自动识别技术.docx

1、自动识别技术自动识别技术序论: 背景:据统计，我国已成为世界上自动识别市场增长最快的国家。条码产业已初具规模，RFID射频技术和生物识别等技术在中国也正飞速发展。国家已把“大力发展现代RFID技术”列入“十一五”计划纲要。 概况:自动识别技术是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，它将数据自动识别、自动采集并且自动输入计算机进行处理。自动识别技术近些年的发展日新月异，它已成为集计算机、光、机电、通信技术为一体的高新技术学科。是当今世界高科技领域中的一项重要的系统工程。 作用与优势:可以帮助人们快速、准确地进行数据的自动采集和输入，解决计算机应用中由于数据输入速度慢、出错率高等问题

2、。目前它已在商业、工业、交通运输业、邮电通信业、物资管理、物流、仓储、医疗卫生、安全检查、餐饮、旅游、票证管理以及军事装备等国民经济各行各业和人们的日常生活中得到广泛应用。 发展:(起步较晚，但发展很快)自动识别技术在20世纪70年代初步形成规模，在近40年的发展中，逐步形成了一门包括条码技术、磁卡(条)技术、智能卡技术、射频技术、光字符识别、生物识别和系统集成在内的高技术学科。应用最早、发展最快的条码识别技术已得到广泛的应用。射频识别技术、生物特征识别的发展，将会带来新的革命。 第一章 自动识别技术概述 一、自动识别(automatic identification,简称Auto-ID)的概

3、念 自动识别是通过将信息编码进行定义、代码化，并装载于相关的载体中，借助特殊的设备，实现定义信息的自动采集，并输入信息处理系统从而得出结论的识别。 自动识别技术是以计算机技术和通信技术为基础的一门综合性技术，是数据编码、数据采集、数据标识、数据管理、数据传输的标准化手段。 二、 自动识别技术系统 自动识别系统是一个以信息处理为主的技术系统，它的输入端是将被识别的信息，输出端是已识别的信息。 分类:自动识别系统的输入信息分为特定格式信息和图像图形格式信息两大类 流程:被识别信息获取信息处理信息识别信息已识别信息 1、特定格式信息识别系统 特定格式信息就是采用规定的表现形式来表示规定的信息。如条码

4、符号IC卡中的数据格式等。系统模型如下图: 被识别信息获取信息译码识别信息已识别信息 2、图像图形格式信息识别系统 图象图形格式信息则是指二维图像与一维波形等信息。如二维图像包括的文字、地图、照片、指纹、语音等。流程如下: 被识别信息数据采集获取预处理特征提取与选择分类决策识别信息已识别信息 三、自动识别技术概述(分类):1、条码技术(Bar code);2、射频识别技术 (Radio Frequency Identification RFID);3、生物特征识别技术 (biometric identification technology) 4、语音识别技术; 5、图像识别技术; 6、光字符

5、识别技术(optical character recognition OCR);7、磁识别技术 四、自动识别技术的发展现状 五、自动识别技术的发展趋势 1 1、多种识别技术的集成化应用 2、与无线通讯相结合是未来自动识别产业发展的重要趋势 3、自动识别技术的应用领域将继续拓宽，并向纵深发展 4、新的自动识别技术标准不断涌现，标准体系日趋完善 六、当前我国自动识别产业发展中存在的问题 1、对自动识别产业的认识不足。 2、政策和目标的相对滞后。 3、研发基础薄弱，自主研发技术亟待加强。 4、产业制造水平相对落后，产业链不够完善。 5、应用的广度和深度不足。 第二章 条码技术 2.1(1 条码技术的

6、起源与发展 开始对条码有所记载是1949年的:乔?伍德兰德，贝尼?西尔弗。 最早生产的条码:美国70年代的UPC码(通用商品条码)开启其在零售业大规模应用。 日本第一次推出条码打印机。 EAN欧洲编码协会(改名)国际物品编码委员会(2005年改名)GS1(中国于1988年成立物品编码中心，1991年加入EAN) 90年代出现二维条码，2002年美国加入EAN。1978年日本加入EAN。 2.1.2、条码的基本概念 1、条码的概念 条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记。“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定

7、的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。 2、条码的编码(是指按一定的规则，用条、空图案对一数字或一字符集合进行表示。) 条码编码方法有两种: 1)宽度调节法: 指条码的条(空)宽的宽窄设置不同。用宽单元表示二进制1，用窄单元表示二进制0，宽窄单元比一般为2:13:1。 2)模块组配法:指条码符号中每个字符的条与空分别由若干个模块组配而成，模块宽的条表示二进制1，模块宽的空表示二进制0。 3、模块的概念 构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条或空。模块的宽度通常以mm或mil(千分之一英寸)为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的。

8、(有些码制中，如EAN码，所有单元由一个或多个模块组成;而另一些码制，如39码中，所有单元只有两种宽度，即宽单元和窄单元，其中的窄单元即为一个模块。) 4、条码符号的密度 密度(Density):条码的密度指单位长度的条码所表示的字符个数。对于一种码制而言，密度主要由模块的尺寸决定，模块尺寸越小，密度越大，所以密度值通常以模块尺寸的值来表示(如5mil)。通常7.5mil以下的条码称为高密度条码，15mil以上的条码称为低密度条码，条码密度越高，要求条码识读设备的性能(如分辨率)也越高。高密度的条码通常用于标识小的物体，如精密电子元件，低密度条码一般应用于远距离阅读的场合，如仓库管理。 5、宽

9、窄比 对于只有两种宽度单元的码制，宽单元与窄单元的比值称为宽窄比，一般为2-3左右(常用的有2:1，3:1)。宽窄比较大时，阅读设备更容易分辨宽单元和窄单元，因此比较容易阅读。 2 6、对比度(PCS) 条码符号的光学指标，PSC值越大则条码的光学特性越好。 PCS=(RL-RD)/RL100%(RL:条的反射率 RD:空的反射率) 7、条码字符集 指某种条码所含全部条码字符的集合。条码字符中字符总数不能大于该种码制的编码容量。 8、条码的连续性与非连续性 连续性是指每个条码字符之间不存在间隔;相反，非连续性是指每个条码字符之间存在间隔。连续性条码密度相对较高，非连续性条码密度较低。 9、定长

10、条码与非定长条码 定长条码是指仅能表示固定字符个数的条码;非定长条码是指能表示可变字符格式的条码。定长条码由于限制了字符个数，译码误读率相对较低，非定长条码具有灵活、方便等优点，但译码误读率较高。 10、条码双向可读性 是指从条码的左、右两恻开始扫描都可被识读的特性。双向可读的条码，识读过程译码器需要判别扫描方向。 11、条码的码制 条码的码制是指条码符号的类型，不同类型的条码符号，条、空图案对数据的编码方法各有不同。每种码制都具有固定的编码容量和所规定的条码字符集。 常用的一维码码制有EAN码、UPC码、交叉25码、39码、128码以及Codabar码(库德巴码)等，不同的码制有他各自应用的

11、领域。 EAN码 : 全球推广应用的商品条码，是定长的纯数字条码，有EAN-13、EAN-8码。 UCC/EAN-128码 : 一种连续型非定长条码,是唯一能够表示应用标识的条码符号，能够更多地标识贸易单元中需表示的信息，如产品批号、规格、生产日期、有效期等。 UPC码:美国制定的在北美地区应用的在技术上与EAN码完全一样，定长、纯数字型码，有5种版本，常用的商品条码版本为UPC-A码和UPC-E码。 交插25码:高密度的物流码，第一个数字由条开始，第二个数字由空组成。应用于商品批发、仓库、机场、生产/包装识别。 39码:一种可表示数字、字母等信息的条码。主要用于工业、图书及票证等方面的自动化

12、管理，目前使用极为广泛。 库德巴码:也可表示数字和字母信息的条码，主要用于医疗卫生、图书情报、物资等领域。 条码符号的组成 一个完整的条码的组成次序依次为:静区(前)、起始符、数据符、(中间分割符，主要用于EAN码)、(校验符)、终止符、静区(后)，如图所示: 静区:指条码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域，它能使阅读器进入准备阅读的状态，当两个条码相距距离较近时，静区则有助于对它们加以区分，静区的宽度通常应不小于6mm(或10倍模块宽度)。 起始/终止符:指位于条码开始和结束的若干条与空，标志条码的开始和结束，同时提供了码制识别信息和阅读方向的信息。 数据符:位于条码中间的条、空结构，它

13、包含条码所表达的特定信息。 3 条码技术的特点 1、简单。条码符号制作容易，扫描操作简单易行。 2、信息采集速度快。是键盘输入的20倍。 3、可靠性高。误码率仅有三百万分之一。 4、灵活、实用。 5、自由度大。 6、成本低。 2.1.3 条码标签 1、条码标签的概念:条码识别技术的核心是条码符号，条码符号的载体成为条码标签。条码标签是指带有条码和人工可读字符的信息，也可能包含其他文字或图形，用于标识物品，以印刷、贴附或吊牌方式与物品相随的信息载体。 2、条码标签的分类(条码标签按其应用领域的不同分): (1)商品条码标签 (2)物流条码标签 (3)生产控制条码标签 (4)办公管理条码标签 (5

14、)票证条码标签 3、条码标签的设计 1、生产厂家随机器附带的条码排版编辑软件 如:LabelShop 2、商品化的条码排版编辑软件 如:CodeSoft Bartender 3、公司自主开发的动态条码标签打印软件 如: Case1 华亿 Case2 五羊 4、公司自主开发的系统集成条码管理软件 Case1 好来 Case2 大阳 2.2 一维条码与二维条码 2.2.1、一维条码 一维条码指通常说的传统条码。按应用分为商品条码和物流条码两种。 商品条码 : EAN码和UPC码 物流条码 : EAN128码、ITF码 、39码等 1、常见的一维条码: 4 EAN码 : 全球推广应用的商品条码，是定

15、长的纯数字条码，有EAN-13、EAN-8码。 UCC/EAN-128码 : 一种连续型非定长条码。 UPC码:美国制定的在北美地区应用的在技术上与EAN码完全一样，定长、纯数字型码 有UPC-A码和UPC-E码 交插25码 :高密度的物流码，第一个数字由条开始，第二个数字由空组成。应用于商品批发、仓库、机场、生产/包装识别。 39码 : 一种可表示数字、字母等信息的条码。主要用于工业、图书及票证等方面的自动化管理，目前使用极为广泛。 库德巴码 : 也可表示数字和字母信息的条码，主要用于医疗卫生、图书情报、物资等领域。 2、商品条码 (1)EAN-13码 (商品条码的尺寸用基本宽度单位模块表示

16、)多了两条中间分隔符将数据符分成两半。 EAN-13码一个模块的宽度为0.33mm，左空最小宽度为11个模块，右空最小宽度为7个模块。商品条码的每一个字符由两个条和两个空组成，一个字符的宽度为7个模块。 (2)EAN-8码 EAN-8码的起始符、中间分隔符、校验符和终止符的结构与ENA-13码相同。 EAN-8码左右空的最小宽度均为7个模块。 (3)UPC-A码 UPC-A码只包括12个数字，是EAN-13码的一种特殊形式，其符号长度与EAN-13码符号相同，条的高度也相同，但整个标准尺寸的条码符号的高度低于EAN-13码0.33mm。 UPC-A 码左侧第一个数字字符为系统字符，最后一个字符

17、是校验字符，它们分别放在起始符与终止符的外侧，并且，表示系统字符与校验字符的条码符号的条长与表示起始符与终止符的条码字符的条长相等。 (4)UPC-E码 左侧第一个字符为编码系统字符，只能取数值0， 其终止符与UPC-A码不同。 3、ITF条码 用于储运单元的条码符号，是以两个字符为单位进行编码，其中一个字符以条编码，另一个字符以空编码，每个字符有三个窄单元和两个宽单元组成，两个字符的条空相互交叉组合在一起。其的放大系数为0.6251.2，保护框宽度为4.8mm，放大系数为1时，其窄单元宽度为1.016mm，宽单元宽度为2.540mm， 两个相邻数字中心线之间的距离为4.57mm. 5 4、U

18、CC/EAN-128码 (1)简介:UCC/EAN-128码是唯一能够表示应用标识的条码符号，它是一种连续型、非定长、有含义的高密度代码。 (2)特点:是由一组平行的条和空组成的长方形图案。每个字符由3个条和3个空共11个模块组成，终止符由4个条和3个空共13个模块组成。双字符起始符，即START A(BC)+FNC1。符号校验符不属于条码字符的一部分。符号可从左右两个方向阅读。编码字符可从332位(含应用标识符)。 (3)编码规则 (4)辅助字符:9个辅助字符START A(B、C)、SHIFT、CODE A(B、C)、STOP、FCN1 (5)条码符号 校验符:不属于数据字符的一部分，不以

19、人眼可读的形式标出。其计算方法如下: 从起始符开始，赋予每个字符一个加权因子。从起始符开始，每个字符的值乘以加权因子。 将上一步的积相加。将上一步的结果除以103，余数为校验符的值。 2.2.2二维条码 1、二维条码简介 由于条码技术具有输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强等优点，因此在各行业得到了广泛应用。但随着应用领域的不断扩展，传统的一维条码渐渐表现出了它的局限:首先，使用一维条码，必须通过连接数据库的方式提取信息才能明确条码所表达的信息含意，因此在没有数据库或者不便联网的地方，一维条码的使用就受到了限制;其次，一维条码表达的只能为字母和数字，而不能表达汉字和图像，在一些需要应用汉字的

20、场合，一维条码便不能很好的满足要求;另外，在某些场合下，大信息容量的一维条码通常受到标签尺寸的限制，也给产品的包装和印刷带来了不便。 二维条码的诞生解决了一维条码不能解决的问题，它能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，不仅能在很小的面积内表达大量的信息，而且能够表达汉字和存储图像。二维条码的出现拓展了条码的应用领域，因此被许多不同的行业所采用。 2、二维条码分类 二维条码可分为行排式(堆积式)和矩阵式(棋盘式)两大类。 行排式 : Code 49、Code 16K、PDF417; 矩阵式:Codeone、Datamatrix、Maxicode、QR 3、常见的二维条码 6 (1)Code 49

21、码: 是一种多层、连续型、可变长度的条码符号。它由28层组成，可表示全部的128个ASCII字符，每层有18个条和17个空，层与层之间由一个层分隔条分开。 (2)C0de 16K码: 是一种多层、连续型、可变长度的条码符号。它可以表示ASCSII所有的128个字符及扩展ASCII字符。 (3)PDF(Portable Data File便捷数据文件)417码: 是一种多层、可变长度、具有高容量和纠错能力的二维码。它可以表示超过1100个字节、1800个ASCII字符或2700个数字的数据，可通过线性或二维成像设备识读。 (4)C0de one码: 是一种由成像设备识别的矩阵式二维码，条码符号中

22、包含可由快速线性探测器识别的图案，共有10个版本及14种尺寸 (5)Data Matrix码: 是矩阵式二维码。它有两种类型，即ECC000-140和ECC200。它可表示全部ASCII字符及扩展ASCII字符，最大数据容量为2335个文本字符，2116个数字或1556个字节。 (6)Maxicode码: 是一种固定长度的矩阵二维码。它有紧密相连的多行六边型模块和位于符号中央位置的定位图形组成，共有7种模式，可表示全部ASCII字符和扩展ASCII字符，最大数据容量为93个文本字符，138个数字。 7)QR码: 是日本电装公司在1994年向世界公布的快速响应矩阵码的简称。它可容纳大量信息，可表

23、7 示数字数据7089个字符，密度高，可对英文、数字、汉字进行编码，360度全方位高速阅读，即使损坏或污损也可读取，具有识读速度快、数据密度大、占用空间小的优势。 (8)汉信码: 是中国物品编码中心研制的具有自主知识产权的矩阵二维码，它具有汉字编码能力强、抗污损、抗畸变识读能力、识读速度快、信息密度高、纠错能力强、图形美观等优点，是一种十分适合在我国广泛应用的二维码。 (9)CM码:(紧密矩阵码) 是中国自主知识产权的一种高容量接触式识读的二维码，具有低误码率、编码信息广泛、支持用户自定义信息、支持隐形防伪印刷等优点。CM码长宽比可任意调整，具备18共8个纠错等级极大地提高了条码自身的纠错能力

24、，采用了先进的结构设计和数据压缩模式，其编码数据容量有了质的飞跃，在第6级纠错的情况下仍可达到32KB容量。 (10)GM码(网络矩阵码)(深圳矽威公司) 具有纠错能力强、污损容忍度极高、高抗形变能力、识读范围大、储存密度高等优点。目前，在电子商务、电子政务、物流、产业链及移动增值业务等方面广泛应用。 (11)龙贝码: 是目前中国拥有完全自主知识产权的二维码，它具有全方位同步信息、无剩余码字与剩余位、无版本限制、任意调节外形及长宽比、数据结构化压缩和编码、多种及多重语言系统、多重信息加密功能等优点。此外，还有极强的抗破损、抗污染能力，条码表面任意区域的污损，都不会影响数据信息的正确性。龙贝码广

25、泛应用于证照领域、物流领域、电子商务领域、国防军事领域、商品流通领域及公共安全领域等行业。 4、二维码的应用 手机二维码的应用 手机与二维码相结合的机理是:信息存储在二维码中，由手机通过摄像头或者彩信的方式获取。之后根据不同的用途，或者由外置的条码阅读设备读取手机屏幕上显示的二维码，或者通过手机本身的解码器获得相关的信息，最后再根据不同目的和程序完成后续应用。 2.3 编码基础理论与代码 2.3.1 编码基础理论 1、编码的定义:将事物或概念赋予一定规律性的易于人或机器识别和处理的符号、图形、颜色、缩简的文字等。编码是人们统一认识、统一观点、交换信息的一种技术手段。编码的目的在于提高信息处理的

26、效率。 编码对于不同的自动识别技术各不相同，包括对识别对象(物品)的编码与识别过程的编码 8 2、物品编码:是指用一组有序的符号(数字、字母或其他符号)组合来标识不同类目物品的过程。这组有序的符号组合成为物品代码。物品编码按编码的作用可分为 (1)物品分类编码:是指从宏观上根据物品的特性在整体中的地位和作用对物品进行分层划分的编码，用于信息处理和信息交换。 (2)物品标识编码:是指对某一个、某一批次或某一品类物品分配的惟一性的编码，一般作为查询或索引中的数据库关键词。 (3)物品属性编码:物品属性编码可分为固有属性编码和可变属性编码。 物品固有属性编码是指对物品本身的固有特性进行描述的编码，物

27、品的固有特性在一段时间内是相对不变的，与物品的流动和交易等是不相关的。 物品可变属性编码是指随着物品在供应链中的流动和交易(如位置等)的变化而变化的编码。 3、信息分类与编码的基本原则和方法 (1)信息分类 信息是指具有一定含义的事物或概念。信息分类是根据信息内容的属性或特征，将信息按一定的原则和方法进行区分和归类，并建立起一定的分类体系和排列顺序。 信息分类有两个要素:一是分类对象，二是分类依据。 (2)信息分类的基本原则 科学性:进行信息分类时，应选择分类对象最稳定的本质属性或特征作为分类的基础和依据。 系统性:将选定的分类对象的属性或特征按一定的排列顺序以予系统化，并形成一个科学合理的分

28、类体系。 可扩展性。是指分类应满足事物不断发展变化的需要。 兼容性。是指在分类方法和分类项的设置上，应尽量与有关的标准协调一致，至少能够做到信息系统之间可以进行数据交换。 综合实用性。 (3)信息编码的基本原则 惟一性:编码必须惟一表示他所表示的对象或对象集合。 合理性:代码结构应与分类体系相适应。 可扩展性:代码应留有适当的后备容量，以便适应不断扩充的需要。 简明性:代码结构应尽量简单，长度尽量短，以便节省机器的存储空间和减少代码的差错率。 适用性:代码应尽可能反映编码对象的特点，适用于不同的相关性领域，支持系统集成。 规范性:在一个信息分类编码标准中，代码的类型、结构以及编写格式应统一。

29、含义性:代码具有最大可能的含义。 稳定性:尽可能保持代码系统的相对稳定。 识别性:代码尽可能反映分类编码对象的特点，以帮助记忆，并便于各类用户的了解和使用。 可操作性:代码尽可能方便操作员的工作，减少机器的处理时间 (4)信息编码的基本方法 数字编码:用一组阿拉伯数字表示的代码。 字母编码:用一个或若干个字母对物品进行编码。 数字字母混合编码:是采用数字和字母混合编排来对物品进行编码。 2.3.2 代码 1、代码的概念:是指用来表征客观事物的实体类别和属性的一个或一组易于计算机识别和处理的特定符号，它可以是字符、数字、某些特殊符号或它们的组合。 代码的表现形式一般有数字型、字母型和数字字母混合

30、型三种 2、代码的功能 (1)标识惟一性 (2)分类功能 (3)排序功能 (4)特定含义 9 (5)可提高处理的效率和精度 (6)提高数据一致性 (7)人机交互语言 4、代码的种类及其应用 5、代码的校验 EAN/UPC码校验位的计算方法: (1)对代码本体的每一位加权求和。代码本位奇数位乘1，偶数位乘3然后相加 (2)以模除和得余数 R=mod(M) R表示余数，M表示模数，M=10 (3)模减余数得校验位 C=M-R 2.3.3、EAN?UCC系统的编码体系 1、 EAN?UCC系统的编码体系: 2、贸易项目的编码结构(有四种) EAN/UCC-8、UCC12、EAN/UCC-13和 EA

31、N/UCC-14。 3、贸易项目的符号表示 (1)指示符。只在EAN/UCC-14中使用，其赋值区间为19，其中18用于定量贸易项目，9用于变量贸易项目。 (2)厂商识别代码。前23位为EAN/UCC前缀码，是EAN和UCC分配给成员组织的代码(中国为690695)，跟随前缀码之后的厂商代码是由EAN成员组织或UCC分配的，前缀码和厂商代码组成了厂商识别代码。 (3)项目代码。项目代码由16位数字组成，是无含义代码。 (4)校验码。校验码是GTIN最右端的末位数，是通过代码中的其他所有数字计算得出。 4、EAN?UCC系统中的条码符号(有三种) EAN/UPC码(用于零售商品的标识) ITF-14码(用于非零售贸易项目标识) UCC/EAN-128码(用于仓储或运输等环节中的物流单元，是唯一用于表示附加信息的条码符号) 5、附加属性代码 EAN?UCC系统附加信息编码以确定的格式、明确的含义表示与具体产品或服务相关的附加信息。附加信息编码由应用标识符(AI)指示附加信息编码的含义及格式每项附加信息编码由“应用标识符(AI)+附加信息代码”组成。 (5)GTIN的使用 a.不管哪个国家(或地区)均适用。 b.用于产品目录、产品清单、价目