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1、物联网感知层之,范东琦,自动识别技术,物联网三层架构,1、条码识别技术 2、语音识别技术 3、生物特征识别技术 4、磁识别和IC卡技术,1、条码识别技术 2、语音识别技术 3、生物特征识别技术 4、磁识别和IC卡技术,一维条码技术,20世纪20年代 约翰科芒德（John Kermode） 对邮政单据实现自动分检,发展历史,在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址,随着零售业和消费市场的飞速扩大和发展，也促进了条码标签业务的增长。早在上个世纪70年代，条码已经在全球零售业得到了小范围的应用，而现如今，条码和自动识别系统和数据采集技术依然在全球范围发挥着至关重要的作用。,发展前景,实际上，在
2、全球范围内，每天需要运用到条码扫描的次数已经超过上亿次，其应用范围也涉及到各个领域和行业，其中包括物流、仓储，图书馆，银行，pos收银系统，医疗卫生、零售商品、服装、食品服务以及高科技电子产品等等，而目 前仍然会在每天都在一些新增加的项目上持续的用到条码应用领域。,发展前景,基本概念,一维条码条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则（码制）编制成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符,条形码是一组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条图形常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）组成的。,一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据
3、符、终止符、静区（后）。,唯一性：同种规格同种产品对应同一个产品代码，同种产品不同规格应对应不同的产品代码。根据产品的不同性质，如：重量、包装、规格、气味、颜色、形状等等，赋予不同的商品代码。 永久性：产品代码一经分配，就不再更改，并且是终身的。当此种产品不再生产时，其对应的产品代码只能搁置起来，不得重复起用再分配给其它的商品。 无含义：为了保证代码有足够的容量以适应产品频繁的更新换代的需要，最好采用无含义的顺序码。,编码规则,UPC码是美国统一代码委员会制定的一种商品用条码，主要用于美国和加拿大地区，我们在美国进口的商品上可以看到。 UPC码(Universal Product Code)是
4、最早大规模应用的条码，其特性是一种长度固定、连续性的条码，目前主要在美国和加拿大使用，由于其应用范围广泛，故又被称万用条码。 UPC码仅可用来表示数字，故其字码集为数字09。,UPC码,EAN码是国际物品编码协会制定的一种商品用条码，通用于全世界。EAN码符号有标准版（EAN-13）和缩短版（EAN-8）两种标准版表示13位数字，又称为EAN13码，缩短版表示8位数字，又称EAN8。 EAN码(英文全称：European Article Number）由前缀码、厂商识别码、商品项目代码和校验码组成。,EAN码,厂商识别码、商品项目代码和校验码,几种码制,条形码校验码,校验码用来防止条码被误读，
5、如果读出的条码数据与其应对应的校验码不匹配，则系统将认为你的条码有问题。,条形码校验码公式： 1、首先，把条形码从右往左依次编序号为1,2,3,4 2、从序号二开始把所有奇数序号位上的数相加求和，用求出的和乘3、再把所有偶数序号上的数相加求和，用求出的和加上刚才奇数序号上的数的和乘3的积，然后得出和。 4、再用大于或等于这个和的最小的10的倍数减去这个和，就得出校验码。,举个例子： 此条形码为：977167121601X（X为校验码）。,1.1+6+2+7+1+7=24 2.243=72 3.0+1+1+6+7+9=24 4.72+24=96 5.100-96=4 所以最后校验码X=4。此条形
6、码为9771671216014,识别原理,由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光,为了阅读出条形码所代表的信息，需要一套条形码识别系统，它由条形码扫描器、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成。,当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后，照射到黑白相间的条形码上时，反射光经凸透镜2聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路，整形电路把模拟信号转化成数字电信号，再经译码接口电路译成数字字符信息。,白条、黑条的宽度不同，相应的电信号
7、持续时间长短也不同但是，由光电转换器输出的与条形码的条和空相应的电信号一般仅10mV左右，不能直接使用，因而先要将光电转换器输出的电信号送放大器放大放大后的电信号仍然是一个模拟电信号，为了避免由条形码中的疵点和污点导致错误信号，在放大电路后需加一整形电路，把模拟信号转换成数字电信号，以便计算机系统能准确判读。,整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向；通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别出条和空的数目通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度这样便得到了被辩读的条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制，根据码制所对
8、应的编码规则，便可将条形符号换成相应的数字、字符信息，通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条形码辨读的全过程。,二维码技术,二维码是一种比一维码更高级的条码格式。一维码只能在一个方向（一般是水平方向）上表达信息，而二维码在水平和垂直方向都可以存储信息。一维码只能由数字和字母组成，而二维码能存储汉字、数字和图片等信息，因此二维码的应用领域要广得多。,一位科幻小说作家艾萨克阿西莫夫（Isaac Azimov）在他的赤裸的太阳（The Naked Sun）一书中讲述了使用信息编码的新方法实现自动识别的事例。那时人们觉得此书中的条形码符号看上去象是一个方格子的棋盘，但是今天的条形码专
9、业人士马上会意识到这是一个二维矩阵条形码符号。,发展历史,二维码的起源是日本，原本是Denso Wave公司为了追踪汽车零部件而设计的一种条码。,二维条码/二维码（英文名：QR Code) 是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的。 在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相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自动识读以实现信息自动处理。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化等特点。,工作原理,智能手机和平板电脑的普及应用催生了之前并不被看好的二维码
10、应用，大家竞相投入大量资源进行技术研发。 二维码的应用，似乎一夜之间渗透到我们生活的方方面面，地铁广告、报纸、火车票、飞机票、快餐店、电影院、团购网站以及各类商品外包装上。作为物联网浪潮产业中的一个环节，二维码的应用从未这么受到关注，有专家甚至预测，将在两三年内形成上千亿的市场空间。 随着国内物联网产业的蓬勃发展，相信更多的二维码技术应用解决方案被开发出来，应用到各行各业的日常经营生活中来，届时，二维码成为移动互联网入口真正成为现实。,发展应用,1、条码识别技术 2、语音识别技术 3、生物特征识别技术 4、磁识别和IC卡技术,语音识别的由来其实是和计算机的发展同步的。早在 1952 年，贝尔实
11、验室的 Davis 等人成功研究出世界上第一个能识别 10 个英文数字发音的实验系统。大规模的语音识别研究是始于上世纪 70 年代，此后，语音识别技术在孤立词和小词汇量句子的识别方面取得突破。,就像一头隐藏在野马群之中的隐形大象，语音技术前进的步伐比较缓慢，尤其相对于过去几十年都处在高速发展状态的计算机行业而言，我们很容易忽视这些变化：在多年前，IBM 的语音识别软件在 PC 上就有不错的识别率了，而微软名为 Tellme 的项目也持续多年。两年前更新的腾讯 QQ2011 版就开始支持语音输入。,语音识别技术，其目标是将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符
12、序列。与说话人识别及说话人确认不同，后者尝试识别或确认发出语音的说话人而非其中所包含的词汇内容。,语音识别技术的应用包括语音拨号、语音导航、室内设备控制、语音文档检索、简单的听写数据录入等。语音识别技术与其他自然语言处理技术如机器翻译及语音合成技术相结合，可以构建出更加复杂的应用，例如语音到语音的翻译。 语音识别技术所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等。,一般来说,语音识别的方法有三种： 基于声道模型和语音知识的方法：该方法起步较早，在语音识别技术提出的开始，就有了这方面的研究，但由于其模型及语音知识过于复杂，现阶段没有达到实用的阶段 模板匹配
13、的方法：方法发展比较成熟，目前已达到了实用阶段。在模板匹配方法中，要经过四个步骤：特征提取、模板训练、模板分类、判决。 人工神经网络的方法：利用人工神经网络的方法是80年代末期提出的一种新的语音识别方法。由于存在训练、识别时间太长的缺点，目前仍处于实验探索阶段。 。,一个完整的基于统计的语音识别系统： (1)语音信号预处理与特征提取; (2)声学模型与模式匹配; (3)语言模型与语言处理。,对于语音识别操控技术的下一阶段发展，搜狗 CEO 王小川曾表示，需要几个方面的配合： 一是对自然语言理解，归纳为“懂”； 二是在人机交互的过程中，需要反问确认来降低误差，这个过程称为“问”； 三是人机交互还
14、需要根据上下文进行判断和推测，这可以理解为“猜”； 除此之外，整个软件系统还需要具备持续的学习能力和良好的扩展能力。,1、条码识别技术 2、语音识别技术 3、生物特征识别技术 4、磁识别和IC卡技术,在当今信息化时代，如何准确鉴定一个人的身份、保护信息安全，已成为一个必须解决的关键社会问题。传统的身份认证由于极易伪造和丢失，越来越难以满足社会的需求，目前最为便捷与安全的解决方案无疑就是生物识别技术。它不但简洁快速，而且利用它进行身份的认定，安全、可靠、准确。同时更易于配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。由于其广阔的应用前景、巨大的社会效益和经济效益，已引起各国的广泛关注和高度重
15、视。 每个个体都有唯一的可以测量或可自动识别和验证的生理特性或行为方式，即生物特征。它可划分为生理特征（如指纹、面像、虹膜、掌纹等）和行为特征（如步态、声音、笔迹等）。生物识别就是依据每个个体之间独一无二的生物特征对其进行识别与身份的认证。他的主要内容是生物识别技术和生物识别系统,生物识别技术（Biometric Identification Technology）是指利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。更具体一点，生物特征识别技术就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性和行为特征来进行个人身份的鉴定。 生物识别系统是对生物特征进行
16、取样，提取其唯一的特征并且转化成数字代码，并进一步将这些代码组合而成的特征模板。人们同识别系统交互进行身份认证时，识别系统获取其特征并与数据可中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或拒绝该人。,基本定义,指纹识别,从实用角度看，指纹识别是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。因为指纹具有各不相同、终生基本不变的特点，且目前的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正逐步应用于民用市场。 指纹识别的处理流程： 通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。,指纹识别系统,指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。,指纹图像获取：通过专门的指纹采集仪可以采集指纹图像。指纹采集仪用到的指纹传感器按采集方式主要分为划擦式和按压式两种，按信号采集原理目前有光学式、压敏式、电容式、电感式、热敏式和超声波式等。另外，也
