1.条码(Bar Code)技术
对条码最早的记载出现在1949年,最早生产的条码是美国20世纪70年代的UPC码(通用商品条码)。EAN(European Article Number)原为欧洲编码协会,后来成为国际物品编码委员会,改名为GSI。20世纪90年代出现了二维条形码。
(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)条码的编码方法
条码编码方法有两种:
①宽度调节法
组成条码的条或空只由两种宽度的单元构成,尺寸较小的单元称为窄单元,尺寸较大的单元称为宽单元,通常宽单元是窄单元的2~3倍。窄单元表示数字“0”,宽单元表示数字“1”,不管它是条还是空。采用这种方式编码的条码有25码、39码、93码、库德巴码等。
②模块组配法
组成条码的每一个模块具有相同的宽度,一个条或一个空是由若干个模块构成的,每一个条的模块表示一个数字“1”,每一个空的模块表示一个数字“0”。第一个条是由三个模块组成的,表示“111”;第二个空是由两个模块组成的,表示“00”;而第一个空和第二个条则只有一个模块,分别表示“0”和“1”。采用这种方法编码的条码有商品条码、CODE-128码等。
需要注意的是:判断条码码制的一个基本方法是看组成条码的条空,若所有的条空都只有两种宽度,那无疑是采用宽度调节法的条码,若条空只有一种或具有两种以上宽窄不等的宽度,那么肯定是模块组配法的条码。
(3)条码识别系统
条码识别系统是由光学阅读系统、放大电路、整形电路、译码电路和计算机系统等部分组成。
通常条码的识别过程如下所述:当打开条码扫描器开关,条码扫描器光源发出的光照射到条码上时,反射光经凸透镜聚焦后,照射到光电转换器上。光电转换器接收到与空和条相对应的强弱不同的反射光信号,将光信号转换成相应的电信号输出到放大电路进行放大。
放大后的电信号仍然是一个模拟信号,为了避免条码中的疵点和污点产生错误条码信息,在放大电路后加一放大整形电路,把模拟信号转换成数字信号,以便计算机系统能够精确判断。
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、终止字符来判断出条码符号的码制及扫描方向,通过测量脉冲数字电信号1、0的数目来判断条和空的数目,通过测量1、0信号持续的时间来判别条和空的宽度,这样便得到了被识读的条码的条和空的数目及相应的宽度和所用的码制;而根据码制所对应的编码规则,便可将条形符号转换成相应的数字、字符信息。通过接口电路,将所得的数字和字符信息送入计算机系统进行数据处理与管理,完成条码识读的全过程。
(4)各类条码阅读设备
光笔:是最先出现的一种手持接触式条码阅读器,也是最为经济的一种条码阅读器。在使用时,将光笔接触到条码表面,光笔的镜头发出光点,当这个光点从左到右划过条码时,在“空”部分光线被反射,“条”的部分光线被吸收,使光笔内部产生一个变化的电压,这个电压通过放大、整形后适用于译码。
CCD阅读器:也称电子耦合器件(Charge-Coupled Device),比较适合近距离和接触阅读,它的价格没有激光阅读器贵,且内部没有移动部件。
激光扫描仪:是各种扫描器中价格相对较高的,但它所能提供的各项功能指标最高。激光扫描仪分为手持与固定两种形式。手持激光扫描仪连接方便简单、使用灵活;固定式激光扫描仪适用于阅读量较大、条码较小的场合,有效解放双手工作。
固定式扫描器:又称固体式扫描仪,应用在超市的收银台等。
数据采集器:是一种集掌上电脑和条形码扫描技术于一体的条形码数据采集设备,它具有体积小、质量轻、可移动使用、可编程定制业务流程等优点。数据采集器有线阵和面阵两种。线阵图像采集器可以识读一维条码符号和堆积式的条码符号。面阵图像采集器类似“数字摄像机”拍摄静止图像,它通过激光束对识读区域进行扫描,采集照亮区域的反射信号进行识别,其可以识读二维条码,也可在多个方向识读一维条码。
2.生物特征识别技术
生物特征识别技术(Biometric Identification Technology)通过计算机与传感器等科技手段和生物统计学原理密切联系,利用人体所固有的生理特性和行为特征来进行个人身份的认证。
生理特征是与生俱来,多为先天性的;行为特征则是习惯使然,多为后天性的。将生理和行为特征统称为生物特征。常用的生理特征有脸相、指纹、虹膜等;常用的行为特征有步态、签名等。声纹兼具生理和行为的特点,且介于两者之间。
身份鉴别可利用的生物特征必须满足以下几个要求:
普遍性,即必须每个人都具备这种特征。
唯一性,即任何两个人的特点是不一样的。
可测量性,即特征可测量。
稳定性,即特征在一段时间内不改变。(www.xing528.com)
在应用过程中,还要考虑其他的实际因素,如:识别精度、识别速度、对人体无伤害、被识别者的接受性等。
生物特征识别技术实现识别的过程:生物样本采集→采集信息预处理→特征抽取→特征匹配。
下面将介绍几种热门的生物特征识别技术:
(1)指纹识别技术
指纹识别技术指通过取像设备读取指纹图像,之后用计算机识别软件分析指纹的全局特征和局部特征,特征点如崎、谷、终点、分叉点和分歧点等,从指纹中抽取特征值,可以非常可靠地确认一个人的身份。
指纹识别的优点表现在:研究历史较长,技术相对成熟;指纹图像提取设备小巧;同类产品中,指纹识别的成本较低。其缺点表现在:指纹识别是物理接触式的,且具有侵犯性;指纹易磨损,手指太干或太湿都不易提取图像。
(2)虹膜识别技术
虹膜是指眼球中瞳孔和眼白之间充满了丰富纹理信息的环形区域,每个虹膜都包含一个独一无二的基于水晶体、细丝、斑点、凹点、皱纹和条纹等特征的结构。虹膜识别技术是利用虹膜这种终生不变性和差异性的特点来识别身份的。
世界上目前还没有发现虹膜特征重复的案例,虹膜识别技术与相应的算法结合后,可以达到十分优异的准确度,即使全人类的虹膜信息都录入到一个数据库中,出现认假和拒假的可能性也相当小。和常用的指纹识别相比,虹膜识别技术操作更简便,检验的精确度也更高。现有的计算机和CCD摄像机即可满足其对硬件的需求,在可以预见的未来,安全控制、海关进出口检验、电子商务等多个领域的应用,必然会以虹膜识别技术为注重。
(3)基因(DNA)识别技术
DNA(脱氧核糖核酸)存在于一切有核的动(植)物中,生物的全部遗传信息都贮存在DNA分子里。DNA识别技术是利用不同人体的细胞中具有不同的DNA分子结构。人体内的DNA在整个人类范围内具有唯一性和永久性。因此,除了对双胞胎个体的鉴别可能失去它应有的功能外,这种方法具有绝对的权威性和准确性。不像指纹必须从手指上提取,DNA模式在身体的每一个细胞和组织都一样,该方法的准确性优于其他任何生物特征识别方法,它广泛应用于识别罪犯,其主要问题是被识者的伦理问题和实际可接受性,另外DNA模式识别必须在实验室中进行,不能实现实时以及抗干扰,耗时长也是一个问题,这些都限制了DNA识别技术的使用。与此同时,某些特殊疾病可能改变人体DNA的结构,系统无法对这类人群进行识别。
(4)步态识别技术
步态是指人们行走时的方式,这是一种复杂的行为特征。步态识别主要提取的特征是人体每个关节的运动。尽管步态不是每个人都不相同的,但是它也提供了充足的信息来识别人的身份。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列,因此其数据采集与脸相识别类似,并具有非侵犯性和可接受性。
然而因序列图像数据量较大,所以步态识别的计算复杂性比较高,处理起来也比较困难。尽管生物力学中对于步态进行了大量的研究工作,基于步态的身份鉴别的研究工作却是才刚刚开始。
(5)签名识别技术
签名作为身份认证的手段已经沿用了几百年,我们都很熟悉在银行的格式表单中签名作为我们身份的标志。将签名进行数字化的过程为:测量图像本身以及整个签名的动作在每个字以及字之间的不同速度、顺序和压力。签名识别易被大众接受,是一种公认的身份识别技术。但事实表明人们的签名在不同的时期和不同的精神状态下是不相同的,其降低了签名识别系统的可靠性。
(6)语音识别技术
让机器听懂人类的语音是人们长期以来梦寐以求的事情。伴随着计算机技术的发展,语音识别已成为信息产业领域的标志性技术,在人机交互应用中逐渐进入人们日常的生活,迅速发展成为改变未来人类生活方式的关键技术之一。
语音识别技术以语音信号为研究对象,是语音信号处理的一个重要研究方向。其最终目标是实现人与机器进行自然语言通信。
生物特征识别技术随着计算机技术、传感器技术的发展逐步成熟,在诸多领域会被更多地采用。目前,生物特征识别技术主要使用在以下方面:
高端门禁:国家机关、企事业单位、科研机构、高档住宅楼、银行金库、保险柜、枪械库、档案库、核电站、机场、军事基地、保密部门、计算机房等的出入控制。
公安刑侦:流动人口管理、出入境管理、身份证管理、驾驶执照管理、犯罪嫌疑人排查、抓逃、寻找失踪儿童、作为司法证据等。
医疗社保:献血人员身份确认、社会福利领取人员、劳保人员身份确认等。
网络安全:电子商务、网络访问、电脑登录等。
其他应用:考勤、考试人员身份确认、信息安全等。
3.图像识别技术
图像识别技术是利用计算机对图像进行处理、分析和理解,以识别各种不同模式的目标和对象的技术。随着计算机技术与信息技术的发展,图像识别技术获得了越来越广泛的应用。如医疗诊断中各种医学图片的分析与识别、天气预报中卫星云图识别、遥感图片识别、指纹识别、脸谱识别等,图像识别技术越来越多地渗透到人们的日常生活中。
4.光学字符识别技术
光学字符识别(Optical Character Recognition,OCR),也可简单地称为文字识别,是文字自动输入的一种方法。OCR识别技术可分为印刷体识别技术和手写体识别技术,而后者又分为联机手写识别和脱机手写识别技术。在智能手机和计算机上手写技术都得到了广泛应用,并受到用户的欢迎。印刷体识别通过扫描和摄像等光学输入方式获取纸张上的文字图像信息,利用各种模式识别算法分析文字形态特点,判断出汉字的标准编码,并按通用格式存储在文本文件中,从根本上改变了人们对计算机汉字人工编码录入的概念,使人们从繁重的键盘录入汉字的劳动中解脱出来。只要用扫描仪将整页文本图像输入到计算机,则能通过OCR软件自动产生汉字文本文件,速度比手工录入快了几十倍。
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