自動(dòng)識(shí)別技術(shù)簡介
識(shí)別也稱為辨識(shí)，是指對(duì)不同事物差異的區(qū)分。自動(dòng)識(shí)別通常指采用機(jī)器進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)，其目的是提供個(gè)人、動(dòng)物、貨物、商品和圖文等信息。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)包括條形碼、生物特征識(shí)別、射頻識(shí)別等。
一、條形碼
1. 條形碼的概念
條形碼（條碼）是由一組按照一定規(guī)則排列的條、空和相應(yīng)的數(shù)字組成，用以表示一定信息的圖形標(biāo)識(shí)符。這種利用條、空組成的數(shù)據(jù)編碼可以供機(jī)器識(shí)讀，而且很容易譯成二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)，如圖4-1所示，這些條和空有各種不同的組合方式，構(gòu)成不同的圖形符號(hào)，即各種符號(hào)體系（也稱為碼制），適用于不同的應(yīng)用場合。
條形碼種類很多，常見的大約有20多種碼制，其中包括Code39碼、Codabar碼、Code25碼、UPC-A碼、EAN-13碼、中國郵政碼、ISBN碼、ISSN碼等一維碼，以及PDF417等二維碼。條形碼可以用來標(biāo)注物品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號(hào)、郵件起止地點(diǎn)、類別、日期等許多信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。條形碼在全球的推廣加快了全球流通領(lǐng)域信息化、現(xiàn)代物流及電子商務(wù)的發(fā)展進(jìn)程，提升了整個(gè)供應(yīng)鏈的效率，為全球經(jīng)濟(jì)及信息化的發(fā)展起到了舉足輕重的推動(dòng)作用。
2. 條形碼的工作原理
將條形碼轉(zhuǎn)換成有意義的信息需要經(jīng)歷掃描和譯碼兩個(gè)過程。根據(jù)工作原理的差異，掃描器可以分為光筆、CCD、激光三種。當(dāng)條形碼掃描器光源發(fā)出的光在條形碼上反射后，反射光照射到條形碼掃描器內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換器上，光電轉(zhuǎn)換器根據(jù)反射光信號(hào)強(qiáng)弱的不同，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。電信號(hào)輸出到條形碼掃描器的放大電路增強(qiáng)信號(hào)之后，再送到整形電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，根據(jù)條和空的寬度不同，相應(yīng)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)持續(xù)時(shí)間長短也不同。然后譯碼器通過測量脈沖數(shù)字電信號(hào)0和1的數(shù)目來判別條和空的數(shù)目，通過測量0和1信號(hào)連續(xù)的個(gè)數(shù)來判別條和空的寬度。但此時(shí)所得到的數(shù)據(jù)仍然是雜亂無章的，要知道條形碼所包含的信息，還需根據(jù)對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)則（如Code39碼、Codabar碼等），將條形符號(hào)換成相應(yīng)的數(shù)字和字符信息。最后，這些信息由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，物品的詳細(xì)信息就可以被識(shí)別了。
3. 條形碼的優(yōu)缺點(diǎn)
條形碼具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1、條形碼易于制作，對(duì)印制設(shè)備和材料無特殊要求，成本低廉，易于推廣；
2、條形碼采用激光讀取信息，數(shù)據(jù)輸入速度快，識(shí)別可靠準(zhǔn)確；
3、識(shí)別設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，無須專門訓(xùn)練。
但條形碼也存在如下缺點(diǎn)。
1、條形碼必須對(duì)著掃描儀才能成功讀取讀取條形碼信息；
2、如果印有條形碼的橫條或者標(biāo)簽被撕裂、無損或者脫落，就無法識(shí)別這些商品；
3、條形碼只能識(shí)別制造商和產(chǎn)品類別，而不是某一件具體唯一的商品。例如，某品牌某系列的純牛奶盒上的條形碼都是相同的，無法通過條形碼來辨別哪一盒牛奶將過保質(zhì)期。
二、生物特征識(shí)別技術(shù)
生物特征識(shí)別技術(shù)主要是指通過人的生理特征和行為特征對(duì)其身份進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)，它是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)圖像處理和模式識(shí)別等學(xué)科的發(fā)展而逐步形成的一種獨(dú)特的技術(shù)，通常有語音識(shí)別、指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別等。
1. 語音識(shí)別
語音識(shí)別作為一個(gè)跨學(xué)科的技術(shù)，是在人們幾個(gè)世紀(jì)以來對(duì)語言學(xué)、聲學(xué)、生理學(xué)和自動(dòng)機(jī)理論研究的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。
語音識(shí)別的原理是：將說話人的聲音變成數(shù)字信號(hào)，將其聲音特征與已存儲(chǔ)的某說話人的參考語音進(jìn)行比較，以確定這段話是否為已存儲(chǔ)語音信息的某個(gè)人的聲音，借此證實(shí)說話人的身份。
2. 指紋識(shí)別
指紋識(shí)別在各類生物識(shí)別方法中是應(yīng)用較早的。人類手指上的條狀紋路通常由交替出現(xiàn)的寬度大致相同的脊和谷組成，指紋識(shí)別技術(shù)通過分析指紋的全局和局部特征，從中抽取特征值進(jìn)行比對(duì)識(shí)別。
目前，指紋采集與比對(duì)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，數(shù)字信號(hào)處理器的發(fā)展也促進(jìn)了指紋識(shí)別技術(shù)的迅速發(fā)展。
3. 人臉識(shí)別
人臉識(shí)別認(rèn)證是通過將已經(jīng)存儲(chǔ)的人臉圖像與人的面部特點(diǎn)和表情的分析比較，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目的。因?yàn)槿四樧R(shí)別非侵犯性好、安全性高、應(yīng)用環(huán)境廣泛等特性，在身份認(rèn)證方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢?；谌四樧R(shí)別的身份認(rèn)證系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要有：可有效防止冒名頂替行為，由于活體身份認(rèn)證，不是對(duì)應(yīng)人員則無法通過身份認(rèn)證；提高身份認(rèn)證準(zhǔn)確性，驗(yàn)證時(shí)間小于1 s，人臉識(shí)別認(rèn)假率可低于0.001%。
三、射頻識(shí)別（RFID）
1. 射頻識(shí)別概念
射頻識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別信息存儲(chǔ)在電子載體（標(biāo)簽）之中，通過無線電波實(shí)現(xiàn)非接觸的識(shí)別過程。RFID系統(tǒng)以電子標(biāo)簽來標(biāo)識(shí)某個(gè)物體，電子標(biāo)簽的天線通過電磁場將物體的數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的讀寫器，讀寫器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，然后將得到的數(shù)據(jù)遞交給后端的計(jì)算機(jī)（PC）。一種典型的物聯(lián)網(wǎng)RFID結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，其中最主要的部分包括電子標(biāo)簽和讀寫器（電子標(biāo)簽和讀寫器都附帶有天線）。
2. 射頻識(shí)別發(fā)展歷程
RFID在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間。在1942年的一次戰(zhàn)役，德軍占領(lǐng)的法國海岸線離英國只有25英里，英國空軍為了識(shí)別返航的飛機(jī)，就在盟軍的飛機(jī)上裝備了一個(gè)無線電收發(fā)器。當(dāng)控制塔上的探詢器向返航的飛機(jī)發(fā)射一個(gè)詢問信號(hào)后，飛機(jī)上的收發(fā)器收到這個(gè)信號(hào)后，回傳一個(gè)信號(hào)給探詢器，探詢器根據(jù)接收到的回傳信號(hào)來識(shí)別敵我。這是有記錄的第一個(gè)RFID識(shí)別系統(tǒng)。
到了20世紀(jì)70年代末期，美國政府通過Los Alamos科學(xué)實(shí)驗(yàn)室將RFID技術(shù)推廣到民用領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代，美國和歐洲的幾家公司開始生產(chǎn)電子標(biāo)簽。RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，從門禁管制、牲畜管理，到物流管理，皆可見其蹤跡。20世紀(jì)90年代末，隨著RFID應(yīng)用的擴(kuò)大，為保證不同RFID設(shè)備和系統(tǒng)相互兼容，人們開始認(rèn)識(shí)到建立一個(gè)統(tǒng)一的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要性，EPCGlobal就應(yīng)運(yùn)而生了。進(jìn)入21世紀(jì)，RFID標(biāo)準(zhǔn)初步形成，極大地推動(dòng)了RFID的研究和應(yīng)用。
RFID系統(tǒng)在識(shí)別的基礎(chǔ)上可以完成收費(fèi)、顯示、控制、信息傳輸、數(shù)據(jù)整合、存儲(chǔ)和挖掘等功能，因此RFID應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，而且每種應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)都會(huì)形成一個(gè)龐大的市場。目前，RFID在票務(wù)系統(tǒng)、收費(fèi)卡、城市交通管理、安檢門禁、物流、食品安全追溯、礦井生產(chǎn)安全、防盜、防偽、證件、生產(chǎn)自動(dòng)化、商業(yè)供應(yīng)鏈等眾多領(lǐng)域獲得了廣泛重視和應(yīng)用。
3. 射頻識(shí)別的優(yōu)勢
在RFID實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在待識(shí)別物體的表面，其中保存著約定格式的電子數(shù)據(jù)。讀寫器可非接觸地讀取并識(shí)別標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼信息，被讀寫器讀取并解碼后送至電腦主機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理。可見，RFID系統(tǒng)將電子標(biāo)簽附在商品上，顯示出了比條形碼更大的優(yōu)勢。
1、RFID可以識(shí)別單個(gè)非常具體的物體，而條形碼僅能夠識(shí)別物體的類別。例如，條形碼可以識(shí)別這是某品牌的瓶裝白酒，但是不能分出是哪一瓶。
2、RFID采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼是靠激光來讀取外部數(shù)據(jù)的。
3、RFID可以同時(shí)對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)別（即具有防碰撞能力），而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀取。
4、RFID的電子標(biāo)簽可存儲(chǔ)的信息量大，并可進(jìn)行多次改寫。
5、RFID易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境，對(duì)于商品貨物而言，可構(gòu)建所謂的物
