物聯(lián)網導論點擊此處結束放映物聯(lián)網導論物聯(lián)網導論點擊此處結束放映第2章

認識物聯(lián)網感知層技術物體標識、數(shù)據感知和采集是物聯(lián)網應用中重要的一環(huán)，前端數(shù)據質量的好壞直接影響到后端數(shù)據處理的精度和相應的控制概念能否正確實現(xiàn)。

物聯(lián)網導論點擊此處結束放映本章主要內容：任務1認識自動識別技術任務2認識條形碼技術任務3認識RFID技術任務4認識傳感器技術任務5認識無線傳感器網絡技術任務6認識嵌入式系統(tǒng)技術認識自動識別技術2.1認識條形碼技術2.2認識嵌入式系統(tǒng)技術2.6認識無線傳感器網絡技術2.5物聯(lián)網導論點擊此處結束放映認識RFID技術2.3認識傳感器技術2.4物聯(lián)網導論

點擊此處結束放映認識自動識別技術2.1

物聯(lián)網中非常重要的技術就是自動識別技術，自動識別技術是將信息數(shù)據自動采集、自動識別并自動輸入計算機的重要方法和手段，融合了物理世界和信息世界，是物聯(lián)網區(qū)別于其他網絡（電信網、互聯(lián)網等）最獨特的部分。

標識、識別、數(shù)據實時更新自動識別技術主要有哪些？工作原理是什么？有何典型應用？

物聯(lián)網導論

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在現(xiàn)實中，各種各樣的活動或事件都會產生數(shù)據，這些數(shù)據包括數(shù)字、文字、符號、圖形、圖像及它們能轉換成的數(shù)據等，這些數(shù)據的采集與分析對于我們的生產或者生活決策十分重要。

早期，信息識別和管理多采用單據、憑證和傳票等作為載體，通過手工記錄、電話溝通、人工計算、郵寄或傳真等方法對信息進行采集、記錄、處理、傳遞和反饋，不但數(shù)據量十分龐大，勞動強度大，而且數(shù)據極易出現(xiàn)差錯，信息極易滯后，無實時的意義，也使管理者對物品在流動過程中的各個環(huán)節(jié)難以統(tǒng)籌協(xié)調。自動識別技術，它將人們從繁重的、重復的但又十分不精確的手工勞動中解放出來，提高了信息的實時性和準確性，從而為生產的實時調整、財務的及時總結及決策的正確制定提供了正確的參考依據。

物聯(lián)網時代，自動識別技術扮演的是一個信息載體和載體認識的角色，是物聯(lián)網感知層技術的部分，它的成熟與發(fā)展決定著物聯(lián)網應用的成熟與發(fā)展。

物聯(lián)網導論2.1.1自動識別技術的概念、特點及分類1.

自動識別技術的概念

自動識別（AutomaticIDentification，Auto-ID）技術是應用一定的識別裝置，通過被識別物品和識別裝置之間的接近活動，主動地獲取被識別物品的相關信息，并提供給后臺的計算機處理系統(tǒng)來完成相關后續(xù)處理的一種技術，用于實現(xiàn)人們對各類物體或設備（人員、物品）在不同狀態(tài)（移動、靜止或惡劣環(huán)境）下的自動識別和管理。

自動識別技術就是一種能夠讓物品“開口說話”的技術。

廣泛應用于制造、物流、防偽、安全和社會信息化管理等領域，顯現(xiàn)出不可替代的作用，在整體信息化建設水平的提高、產品質量追溯等方面發(fā)揮了重要作用。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論2.

自動識別技術的特點準確性：自動采集數(shù)據，極大地降低人為錯誤。高效性：數(shù)據采集快速，信息交換可實時進行。兼容性：以計算機技術為基礎，可與信息管理系統(tǒng)無縫連接。全面性：全方位、各方面采集數(shù)據，數(shù)據量足夠且具有分析價值，數(shù)據面足夠支撐分析。

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自動識別技術的種類

自動識別技術近幾十年在全球范圍內得到了迅猛發(fā)展，初步形成了一個包括條形碼技術、卡類識別技術、RFID技術、生物識別技術及視覺識別技術等集計算機、光、磁、物理、機電、通信技術于一體的高新技術學科。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論

自動識別技術根據識別對象的特征可以分為兩大類：數(shù)據采集技術和特征提取技術。這兩大類自動識別技術的基本功能都是完成物品的自動識別和數(shù)據的自動采集。

數(shù)據采集技術的基本特征是需要被識別物體具有特定的識別特征載體（光、電、磁等），而特征提取技術則根據被識別物體本身的行為特征（包括靜態(tài)的、動態(tài)的和屬性的特征）來完成數(shù)據的自動采集。

點擊此處結束放映自動識別技術數(shù)據采集技術特征提取技術物聯(lián)網導論（1）數(shù)據采集技術

數(shù)據采集技術按照存儲器介質的不同，可分為光存儲器類、磁存儲器類和電存儲器類。光存儲器類包括條形碼（一維、二維）、光學字符識別（OCR）；磁存儲器類包括磁條、磁卡等；電存儲器類包括射頻卡、智能卡。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論（2）特征提取技術

特征提取技術按照特征的性質可分為靜態(tài)特征提取、動態(tài)特征提取及屬性特征提取。靜態(tài)特征提取包括指紋識別、虹膜識別、靜脈識別、人臉識別等；動態(tài)特征提取包括聲音識別、簽名識別、步態(tài)識別等；屬性特征提取包括化學感覺特征提取、物理感覺特征提取等。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論2.1.2光學字符識別技術

光學字符識別（OpticalCharacterRecognition，OCR）是指電子設備（掃描儀、數(shù)碼相機等）基于圖形識別、字符識別方法將形狀翻譯成計算機文字的過程，即對文本資料進行掃描，然后對圖像文件進行分析處理，獲取文字及版面信息的過程。其目的是要讓計算機知道它到底看到了什么，尤其是文字資料。OCR技術使設備通過確定形狀，檢測暗、亮模式等光學機制來識別字符。

OCR應用有辦公室自動化中的文字資料自動輸入，建立文獻檔案庫，文本圖像的壓縮存儲和傳輸，書刊自動閱讀器，盲人閱讀器，書刊資料的再版輸入，古籍整理，智能全文信息管理系統(tǒng)，漢英翻譯系統(tǒng)，名片識別管理系統(tǒng)，車牌自動識別系統(tǒng)，網絡出版物，表格、票據、發(fā)票識別系統(tǒng)，身份證識別管理系統(tǒng)，無紙化評卷，郵件自動處理，零售價格識讀，訂單數(shù)據輸入，單證、支票識讀，微電路及小件產品上狀態(tài)特征識讀，與自動獲取文本過程相關的其他領域。

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于科大訊飛的自研OCR技術，能實現(xiàn)將手寫筆跡快速轉換為文本，識別準確率高達99%。一個OCR系統(tǒng)從圖像輸入到結果輸出，需經過圖像輸入、圖像預處理、版面分析、文本分割、特征提取、字符識別環(huán)節(jié)，最后通過人工校正將認錯的文字更正，將結果輸出。多語言多格式呈現(xiàn)。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論2.1.3磁卡識別技術

磁卡（MagneticCard）是一種卡片狀的磁性記錄介質，利用磁性載體記錄字符與數(shù)字信息，用于身份識別或其他用途。一個標準的磁卡應用系統(tǒng)通常包括磁卡、接口設備（磁卡讀寫器）、計算機，較大的系統(tǒng)還包括通信網絡和主計算機等。

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磁卡以液體磁性材料或磁條為信息載體，將液體磁性材料涂覆在卡片（或存折）上或將寬為6～14mm的磁條壓貼在卡片上。按照使用的基材不同，磁卡可分為PET卡、PVC卡和紙卡三種；按照磁層構造的不同，磁卡可分為磁條卡和全涂磁卡兩種。

通常，磁卡的一面印有說明提示性信息，如插卡方向；另一面有磁層或磁條，具有2～3個磁道，用于記錄有關信息數(shù)據。

磁條從本質上講和計算機用的磁帶或磁盤是一樣的，它可以用來記錄字母、字符及數(shù)字信息。一般而言，銀行卡上的磁條有3個磁道，分別為Track1、Track2和Track3。每個磁道都記錄著不同的信息，這些信息有著不同的應用。Track1和Track2是只讀磁道，；Track3為讀寫磁道。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論磁卡具有以下優(yōu)點。①磁卡數(shù)據可讀寫，即具有現(xiàn)場改寫數(shù)據的能力。②磁卡數(shù)據存儲量較大，能滿足大多數(shù)需求。③磁條能黏附在許多不同規(guī)格和形式的基材上。④磁卡造價便宜，成本低廉。⑤磁卡具有一定的數(shù)據安全性。

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技術標準的統(tǒng)一與協(xié)調

目前，標準化是物聯(lián)網發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)之一，它是行業(yè)領導者之間的一場競爭。目前我國物聯(lián)網行業(yè)百家爭鳴，物聯(lián)網感知層的數(shù)據多源異構，不同的設備有不同的接口、不同的技術標準；網絡層、應用層也由于使用的網絡類型不同、行業(yè)的應用方向不同而存在不同的網絡協(xié)議和體系結構。建立統(tǒng)一的技術標準是物聯(lián)網現(xiàn)在正在面對的難題，因此在未來可能會通過不斷競爭出現(xiàn)有限數(shù)量的供應商主導市場。

點擊此處結束放映物聯(lián)網導論磁卡具有以下缺點①磁場因素的干擾：磁卡在使用過程中易受到諸多磁場因素的干擾，存在消磁風險。②磁卡易受外界影響：磁卡受壓、被折、長時間磕碰、曝曬、高溫，磁條劃傷或弄臟等會使磁卡無法正常使用。③操作不便：在刷卡器上刷卡交易的過程中，磁頭的清潔、老化程度，數(shù)據傳輸過程中受到干擾，系統(tǒng)錯誤動作，收銀員操作不當?shù)榷伎赡茉斐纱趴o法使用。④磁卡有被盜刷的風險：磁卡是通過卡片中的磁條來讀取卡片信息的，這種卡片是寫磁的，所以很容易被一些不法分子制造偽卡盜刷用戶的卡內資金。

信用卡、銀行卡、機票、自動售貨卡、會員卡、現(xiàn)金卡（電話磁卡等）等。

點擊此處結束放映物聯(lián)網導論銀行卡一般可分為以下三種類型第一種是只有磁條的純磁條銀行卡：純磁條銀行卡的消費方式是刷磁條付款，其安全性能低，易消磁、易復制、易被盜刷。第二種是只有芯片的金融IC卡：金融IC卡是以芯片作為介質的銀行卡，其信息存儲在芯片中，卡內信息難以被復制，并且有多重的交易認證流程，可有效地保障賬戶安全。第三種是磁條和芯片都有的復合卡：其安全性等同于純磁條銀行卡，即便有芯片，在防止銀行卡被復制方面也并沒有起到作用。

為了保障用戶資金安全，提高金融交易的安全系數(shù)，自2017年5月1日起，中國各大銀行全面關閉復合卡的磁條交易功能。復合卡逐漸退出金融舞臺，由更安全方便的金融IC卡取代。

點擊此處結束放映物聯(lián)網導論2.1.4IC卡識別技術IC卡（IntegratedCircuitCard，集成電路卡）也叫作智能卡（SmartCard）、智慧卡（Intelligentcard）、微電路卡（Microcircuitcard）或微芯片卡等，它將一個微電子芯片嵌入符合ISO7816標準的卡基中，做成卡片形式。IC卡通過集成電路芯片上寫的數(shù)據來進行識別。IC卡與IC卡讀寫器之間的通信方式可以是接觸式，也可以是非接觸式。

一個標準的IC卡應用系統(tǒng)通常包括IC卡、IC卡讀寫器（IC卡接口設備）、計算機，較大的系統(tǒng)還包括通信網絡和主計算機等。

點擊此處結束放映物聯(lián)網導論IC卡：由持卡人掌管，記錄持卡人特征代碼、文件資料的便攜式信息載體。IC卡讀寫器：即IC卡接口設備，是IC卡與計算機交換信息的橋梁，且通常是IC卡的能量來源。其核心為可靠的工業(yè)控制單片機，如Intel公司的51系列等。計算機：系統(tǒng)的核心，完成信息處理、報表生成輸出和指令發(fā)放、系統(tǒng)監(jiān)控管理、卡的發(fā)行與掛失、黑名單的建立等。主計算機：通常用于金融服務等較大的系統(tǒng)。1969年12月，日本的有村國孝先生提出一種制造安全可靠信用卡的方法，并于1970年獲得專利，那時叫ID卡（IDentificationCard）。1974年，法國人RolandMoreno第一次將可編程設置的IC芯片置于卡片中，使卡片具有更多功能。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論IC卡按照不同的標準，有不同的分類：（1）根據接觸方式的不同，IC卡可分為接觸式IC卡和非接觸式IC卡，通常說的IC卡多數(shù)指接觸式IC卡；非接觸式IC卡又稱為射頻卡（RFID卡），采用RFID技術與IC卡讀寫器進行通信，成功地解決了無源（卡中無電源）和免接觸兩大難題，是電子器件領域的一大突破，其主要用于公交、輪渡、地鐵的自動收費系統(tǒng)，也應用在門禁管理、身份證和電子錢包等領域。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論（2）根據所封裝的芯片類型的不同，IC卡可分為存儲器卡、邏輯加密卡、CPU卡和超級智能卡四大類。超級智能卡上具有MPU和存儲器，并裝有鍵盤、液晶顯示器和電源，有的卡上還具有指紋識別裝置等。（3）根據應用領域的不同，IC卡可分為金融卡和非金融卡。金融卡就是應用在金融領域的IC卡，簡單地說，就是與錢打交道的IC卡，分為金融信用卡與金融現(xiàn)金卡（水電費的交費卡、煤氣費卡、就餐卡、醫(yī)療卡等）；非金融卡主要指電子證件，其記錄持卡人各方面的信息，用于身份識別，如身份證、學生證、考勤卡等。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論IC卡相較于其他種類的卡具有：

存儲容量大、體積小、質量輕、抗干擾能力強、便于攜帶、易于使用、安全性高、對網絡要求不高等特點。與磁卡相比，特點為：（1）安全性高：IC卡必須通過與讀寫設備之間特有的雙向密鑰認證。（2）存儲容量大：IC卡的存儲容量小到幾百個字符，大到上百萬個字符，便于應用。（3）防磁：IC卡能防一定強度的靜電，抗干擾能力強，可靠性比磁卡高。（4）使用壽命長：IC卡的數(shù)據至少能保持10年，讀寫次數(shù)能達到10萬次以上。（5）價格：IC卡的價格稍高。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論2.1.5生物識別技術

生物識別技術是指利用可以測量的人體生理或行為特征來識別、核實個人身份的一種自動識別技術。生物特征應具有廣泛性、唯一性、穩(wěn)定性、可采集性等特點。生物識別技術可分為兩大類：基于生理特征的生物識別技術：人臉識別、虹膜識別、視網膜識別、指紋識別、手掌幾何學識別、靜脈識別、基因識別等?；谛袨樘卣鞯纳镒R別技術：聲音識別、步態(tài)識別、簽名識別等。

以人的現(xiàn)場參與驗證的前提和特點，不受干擾，有安全性優(yōu)勢。軟件和硬件設施的普及率上升、價格下降，在金融、司法、海關、軍事、人們日常生活應用廣泛。生物識別技術都包括：原始數(shù)據獲取、特征提取、比較和匹配4個步驟。

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人臉識別人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術。其是用攝像機或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行臉部識別的一系列相關技術，通常也被叫作人像識別、面部識別。包括四個組成部分：人臉圖像采集及檢測、人臉圖像預處理、人臉圖像特征提取、匹配與識別。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論人臉識別的主要特點：

人臉、指紋、虹膜等與生俱來，具有唯一性和不易被復制。（1）非強制性：人臉是唯一不需要用戶主動配合就可以采集到的生物特征信息。指紋、掌紋、虹膜、靜脈、視網膜，都需要以用戶的主動配合，否則無法獲得高質量的特征信息。（2）非接觸性：設備不需要和用戶直接接觸就能獲取人臉圖像。（3）并發(fā)性：在實際應用場景下，可以進行多個人臉的分揀、判斷及識別。（4）信息的可靠性及穩(wěn)定性較弱：年齡、整容導致容貌較大的變化。（5）信息量較少，辨識性不高：人臉蘊含的信息量較少，變化的復雜性不夠，辨識性不很高。（6）外界影響較大：受外界環(huán)境的變化（光照、遮擋、動態(tài)識別等）影響。

人工智能、大數(shù)據、云計算技術“快車”點擊此處結束放映物聯(lián)網導論2.

虹膜識別

人眼睛的外觀主要由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構成。虹膜是一種在瞳孔內的織物狀各色環(huán)狀物，每一個虹膜都包含一個獨一無二的基于像冠、水晶體、細絲、斑點、結構、凹點、射線、皺紋和條紋等特征的結構。任意兩個虹膜都是不一樣的。高度獨特性、穩(wěn)定性及不可更改的特點，當前應用最為方便和精確的一種。

點擊此處結束放映物聯(lián)網導論虹膜識別步驟：虹膜圖像的獲取、預處理、特征提取與編碼、分類。

中國科學院自動化所譚鐵牛院士團隊從1998年起開始在國內開展虹膜識別的研究，在虹膜圖像獲取、虹膜區(qū)域分割、虹膜特征表達、虹膜圖像分類等一系列關鍵問題上取得了重要進展，系統(tǒng)發(fā)展了虹膜識別的計算理論和技術方法，具有完整自主知識產權的虹膜設備和識別系統(tǒng)。其優(yōu)點：方便快捷：虹膜是身體自身的功能器官，忘記或丟失問題。無法復制：虹膜在眼睛內部，幾乎沒有被復制的可能。非接觸性：非接觸直接獲取圖像，干凈衛(wèi)生，避免了疾病的接觸傳染。虹膜識別缺點：技術難度更高，造價和成本高，大范圍推廣困難。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論3.

視網膜識別

視網膜是一些位于眼球后部十分細小的神經（一英寸的1/50），它是人眼感受光線并將信息通過視神經傳給大腦的重要器官，用于生物識別的血管分布在視網膜周圍。有研究表明，每個人的眼睛后半部的血管圖形都是唯一的，即使是孿生兄弟也各不相同。視網膜圖形是穩(wěn)定的，除非有眼科疾病或者嚴重的腦部創(chuàng)傷。

眼睛距離錄入設備在半英寸之內，眼睛必須處于靜止狀態(tài)，設備讀取視網膜圖像。激光照射眼球的背面以獲得視網膜特征，錄入設備從視網膜上可以獲得400個特征點，因此，用于視網膜識別的錄入設備的認假率低于百萬分之一。視網膜識別雖然是精確可靠的生物識別技術，但由于在感覺上它高度介入人的身體，因此它也是最難被人接受的技術。

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簽名識別

簽名作為身份認證已經用了幾百年，將簽名數(shù)字化的過程包括將簽名圖像本身數(shù)字化及記錄整個簽名的動作（包括每個字母及字母之間不同的速度、筆序和壓力等）。簽名識別的優(yōu)點：實名認證，意愿真實，可追溯，防篡改，容易被大眾接受，是一種公認的身份識別技術。簽名識別的缺點：隨著經驗的增長、性情的變化與生活方式的改變，簽名也會隨著改變；很難將尺寸小型化。互聯(lián)網金融、電子商務、電子合同、電子公文流轉、旅游、物流等諸多領域。

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指紋識別

指通過比較不同指紋的細節(jié)特征點來進行鑒別的生物識別技術，每個人的指紋紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，也就是說，是唯一的，并且終生不變。根據這種唯一性和穩(wěn)定性，我們就可以把一個人同他的指紋對應起來，通過對他的指紋和預先保存的指紋進行比較，就可以驗證他的真實身份，這就是指紋識別。特性：①確定性，每幅指紋的結構是固定的，胎兒在4個月左右時就形成了指紋，以后就終身不變；②唯一性，出現(xiàn)兩個完全一致的指紋的概率非常小；③可分類性，可以按指紋的紋線走向進行分類。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論

指紋識別系統(tǒng)是一個典型的模式識別系統(tǒng)，包括指紋圖像獲取、指紋圖像處理、指紋特征提取、指紋匹配等模塊。常見的指紋識別主要有以下三種。光學式指紋識別：價格低廉、可靠性及穩(wěn)定性差。電容式指紋識別：技術成本較高，但具備識別速度快、精確度高、可識別活體指紋、杜絕仿制指紋蒙混過關等優(yōu)點。超聲波指紋識別：能夠不受手指上可能存在的污物影響，如汗水、護手霜或凝露等，是一種更穩(wěn)定、更精確的認證方法。與基于傳統(tǒng)電容觸摸屏的指紋識別相比，其可提供更高的識別能力、適用性和集成性。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論

指紋識別的優(yōu)點：指紋是人體獨一無二的特征，并且它們的復雜度足以滿足鑒別的要求；如果要增加可靠性，只需登記更多的指紋、鑒別更多的手指，最多可以多達十個，而每一個指紋都是獨一無二的；掃描指紋的速度很快，使用非常方便；讀取指紋時，用戶必須將手指與指紋采集頭相互接觸，與指紋采集頭直接接觸是讀取人體生物特征最可靠的方法；指紋采集頭可以更加小型化，并且價格會更加低廉。

指紋識別的缺點：某些人或某些群體的指紋特征少，難成像；每一次使用指紋時都會在指紋采集頭上留下用戶的指紋印痕，而這些指紋印痕存在被用來復制指紋的可能性；對環(huán)境的要求較高，手指的濕度、清潔度等都可能影響識別結果。點擊此處結束放映物聯(lián)網導論6.

聲音識別技術

又稱為語音識別，聲音識別設備不斷地測量和記錄聲音的波形變化，然后將現(xiàn)場采集到的聲音同登記過的聲音模板進行各種特征的匹配。聲音識別系統(tǒng)可以用聲音指令實現(xiàn)“不用手”的數(shù)據采集，其最大特點就是不用手和眼睛，這對那些采集數(shù)據的同時還要手眼并用的工作場景尤為適用。

點擊此處結束放映物聯(lián)網導論聲音識別的優(yōu)點：非接觸的，用戶可以很自然地接受。聲音識別的缺點：聲音變化的范圍太大，很難精確