自动识别技术与RFID 陈波

内容 1 自动识别技术 2 RFID的历史和现状 3 RFID技术分析 4 RFID标签冲突* 5 RFID和物联网 自动识别技术是模式识别理论的典型应用，选取不同的特征产生了多样的自动识别技术。

光符号识别&语音识别 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 光学字符识别（Optical Character Recognition，OCR），是模式识别（Pattern Recognition，PR）的一种技术，目的是要使计算机知道它到底看到了什么，尤其是文字资料。OCR技术能使设备通过光学机制识别字符。 语音识别研究如何采用数字信号处理技术自动提取及决定语言信号中最基本有意义的信息，同时也包括利用音律特征等个人特征识别说话人。

虹膜识别：合适的生物特征 虹膜识别是当前应用最方便精确的生物识别技术，虹膜的高度独特性和稳定性是其用于身份鉴别的基础。 虹膜识别的特点： 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 虹膜识别是当前应用最方便精确的生物识别技术，虹膜的高度独特性和稳定性是其用于身份鉴别的基础。 虹膜识别的特点： 生物活性: 虹膜处在巩膜的保护下，生物活性强。 非接触性: 从无需用户接触设备,对人身没有侵犯。 唯一性: 形态完全相同虹膜的可能性低于其他组织。 稳定性: 虹膜定型后终身不变，一般疾病不会对虹膜组织造成损伤。 防伪性: 不可能在对视觉无严重影响的情况下用外科手术改变虹膜特征。

指纹识别技术 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 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。

指纹特征有哪些（总体特征）？ 模式区：指纹上包含总体特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的 纹数：模式区内指纹纹路的数量。 纹型：三种基本纹型包括：环型、弓型和螺旋型 三角点：位于从核心点开始的第一个分叉点或断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、转折点、或者指向这些奇异点。

IC卡技术 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 IC卡（Integrated Circuit Card），即“集成电路卡”在日常生活中已随处可见。实际上是一种数据存储系统，如有必要还可附加计算能力。 一个标准的IC卡应用系统通常包括：IC卡、IC卡接口设备（IC卡读写器）、PC，较大的系统还包括通信网络和主计算机等，如图所示。

IC卡：基本组成 IC卡：由持卡人掌管，记录持卡人特征代码、文件资料的便携式信息载体。 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 IC卡：由持卡人掌管，记录持卡人特征代码、文件资料的便携式信息载体。 接口设备：即IC卡读写器，是卡与PC信息交换的桥梁，且常是IC卡的能量来源。核心为可靠的工业控制单片机，如Intel的51系列等。 PC：系统的核心，完成信息处理、报表生成输出和指令发放、系统监控管理以及卡的发行与挂失、黑名单的建立等。 网络与计算机：通常用于金融服务等较大的系统。

IC卡：分类 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码

IC卡：按芯片分类 （1）存储器卡。存储器卡卡内嵌入的芯片为存储器芯片，这些芯片多为通用E2PROM（或Flash Memory）；无安全逻辑，可对片内信息不受限制地任意存取；卡片制造中也很少采取安全保护措施；不完全符合或支持ISO/IEC 7816国际标准，而多采用两线串行通信协议（I2C总线协议）或3线串行通信协议。 存储器卡功能简单，没有（或很少有）安全保护逻辑，但价格低廉，开发使用简便，存储容量增长迅猛，因此多用于某些内部信息无须保密或不允许加密（如急救卡）的场合。 特点：

IC卡：按芯片分类 （2）逻辑加密卡。逻辑加密卡由非易失性存储器和硬件加密逻辑构成，一般是专门为IC卡设计的芯片，具有安全控制逻辑，安全性能较好；同时采用ROM、PROM、E2PROM等存储技术；从芯片制造到交货，均采取较好的安全保护措施，如运输密码TC（Transport Card）的取用；支持ISO/IEC 7816国际标准。 逻辑加密卡有一定的安全保证，多用于有一定安全要求的场合，如保险卡、加油卡、驾驶卡、借书卡、IC卡电话和小额电子钱包等。 特点：

IC卡：按芯片分类 （3）CPU卡。CPU卡也称智能卡。CPU卡的硬件构成包括CPU、存储器（含RAM、ROM、E2PROM等）、卡与读写终端通信的I/O接口及加密运算协处理器CAU，ROM中则存放有COS（Chip Operation System，片内操作系统）。 计算能力高，存储容量大，应用灵活，适应性较强。 安全防伪能力强。不仅可验证卡和持卡人的合法性，且可鉴别读写终端，已成为一卡多用及对数据安全保密性特别敏感场合的最佳选择，如手机SIM卡等。 真正意义上的“智能卡”。 特点：

CPU卡：按交换界面分类 非接触式IC卡 接触式IC卡

条形码技术 条码技术是在计算机应用发展过程中，为消除数据录入的“瓶颈”问题而产生的，可以说是最“古老”的自动识别技术。 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 条码技术是在计算机应用发展过程中，为消除数据录入的“瓶颈”问题而产生的，可以说是最“古老”的自动识别技术。 条形码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记。当使用专门的条形码识别设备如手持式条码扫描器扫描这些条码时，条码中包含的信息就转化为计算机可识别的数据。 目前市场上常见的是一维条形码，信息量约几十位数据和字符；二维条形码相对复杂，但信息量可达几千字符。

条形码技术：一维条形码 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 一维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。普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。 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）。

一维条形码：译码原理 激光扫描仪通过一个激光二极管发出一束光线，照射到一个旋转的棱镜或来回摆动的镜子上，反射后的光线穿过阅读窗照射到条码表面，光线经过条或空的反射后返回阅读器，由一个镜子进行采集、聚焦，通过光电转换器转换成电信号，该信号将通过扫描期或终端上的译码软件进行译码。

条形码技术：二维条形码 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 二维码利用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）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。 二维码具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。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。

条形码技术：二维条形码 自动识别技术举例 光符号识别 语音识别 虹膜识别 指纹识别 IC卡 条形码 目前，世界上应用最多的二维条码符号有Aztec Code、PDF147、DataMatrix、QR Code、Code16K等。 Aztec Code PDF147 QR Code Code 16K DataMatrix

一维条形码与二维条形码的比较 一维条形码特点： 可直接显示内容为英文、数字、简单符号； 贮存数据不多，主要依靠计算机中的关联数据库： 保密性能不高； 损污后可读性差。 二维条形码特点： 可直接显示英文、中文、数字、符号、图型； 贮存数据量大，可存放1K字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库； 保密性高（可加密）， 安全级别最高时，损污50%仍可读取完整信息。

内容 2.1 自动识别技术 2.2 RFID的历史和现状 2.3 RFID技术分析 2.4 RFID标签冲突* 2.5 RFID和物联网

2.2 RFID的历史与现状 RFID是射频识别技术（Radio Frequency Identification）的英文缩写,利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。 它是上世纪90年代兴起的自动识别技术，首先在欧洲市场上得以使用，随后在世界范围内普及。 RFID较其它技术明显的优点是电子标签和阅读器无需接触便可完成识别。射频识别技术改变了条形码依靠"有形"的一维或二维几何图案来提供信息的方式，通过芯片来提供存储在其中的数量巨大的"无形"信息。

2.2 RFID的历史与现状

2.2 RFID的历史与现状 目前RFID技术应用己经处于全面推广的阶段。特别是对于IT业而言，RFID技术被视为IT业的下一个“金矿”。各大软硬件厂商包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在内的各家企业都对RFID技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研发经费，推出了各自的软件或硬件产品及系统应用解决方案。 在应用领域，以Wal-Mart，UPS，Gillette等为代表的众多企业已经开始全面使用RFID技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率、管理水平并为客户提供各种增值服务。

内容 2.1 自动识别技术 2.2 RFID的历史和现状 2.3 RFID技术分析 2.4 RFID标签冲突* 2.5 RFID和物联网

2.3 RFID技术分析 RFID系统由五个组件构成，包括：传送器、接收器、微处理器、天线、标签。传送器、接收器和微处理器通常都被封装在一起，又统称为阅读器(Reader)，所以工业界经常将RFID系统分为为阅读器、天线和标签三大组件，这三大组件一般都可由不同的生厂商生产。

2.3 RFID技术分析：阅读器 阅读器是RFID系统最重要也是最复杂的一个组件。因其工作模式一般是主动向标签询问标识信息，所以有时又被称为询问器（Interrogator）。下图显示不同类型的阅读器。阅读器可以通过标准网口、RS232串口或USB接口同主机相连，通过天线同RFID标签通信。有时为了方便，阅读器和天线以及智能终端设备会集成在一起形成可移动的手持式阅读器。

2.3 RFID技术分析：天线 天线同阅读器相连，用于在标签和阅读器之间传递射频信号。阅读器可以连接一个或多个天线，但每次使用时只能激活一个天线。RFID系统的工作频率从低频到微波，这使得天线与标签芯片之间的匹配问题变得很复杂。

2.3 RFID技术分析：标签 标签（Tag）是由耦合元件、芯片及微型天线组成，每个标签内部存有唯一的电子编码，附着在物体上，用来标识目标对象。标签进入RFID阅读器扫描场以后，接收到阅读器发出的射频信号，凭借感应电流获得的能量发送出存储在芯片中的电子编码（被动式标签），或者主动发送某一频率的信号（主动式标签）。

2.3 RFID技术分析：频率 RFID频率是RFID系统的一个很重要的参数指标，它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等因素。RFID典型的工作频率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作频率的不同，RFID系统集中在低频、高频和超高频三个区域

小结 内容回顾 对常见的自动识别方法和技术做了介绍，包括：光学符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术和RFID射频技术 重点讲述了RFID技术，包括RFID历史和现状、RFID技术剖析和RFID标签冲突问题。