用推動了語音識別的發展。

——70年代，語音識別領域取得了突破。

——80年代，語音識別研究進一步走向深入和實用。

——我國語音識別研究工作一直緊跟國際水平。第二十七頁，共50頁。語音識別技術的應用領域1.在信息查詢領域的應用。2.在電話交易方面的應用。3.在PC以及手持式設備（智能手機）上的應用。4.語音識別技術在保安系統以及證件防偽中的應用。5.與二維條碼技術相結合的防偽應用。第二十八頁，共50頁。1.1.5圖像識別與處理技術自70年代末以來，由于數字技術和微機技術的迅猛發展給數字圖像處理提供了先進的技術手段，“圖像科學”也就由信息處理、自動控制理論、計算機科學、數據通信、電視技術等學科中脫穎而出，成長為旨在研究“圖像信息的獲取、傳輸、存儲、變換、顯示、理解與綜合利用”的嶄新學科。第二十九頁，共50頁。隨著圖像科學基本理論的進展，具有“數據量大、運算速度快、算法嚴密、可靠性強、集成度高、智能性強”等特點的各種應用圖文系統在國民經濟各部門得到了廣泛的應用，并正逐步深入到家庭生活。現在，通信、廣播、計算機技術、工業自動化、國防工業，乃至印刷、醫療等部門的尖端課題無一不與圖像科學的進展密切相關。圖像科學已成為各高技術領域的匯流點，有人預言，“圖像產業”將是21世紀影響國民經濟、國防和世界經濟的舉足輕重的產業。第三十頁，共50頁。圖像識別技術主要應用遙感技術：地質、森林、海洋、國土資源。醫用圖像處理：CT、B超、核磁共振。工業領域中的應用：無損探傷、表面檢測、機器人視覺。軍事公安方面：目標跟蹤、指紋識別、圖片復原。文化、藝術及體育方面：動畫制作、花紋設計、動作分析。第三十一頁，共50頁。1．OCR(Optical

CharacterRecognition光學字符識別)技術20世紀50年代初，當條碼在零售業中開始使用時，OCR技術已經進入了商業化應用階段。這種技術最初的目標是識別手寫體。它最初是設計用來識讀被稱作“特殊字體”的字體。這些字體，如OCR-A（包括全部字母與數字符號及特殊字母）為機器掃描或識讀提供了一種高速、非鍵盤的信息輸入方法。與條碼不同的是，這些字體仍能夠被人類所識讀。1975年，全國零售商協會在識別商品標識，信用卡授權和庫存控制等領域采用了OCR技術。但是由于缺少制造標識、掃描設備不可靠，結果促成了1980年代條碼應用的成功。1.1.6其他識別技術第三十二頁，共50頁。在過去的幾年中，由于相對低成本、高速度的個人電腦的出現，OCR技術有了可觀的改進。例如，目前大多數OCR儀器能夠識讀普通的辦公字體，以及特殊字體和在報紙雜志上用的比例字體。近幾年又出現了圖像字符識別ICR(ImageCharacterRecognition)和智能字符識別ICR(IntelligentCharacterRecognition),實際上這兩種自動識別技術的基本原理與OCR大致相同。近年來臺式計算機的發展使得該項技術能夠識別各種常見的打印機字體。通過使用復雜的神經網絡技術可以不斷提高識別精度，可以分辨出特定字體的細微特征和手寫體，但是目前的大多數OCR系統都與字體無關。OCR系統通常有三種配置：頁式閱讀器、交易閱讀器和手持式閱讀器。第三十三頁，共50頁。OCR系統多用于財務部門處理賬務和票據業務，而且大量用在文檔密集的保險業和保健業，同時也常用于圖書館、出版社和其他用計算機錄入印刷文檔的領域。在大型制造環境中也使用OCR系統閱讀其直接標記的供人識讀的零件編號。醫藥行業使用OCR來保證關鍵標簽和日期數字的正確性。低于300美元的低價OCR閱讀器已成為常見的臺式計算機的外設。OCR與條碼相似，會受到低質量印刷效果的影響。但是，如果在媒體準備和應用設計上花一點點工夫，識別效果就會有很大改善。目前，進行字母速度比較時，OCR的速度與條碼相同，而且它的準確性也與條碼掃描相同。第三十四頁，共50頁。在某些應用（例如在需要人眼識讀的應用中），OCR/ICR比使用條碼更適合。在識讀打字的文件或計算機印刷材料的應用中，OCR/ICR更理想。OCR/ICR在圖書館、出版業、付款處理、支票平衡、發出賬單和其他普通信息輸入應用中最常見。目前正在對手寫字跡分析及鑒定簽名方面的應用進行研究。第三十五頁，共50頁。2．磁卡識別技術常用的磁卡是通過磁條記錄信息的。磁條技術應用了物理學和磁力學的基本原理。磁條就是一層薄薄的由定向排列的鐵性氧化粒子組成的材料(也稱為涂料),用樹脂粘合在一起并粘在諸如紙或塑料這樣的非磁性基片上。磁卡的應用，一般是先付款，然后在卡中編碼記錄一定的貨幣價值，用戶使用它來購買商品或服務。磁卡的價值通過用戶每次使用時將磁性信息進行相應的銷減，具體的應用如電話卡。其他應用包括學生就餐卡，橋梁、通道和道路的過路費繳費卡、多次使用的交通車票卡、錄像帶出租卡、自動售貨機購物卡、存有金額的駕駛員卡等。每年有100多億張磁卡在各種應用中使用，而應用的范圍還在不斷的擴大。第三十六頁，共50頁。磁卡技術的優點是：數據可讀寫,即具有現場改變數據的能力；數據存儲量能滿足大多數需要,便于使用,成本低廉；還具有一定的數據安全性；它能粘附于許多不同規格和形式的基材上。這些優點，使之在很多領域得到廣泛的應用,如信用卡、銀行ATM卡、機票、公共汽車票、自動售貨卡、會員卡、現金卡(如電話磁卡)等。3．IC卡識別技術由于磁卡的磁條上所存儲的信息量有限，而且還存在一些不安全的隱患，所以人們將目光投向了IC卡（集成電路卡，IntegratedCircuitCard）也稱為智能卡。近年來，磁卡電話漸漸退出市場，IC卡電話取代磁卡電話已經是大勢所趨了。第三十七頁，共50頁。4．各種識別技術比較條碼、OCR(光學字符識別)和MICR(磁性墨水)都是與印刷相關的自動識別技術。OCR的優點是：人眼可讀，可掃描，但輸入速度和可靠性不如條碼,數據格式有限，通常要用接觸式掃描器；MICR是銀行界用于支票的專用技術，在特定領域中應用，成本高，需接觸才能識讀，可靠性高。磁條技術是接觸性識讀技術,它與條碼有四點不同:一個是其數據可做部分讀寫操作，另一個是給定的面積編碼容量比條碼大,還有就是對于物品逐一標識成本比條碼高，而且接觸性識讀的最大缺點就是靈活性太差。第三十八頁，共50頁。射頻識別是非接觸式識別技術,由于無線電波能“掃描”數據,所以RF掛牌可做成隱形的，有些RF識別技術可讀數公里以外的標簽，RF標簽可做成可讀寫的。其缺點是：射頻標簽成本相當高,而且一般不能隨意扔掉,而多數條碼掃描壽命結束時可扔掉。圖像識別和語音識別還沒有很好的推廣應用，圖像識別還可與OCR或條碼結合應用，語音識別輸入可解放人的手。第三十九頁，共50頁。鍵盤OCR磁卡條碼射頻識別輸入12位數據速度6s4s0.3s～2s0.3s～2s0.3s～0.5s誤碼率1/300字符1×10-4字符1/1.5萬～1/1億字符印刷密度（字符/英寸）10～1248最大204～8000印刷面積mm2.5（高）6.4（高）長15×寬4直徑4×長32至縱54×橫86基材價格無低中低高掃描器價格無高中低高非接觸識讀不能不能接觸—5米接觸—2米優點●操作簡單●可用眼閱讀●鍵盤便宜●可用眼閱讀●數據密度高●輸入速度快●輸入速度快●誤碼率低●設備便宜●可非接觸識讀●可在灰塵油污環境中使用●可非接觸識讀缺點●誤碼率高●輸入速度低●輸入受個人影響●輸入速度低●不能非接觸識讀●設備價格高●不能直接用眼閱讀●不能非接觸識讀●數據可變更●數據不能變更●不能直接用眼閱讀●發射及接收裝置價格貴●發射裝置壽命短●數據可改寫表1-1各種識別技術的特點第四十頁，共50頁。1.2自動識別技術的組織1.2.1國際組織

1．AIMGLOBALAIM(AutomaticIdentificationManufacture)GLOBAL是一個非盈利的全球性貿易組織,成立于1983年,在自動識別系統和數據采集(AIDC)及網絡方面建立了良好的信譽具有廣泛的權威。AIMGLOBAL代表了各種與AIDC應用有關的產業,包括硬件制造商、軟件開發商、顧問、系統整合公司、消費品公司及相關用戶。AIMGLOBAL的宗旨是提供相關的產品及服務,推動AIDC工業的應用及發展。AIMGLOBAL希望通過擴大自動識別市場去增加其會員的自動識別產品的銷售量；通過AIMGLOBAL增加會員與全球市場的接觸面。第四十一頁，共50頁。2．國際物品編碼協會（EAN）

國際物品編碼協會（EANInternational），簡稱EAN(EuropeanArticleNumbering)，成立于1977年，它致力于建立一套國際通行的全球跨行業的產品、服務和位置的標識標準體系和通信標準體系，即全球商業語言EAN·UCC(UniformCodeCouncil)系統——全球統一標識系統。其目標是通過向物流參與方和用戶提供增值服務，提高整個供應鏈的效率。國際EAN的前身是歐洲物品編碼協會，現主要負責除北美以外的EAN·UCC系統的統一管理及推廣工作。目前，其會員遍及90多個國家和地區，全世界已有85萬多家公司、企業通過各國或地區的編碼組織加入到EAN·UCC系統中來。第四十二頁，共50頁。EAN·UCC系統目前有六大應用領域，分別是貿易項目的標識、物流單元的標識、資產的標識、位置的標識、服務關系的標識和特殊應用。隨著用戶需求的不斷增加，EAN·UCC系統的應用領域也將得到不斷擴大和發展。圖1-4EAN·UCC系統應用領域框圖第四十三頁，共50頁。1.2.2中國組織

1．中國自動識別技術協會

中國自動識別技術協會是國家一級協會，英文名稱為AutomaticIdentificationManufactureAssociationofChina（縮寫AIMChina）。業務主管部門是中國國家質量監督檢驗檢疫總局，接受中華人民共和國民政部的監督管理，具有獨立法人地位。中國自動識別技術協會是國際自動識別制造商協會（AIMGlobal）董事會成員。中國自動識別技術協會是由從事自動識別技術研究、生產、銷售和使用的企事業單位及個人自愿結成的全國性、行業性、非營利性的社會團體。業務領域涉及：條碼識別技術、智能卡識別技術、光字符識別技術、語音識別技術、射頻識別技術、視覺識別技術、生物特征識別技術、圖像識別技術和其它自動識別技術。第四十四頁，共50頁。圖1-5中國自動識別技術協會組織機構圖

第四十五頁，共50頁。2．中國物品編碼中心（ANCC）

中國物品編碼中心(ANCC即ArticleNumberingCenterofChina，以下簡稱“中心”)是經國務院同意成立的統一組織、協調、管理全國條碼工作的專門機構，負責研究、推廣和發展以商品條碼為基礎的全球統一標識系統（EAN·UCC系統）?！爸行摹背闪⒂?988年12月，1991年4月正式加入國際物品編碼協會（EANInternational）。中國物品編碼中心的職責是貫徹執行商品條碼工作的方針、政策、法規和標準；統一組織、協調、管理全國商品條碼工作；負責編碼中心地方分支機構的設立；履行國際物品編碼協會會員職責，開展相關的國際交流與合作。作為國際物品編碼協會在全球范圍內最有價值的成員，中國物品編碼中心全體同仁本著“為中國條