自动识别技术
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光笔条形 码扫描器
手持式CCD 条形码扫描 器
固定激光CCD 条形码扫描器
手持式激光 条形码扫描 器
固定式激光 条形码扫描 器
基于安卓平台的手 机条形码扫描器
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
1.二维码
二维码（Bar-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，具有一定 的校验功能，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。
• 一个完整的条形码的组成次序为： 静区（前，左侧空白区）、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， 右侧空白区）。同时，下侧附有供 人识别的字符。
3.2 条形码技术 条形码符号的应用
条形码具有可靠准确、数据输入速度快、经济便宜、 灵活实用、自由度大、设备简单等优越性。
3.2 条形码技术 EAN-13条码的构成
条形码图案实例分成5个部分，从左至右分别为：起始部分、第一数据 部分、中间部分、第二数据部分和结束部分。
① 起始部分：由 11 条线组成，从左至右分别是 8 条 白线、一条黑线、一条白线和一条黑线。 ② 第一数据部分：由42条线组成，是按照一定的算 法形成的，包含了左侧数据符（ d1 ～ d6 ）数字的信 息。 ③ 中间部分：由 5 条线组成，从左到右依次是白线、 黑线、白线、黑线、白线。 ④ 第二数据部分：由42条线组成，是按照一定的算 法形成的，包含了右侧数据符（ d7～d12）数字的信 息。 ⑤ 结尾部分：由11条线组成，从左至右分别是一条 黑线、一条白线和一条黑线、8 条白线。
3.2 条形码技术
PDF 417 符号结构
417 条形码符号是一个多行结构，符号的顶部和底部为空白 区，上下空白区之间为多行结构，每行数据符号字符数相同，行 与行左右对齐直接衔接。其最小行数为3，最大行数为90。
a-为左空白区；b-为起始符；c-为左行指示符号字符；d-为 1～30 个数据符号字符；e-为右行指示符号字符；f-为终止 符；g-为右空白区。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码的生产方法
EAN-13条形码的生成：
① 由d0根据表3-1产生和d1～d6匹配的字母码，该字母码由6 个字 母组成，字母限于A 和B。 ② 将d1～d6和d0产生的字母码按位进行搭配，来产生一个数字-字 母匹配对，并通过查表3-2 生成条形码的第一数据部分。 ③ 将d7～d12和C进行搭配，并通过查表3-2 生成条形码的第二数据 部分。 ④ 按照两部分数据绘制条形码：1 对应黑线，0 对应白线。
一维条形码技术己被广泛应用于商业、邮政、图书管理、
仓储、工业生产过程控制、交通等领域。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码的分类
• 条形码的分类方法有很多种，主要依据条形码 的编码结构和条形码的性质进行分类。 • 按条形码的长度，分为定长和非定长条形码； • 按排列方式，分为连续型和非连续型条形码； • 按校验方式，分为自校验码和非自校验条形码；
• 按照应用，分为一维条形码和二维条形码；
• 按应用场合，分为金属条形码、荧光条形码。
3.2 条形码技术
条形码的分类----按码制分类
• 一维条形码常见的大概有二十多种码制，其中包括：Code39码（标准 39码）、Codebar码（库德巴码）、Code25码（标准25码）、ITF25码 （交叉25码）、Matrix25码（矩阵25码）、UPC-A码、UPC-E码、EAN13码（EAN-13国际商品条形码）、EAN-8码（EAN-8国际商品条形码）、 中国邮政码（矩阵25码的一种变体）、Code-B码、MSI码、、Code11码、 Code93码、ISBN码、ISSN码、Code128码（Code128码，包括EAN128 码）、Code39EMS（EMS专用的39码）等 • 二维条形码有数据矩阵码(Data Matrix), Maxi码(Maxi Code), Aztec 码, 快速响应码 , Vericode码, PDF417码, Ultracode码, Code 49码 等。
由特定的条、空组合而成的表示信息的基本单位。 ② 码字（codeword）：符号字符的值。 ③ 簇（cluster）：构成417 条形码符号字符集的与码
字集对应的相互独立的子集。
④ 全 球 标 记 标 识 符 （ Global Label Identifier ， GLI）：对数据流的一种特定解释的标识。 ⑤ 拒读错误或删除错误（rejection error）：在确定 位置上的符号字符的丢失或不可译码。 ⑥ 替代错误或随机错误（ substitution error ）：在 随机位置上的符号字符的错误译码。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码的分类----按维数分类
按维数条形码可分为一维条形码、二维条形码、多维条形 码等。
• 一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息， 而在垂直方向则不表达任何信息； • 一维条形码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率； • 一维条形码存在数据容量较小（30个字符左右）、只能包含 字母和数字、条形码尺寸相对较大（空间利用率较低）、条
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
PDF条形码编码方法
PDF417 条形码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实 现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带，并可用机器 自动识读的理想手段。 PDF417 条形码的相关定义、结构、尺寸及技术要求的定义如下：
① 符号字符（ symbol character ）：条形码符号中，
形码遭到损坏后便不能阅读等。
• 二维条形码在平面的横向和纵向上都能表示信息，与一位条形码 比较，二维码所携带的信息量和细心密度都提高了几倍； • 二维条形码可表示图像、文字、甚至声音。
3.2 条形码技术
条形码的编码方法
条码的编码方法有两种：宽度调节法和模块组合法。
宽度调节法是指条码中条与空的宽窄设置不同，用宽单 元表示二进制的“1”，而用窄单元表示二进制的“0”，宽
一维条码与二维条码面积比较
可恢复的损伤的二维码
3.2 条形码技术
条形码的生产方法--续
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码识读原理
条形码识别系统由条形码扫描器、放大整形电路、译码接口 电路和计算机系统等部分组成。
1. 条形码扫描器光源发出的光经凸透 镜1后，照射到黑白相间的条形码 上时，反射光经凸透镜2照射到光 电转换器上，光电转换器转换成相 应的电信号输出到放大整形电路。
第三章 自动识别技术
魏旻 重庆邮电大学 自动化学院
第3章 自动识别技术
主要内容: 3.1 自动识别技术概述
3.2 条形码技术 3.3 射频识别技术
3.4 机器视觉识别技术
3.5 生物识别技术
第3章 自动识别技术
学习要求
知识要点 自动识别技术 能力要求 (1) 掌握自动识别技术的定义 (2) 了解自动识别技术的分类方法 (1) 掌握一维条形码、二维条形码的结构特点及识 读原理 (2) 理解EAN、PDF417条形码编码方法 (3) 了解二维码的优点 (1) 掌握射频识别的基本原理与系统组成 (2) 了解EPC规范与编码方法 (3) 了解RFID的应用 机器视觉系统 (1) 理解机器视觉系统的类别与基本原理 (2) 了解机器视觉系统的典型结构 (1) 掌握生物识别技术的基本概念 (2) 了解指纹、声纹、人脸及手掌静脉识别的基本 原理
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
二维码--基本原理
快速响应（Quick-Response，QR）码基本结构 位置探测图形、位置探测图形 分隔符、定位图形：用于对二 维码的定位，对每个QR码来说， 位置都是固定存在的，只是大 小规格会有所差异。 校正图形：规格确定，校正图 形的数量和位置也就确定了。 格式信息：表示改二维码的纠 错级别，分为L、M、Q、H。 版本信息：即二维码的规格， QR 码符号共有40种规格的矩阵, 每一版本符号比前一版本每边 增加4个模块。 数据和纠错码字：实际保存的 二维码信息和纠错码字。
窄单元之比一般控制在2～3。
模块组合法是指条码符号中，条与一空是由标准宽度的 模块组成。一个标准宽度的条模块表示二进制的“1”，而一 个标准宽度的空模块表示二进制的“0”。商品条码模块的标 准宽度是0.33mm。
一维条码主要有EAN和UPC两种，其中EAN码是我国 主要采取的编码标准。
第3章 自动识别技术
种高度自动化的信息或者数据采集技术。
• 自动识别初步形成了一个包括条形码技术、磁条技术、光学字符识别、 射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、机电、通信技
术为一体的高新技术学科。
3.1 自动识别技术概述
自动识别技术的种类：
–条形码技术 –射频识别 –机器视觉识别 –生物识别技术
条形码技术：最早的也是最出名最成功的自动识别技术。 射频识别：即RFID技术，也称电子标签、无线射频识别。
QR Code 的基本结构
3.2 条形码技术
QR code简要编码过程
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 数据分析 数据编码 纠错编码 构造最终数据信息 构造矩阵 掩摸 格式和版本信息
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
加密二维码优点
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 符号面积小 高容量的数据编码 抗污和抗损伤 结构化附加功能 任何方向可读 个人信息的安全性 Base64 函数和数 据加密标准算法。
位（F1～F3，其他国家采用）数字为国家或地区代码， 称为前缀码或前缀号。例如：我国为690，日本为49*， 澳大利亚为93*等（其中的“*”表示0～9 的任意数字）。 前缀后面的5 位（M1～M5）或4 位（M1～M4）数字为商 品制造商的代码，是由该国编码管理局审查批准并登记
•
•
•
注册的。 厂商代码后面的5位（I1～I5）数字为商品代码或商品项 目代码，用以表示具体的商品项目，即具有相同包装和 价格的同一种商品。 最后一位数字为校验码，用以提高数据的可靠性和校验 数据输入的正确性，校验码的数值按国际物品编码协会 规定的方法计算。
条形码技术
射频识别技术
生物识别技术
第3章 自动识别技术
3.1 自动识别技术概述
• 什么是自动识别技术？ 自动识别技术就是应用一定的识别装置，识读装置自动地获取被 识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相 关后续处理的一种技术。 是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段 通用商品条形码是模块组合型条形码，模块是组成条形码的最基 本宽度单位，每个模块的宽度为0.33mm。 EAN条形码有两个版本，一个是13位标准条形码（EAN-13 条形码）， 另一个是8 位缩短条形码（EAN-8 条形码）。
EAN编码方法 –续 • AN-13 条形码格式中前2位（F1～F2，欧盟采用）或前3
2. 放大电路将信号放大后，通过整形
电路，把模拟信号转换成数字信号， 以便计算机系统能准确判读。 3. 整形电路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。
3.2 条形码技术
条形码阅读器
普通的条形码阅读 器通常采用以下4 种技术：光笔、光 耦合装置、激光、 影像型红光。
二维码分类
1. 线性堆叠式二维码：是在一维条形码编码原理的基础 上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。 2. 矩阵式二维码：是在一个矩形空间通过黑、白像素在 矩阵中的不同分布进行编码。 3. 邮政码：通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件 编码。
3.2 条形码技术
二维码 --示例
Stacked 码
Data Matrix（数据矩阵）码
机器视觉识别：用机器代替人眼来进行测量和判断。
生物识别技术：利用可以测量的人体生物学或行为学特征来核实个人身 份。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术 条形码概述
条形码(Bar Code）是由一组按一定编码规则排列的条、空符号组成 的编码符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。
条形码符号的构成
手持式CCD 条形码扫描 器
固定激光CCD 条形码扫描器
手持式激光 条形码扫描 器
固定式激光 条形码扫描 器
基于安卓平台的手 机条形码扫描器
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
1.二维码
二维码（Bar-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，具有一定 的校验功能，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。
• 一个完整的条形码的组成次序为： 静区（前，左侧空白区）、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， 右侧空白区）。同时，下侧附有供 人识别的字符。
3.2 条形码技术 条形码符号的应用
条形码具有可靠准确、数据输入速度快、经济便宜、 灵活实用、自由度大、设备简单等优越性。
3.2 条形码技术 EAN-13条码的构成
条形码图案实例分成5个部分，从左至右分别为：起始部分、第一数据 部分、中间部分、第二数据部分和结束部分。
① 起始部分：由 11 条线组成，从左至右分别是 8 条 白线、一条黑线、一条白线和一条黑线。 ② 第一数据部分：由42条线组成，是按照一定的算 法形成的，包含了左侧数据符（ d1 ～ d6 ）数字的信 息。 ③ 中间部分：由 5 条线组成，从左到右依次是白线、 黑线、白线、黑线、白线。 ④ 第二数据部分：由42条线组成，是按照一定的算 法形成的，包含了右侧数据符（ d7～d12）数字的信 息。 ⑤ 结尾部分：由11条线组成，从左至右分别是一条 黑线、一条白线和一条黑线、8 条白线。
3.2 条形码技术
PDF 417 符号结构
417 条形码符号是一个多行结构，符号的顶部和底部为空白 区，上下空白区之间为多行结构，每行数据符号字符数相同，行 与行左右对齐直接衔接。其最小行数为3，最大行数为90。
a-为左空白区；b-为起始符；c-为左行指示符号字符；d-为 1～30 个数据符号字符；e-为右行指示符号字符；f-为终止 符；g-为右空白区。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码的生产方法
EAN-13条形码的生成：
① 由d0根据表3-1产生和d1～d6匹配的字母码，该字母码由6 个字 母组成，字母限于A 和B。 ② 将d1～d6和d0产生的字母码按位进行搭配，来产生一个数字-字 母匹配对，并通过查表3-2 生成条形码的第一数据部分。 ③ 将d7～d12和C进行搭配，并通过查表3-2 生成条形码的第二数据 部分。 ④ 按照两部分数据绘制条形码：1 对应黑线，0 对应白线。
一维条形码技术己被广泛应用于商业、邮政、图书管理、
仓储、工业生产过程控制、交通等领域。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码的分类
• 条形码的分类方法有很多种，主要依据条形码 的编码结构和条形码的性质进行分类。 • 按条形码的长度，分为定长和非定长条形码； • 按排列方式，分为连续型和非连续型条形码； • 按校验方式，分为自校验码和非自校验条形码；
• 按照应用，分为一维条形码和二维条形码；
• 按应用场合，分为金属条形码、荧光条形码。
3.2 条形码技术
条形码的分类----按码制分类
• 一维条形码常见的大概有二十多种码制，其中包括：Code39码（标准 39码）、Codebar码（库德巴码）、Code25码（标准25码）、ITF25码 （交叉25码）、Matrix25码（矩阵25码）、UPC-A码、UPC-E码、EAN13码（EAN-13国际商品条形码）、EAN-8码（EAN-8国际商品条形码）、 中国邮政码（矩阵25码的一种变体）、Code-B码、MSI码、、Code11码、 Code93码、ISBN码、ISSN码、Code128码（Code128码，包括EAN128 码）、Code39EMS（EMS专用的39码）等 • 二维条形码有数据矩阵码(Data Matrix), Maxi码(Maxi Code), Aztec 码, 快速响应码 , Vericode码, PDF417码, Ultracode码, Code 49码 等。
由特定的条、空组合而成的表示信息的基本单位。 ② 码字（codeword）：符号字符的值。 ③ 簇（cluster）：构成417 条形码符号字符集的与码
字集对应的相互独立的子集。
④ 全 球 标 记 标 识 符 （ Global Label Identifier ， GLI）：对数据流的一种特定解释的标识。 ⑤ 拒读错误或删除错误（rejection error）：在确定 位置上的符号字符的丢失或不可译码。 ⑥ 替代错误或随机错误（ substitution error ）：在 随机位置上的符号字符的错误译码。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码的分类----按维数分类
按维数条形码可分为一维条形码、二维条形码、多维条形 码等。
• 一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息， 而在垂直方向则不表达任何信息； • 一维条形码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率； • 一维条形码存在数据容量较小（30个字符左右）、只能包含 字母和数字、条形码尺寸相对较大（空间利用率较低）、条
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
PDF条形码编码方法
PDF417 条形码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实 现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带，并可用机器 自动识读的理想手段。 PDF417 条形码的相关定义、结构、尺寸及技术要求的定义如下：
① 符号字符（ symbol character ）：条形码符号中，
形码遭到损坏后便不能阅读等。
• 二维条形码在平面的横向和纵向上都能表示信息，与一位条形码 比较，二维码所携带的信息量和细心密度都提高了几倍； • 二维条形码可表示图像、文字、甚至声音。
3.2 条形码技术
条形码的编码方法
条码的编码方法有两种：宽度调节法和模块组合法。
宽度调节法是指条码中条与空的宽窄设置不同，用宽单 元表示二进制的“1”，而用窄单元表示二进制的“0”，宽
一维条码与二维条码面积比较
可恢复的损伤的二维码
3.2 条形码技术
条形码的生产方法--续
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
条形码识读原理
条形码识别系统由条形码扫描器、放大整形电路、译码接口 电路和计算机系统等部分组成。
1. 条形码扫描器光源发出的光经凸透 镜1后，照射到黑白相间的条形码 上时，反射光经凸透镜2照射到光 电转换器上，光电转换器转换成相 应的电信号输出到放大整形电路。
第三章 自动识别技术
魏旻 重庆邮电大学 自动化学院
第3章 自动识别技术
主要内容: 3.1 自动识别技术概述
3.2 条形码技术 3.3 射频识别技术
3.4 机器视觉识别技术
3.5 生物识别技术
第3章 自动识别技术
学习要求
知识要点 自动识别技术 能力要求 (1) 掌握自动识别技术的定义 (2) 了解自动识别技术的分类方法 (1) 掌握一维条形码、二维条形码的结构特点及识 读原理 (2) 理解EAN、PDF417条形码编码方法 (3) 了解二维码的优点 (1) 掌握射频识别的基本原理与系统组成 (2) 了解EPC规范与编码方法 (3) 了解RFID的应用 机器视觉系统 (1) 理解机器视觉系统的类别与基本原理 (2) 了解机器视觉系统的典型结构 (1) 掌握生物识别技术的基本概念 (2) 了解指纹、声纹、人脸及手掌静脉识别的基本 原理
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
二维码--基本原理
快速响应（Quick-Response，QR）码基本结构 位置探测图形、位置探测图形 分隔符、定位图形：用于对二 维码的定位，对每个QR码来说， 位置都是固定存在的，只是大 小规格会有所差异。 校正图形：规格确定，校正图 形的数量和位置也就确定了。 格式信息：表示改二维码的纠 错级别，分为L、M、Q、H。 版本信息：即二维码的规格， QR 码符号共有40种规格的矩阵, 每一版本符号比前一版本每边 增加4个模块。 数据和纠错码字：实际保存的 二维码信息和纠错码字。
窄单元之比一般控制在2～3。
模块组合法是指条码符号中，条与一空是由标准宽度的 模块组成。一个标准宽度的条模块表示二进制的“1”，而一 个标准宽度的空模块表示二进制的“0”。商品条码模块的标 准宽度是0.33mm。
一维条码主要有EAN和UPC两种，其中EAN码是我国 主要采取的编码标准。
第3章 自动识别技术
种高度自动化的信息或者数据采集技术。
• 自动识别初步形成了一个包括条形码技术、磁条技术、光学字符识别、 射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、磁、机电、通信技
术为一体的高新技术学科。
3.1 自动识别技术概述
自动识别技术的种类：
–条形码技术 –射频识别 –机器视觉识别 –生物识别技术
条形码技术：最早的也是最出名最成功的自动识别技术。 射频识别：即RFID技术，也称电子标签、无线射频识别。
QR Code 的基本结构
3.2 条形码技术
QR code简要编码过程
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 数据分析 数据编码 纠错编码 构造最终数据信息 构造矩阵 掩摸 格式和版本信息
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术
加密二维码优点
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 符号面积小 高容量的数据编码 抗污和抗损伤 结构化附加功能 任何方向可读 个人信息的安全性 Base64 函数和数 据加密标准算法。
位（F1～F3，其他国家采用）数字为国家或地区代码， 称为前缀码或前缀号。例如：我国为690，日本为49*， 澳大利亚为93*等（其中的“*”表示0～9 的任意数字）。 前缀后面的5 位（M1～M5）或4 位（M1～M4）数字为商 品制造商的代码，是由该国编码管理局审查批准并登记
•
•
•
注册的。 厂商代码后面的5位（I1～I5）数字为商品代码或商品项 目代码，用以表示具体的商品项目，即具有相同包装和 价格的同一种商品。 最后一位数字为校验码，用以提高数据的可靠性和校验 数据输入的正确性，校验码的数值按国际物品编码协会 规定的方法计算。
条形码技术
射频识别技术
生物识别技术
第3章 自动识别技术
3.1 自动识别技术概述
• 什么是自动识别技术？ 自动识别技术就是应用一定的识别装置，识读装置自动地获取被 识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相 关后续处理的一种技术。 是信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段 通用商品条形码是模块组合型条形码，模块是组成条形码的最基 本宽度单位，每个模块的宽度为0.33mm。 EAN条形码有两个版本，一个是13位标准条形码（EAN-13 条形码）， 另一个是8 位缩短条形码（EAN-8 条形码）。
EAN编码方法 –续 • AN-13 条形码格式中前2位（F1～F2，欧盟采用）或前3
2. 放大电路将信号放大后，通过整形
电路，把模拟信号转换成数字信号， 以便计算机系统能准确判读。 3. 整形电路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。
3.2 条形码技术
条形码阅读器
普通的条形码阅读 器通常采用以下4 种技术：光笔、光 耦合装置、激光、 影像型红光。
二维码分类
1. 线性堆叠式二维码：是在一维条形码编码原理的基础 上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。 2. 矩阵式二维码：是在一个矩形空间通过黑、白像素在 矩阵中的不同分布进行编码。 3. 邮政码：通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件 编码。
3.2 条形码技术
二维码 --示例
Stacked 码
Data Matrix（数据矩阵）码
机器视觉识别：用机器代替人眼来进行测量和判断。
生物识别技术：利用可以测量的人体生物学或行为学特征来核实个人身 份。
第3章 自动识别技术
3.2 条形码技术 条形码概述
条形码(Bar Code）是由一组按一定编码规则排列的条、空符号组成 的编码符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。
条形码符号的构成