自動(dòng)識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用.ppt

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1、第4章 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用,一、概述 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)包括：光字符識(shí)別技術(shù)、條碼技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、磁識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、圖形識(shí)別技術(shù)和生物識(shí)別技術(shù)。其中光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)、條碼識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。本章主要介紹光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)。 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)： 準(zhǔn)確性自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，徹底消除人為錯(cuò)誤； 高效性信息交換實(shí)時(shí)進(jìn)行； 兼容性自動(dòng)識(shí)別技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，可與信息管理系統(tǒng)無(wú)縫聯(lián)結(jié)。,第二節(jié) 光學(xué)字符識(shí)別,一、光學(xué)字符識(shí)別的原理和方法 光學(xué)字符識(shí)別即OCR識(shí)別；（Optical Character Recognize) 模板識(shí)別原理：首先根據(jù)手寫數(shù)字的特

2、點(diǎn)建立模板儲(chǔ)存在識(shí)別裝置內(nèi)，再把應(yīng)予以識(shí)別的字符和識(shí)別裝置內(nèi)所儲(chǔ)存的模板進(jìn)行比較。 基于字符點(diǎn)特征的識(shí)別方法：文字是一種簡(jiǎn)單的線狀圖形，對(duì)識(shí)別有價(jià)值的信息集中在文字筆道的中心線即文字骨架上，所以我國(guó)郵政編碼的識(shí)別主要采用基于字符點(diǎn)特征的識(shí)別方法。,二、基于字符點(diǎn)特征的識(shí)別過(guò)程 1、學(xué)習(xí)階段 （1）字形特征分析 分枝特征：端點(diǎn)、連點(diǎn)、三節(jié)點(diǎn)、四節(jié)點(diǎn) 長(zhǎng)度特征： 方向特征：某一點(diǎn)的方向代表了筆記的走向，共分為八個(gè)方向 （2）鏈碼編制：根據(jù)字形分析得到某種字形的辨認(rèn)特征后，需要用專門的符號(hào)將辨認(rèn)特征制成一種特殊的圖形，由于這種圖形是由一個(gè)個(gè)圓環(huán)符號(hào)構(gòu)成，連在一起很象一根鏈條，故稱為鏈碼編制。 （3）

3、鏈碼存儲(chǔ)：將“0”和“1”的符號(hào)編制成記憶特征表，并按字形粗分類的順序存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，作為標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)使用，這一過(guò)程稱為“鏈碼存儲(chǔ)”。,2、閱讀階段 （1）光電轉(zhuǎn)換 利用光學(xué)裝置和光敏器件交字符圖形的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電信號(hào)。常用的轉(zhuǎn)換裝置有：光敏管、攝像管、固體光敏集成器件、CCD等。 （2）正量?jī)?chǔ)存：光電轉(zhuǎn)換后的輸出信息為模擬電信號(hào)，必須將其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。在技術(shù)上制訂一個(gè)基準(zhǔn)電壓作為閾值，采用二值化處理方法。二值化的過(guò)程即為“正量”。這樣就將數(shù)字的光學(xué)圖形轉(zhuǎn)變成了一系列的“0”和“1”電子圖形，以矩陣的形式存放于計(jì)算機(jī)中。,3、識(shí)別判斷階段 （1）信息預(yù)處理 去污、平滑、細(xì)化

4、 （2）分類 （3）跟蹤抽特征 分枝特征的抽取 方向特征的抽取 長(zhǎng)度特征的抽取 （4）順序邏輯判斷,第三節(jié) 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù),與機(jī)器進(jìn)行語(yǔ)音交流，讓機(jī)器明白你說(shuō)什么，這是人們長(zhǎng)期以來(lái)夢(mèng)寐以求的事情。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)就是讓機(jī)器通過(guò)識(shí)別過(guò)程把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令的高新技術(shù)，它使人們能夠甩掉鍵盤，通過(guò)語(yǔ)音命令進(jìn)行操作，因此，語(yǔ)音識(shí)別正逐步成為信息技術(shù)中人機(jī)接口的關(guān)鍵技術(shù)。在郵政行業(yè)，它可被廣泛的應(yīng)用在郵件處理中心和其它一些信息處理場(chǎng)合，并會(huì)產(chǎn)生較好地社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。,一、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介 語(yǔ)音識(shí)別是一門交叉學(xué)科。語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程實(shí)際上是一種認(rèn)識(shí)過(guò)程，該過(guò)程與人對(duì)語(yǔ)音的識(shí)別處理過(guò)程基本上是一致的。目前主

5、流的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的基本理論，一個(gè)完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為三部分： （1）語(yǔ)音特征提?。翰僮鲉T發(fā)出的語(yǔ)聲波先由話筒接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再進(jìn)入自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)特征分析，把言語(yǔ)劃分成一段段具有一定時(shí)間長(zhǎng)度的音段序列，每一個(gè)音段的特征可以經(jīng)編寫組合成便于存儲(chǔ)和便于比較的圖形，語(yǔ)音特征提取就是從語(yǔ)音波形中提取出隨時(shí)間變化的語(yǔ)音特征序列。,（2）聲學(xué)模型與模式匹配：聲學(xué)模型通常將獲取的語(yǔ)音特征通過(guò)學(xué)習(xí)算法產(chǎn)生，它是識(shí)別系統(tǒng)的底層模型，并且是語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一部分。聲學(xué)模型的目的是提供一種有效的方法，計(jì)算語(yǔ)音的特征矢量序列和每個(gè)發(fā)音模板之間的距離。例如：郵件分揀時(shí)分揀員讀出的都是

6、收寄地址的單呼詞，并且兩個(gè)單呼詞之間有一定的時(shí)間間隔，在這種情況下，就要根據(jù)語(yǔ)聲波能量是否有突變來(lái)判斷是否有呼叫，語(yǔ)聲特征編碼也是以整個(gè)單呼詞而不是單個(gè)音節(jié)作為識(shí)別的基本單元，這一點(diǎn)和分揀機(jī)上采用的郵政編碼的光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)是不同的。另外，聲學(xué)模型的設(shè)計(jì)和語(yǔ)言發(fā)音特點(diǎn)密切相關(guān)，必須根據(jù)不同語(yǔ)言的特點(diǎn)、識(shí)別系統(tǒng)詞匯量的大小決定識(shí)別單元的大小，在識(shí)別時(shí)將輸入的語(yǔ)音特征同聲學(xué)模型進(jìn)行匹配與比較，得到最佳的識(shí)別結(jié)果。,（3）語(yǔ)言模型與語(yǔ)言處理：語(yǔ)言模型包括由識(shí)別語(yǔ)音命令構(gòu)成的語(yǔ)法網(wǎng)絡(luò)或由統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)成的語(yǔ)言模型，語(yǔ)言處理可以進(jìn)行語(yǔ)法、語(yǔ)義分析。就像人們聽語(yǔ)音時(shí)，并不把語(yǔ)音和語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、語(yǔ)義結(jié)構(gòu)分開來(lái)

7、，因?yàn)楫?dāng)語(yǔ)音發(fā)音模糊時(shí)人們可以用這些知識(shí)來(lái)指導(dǎo)對(duì)語(yǔ)言的理解過(guò)程，對(duì)機(jī)器來(lái)說(shuō)，識(shí)別系統(tǒng)也要利用這些方面的知識(shí)。語(yǔ)言模型對(duì)中、大詞匯量的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)特別重要。當(dāng)分類發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)可以根據(jù)語(yǔ)言學(xué)模型、語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、語(yǔ)義學(xué)進(jìn)行判斷糾正，特別是一些同音字則必須通過(guò)上下文結(jié)構(gòu)才能確定詞義。,二、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在郵政領(lǐng)域的應(yīng)用 1、在郵政生產(chǎn)中的應(yīng)用 （1） 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)作為一項(xiàng)高新技術(shù)，它可以廣泛地應(yīng)用在郵政領(lǐng)域。比如在一些小型郵件處理中心，目前仍存在一些多席位人工分揀機(jī)，分揀信函時(shí)需要人工輸入信函的郵政編碼或格口地址代碼，為了保證準(zhǔn)確和迅速的將信函入格，就要求分揀人員必須熟練的使用鍵盤或牢記住與郵政編碼相對(duì)應(yīng)的格

8、口代碼，稍有疏忽就會(huì)造成錯(cuò)分，因此操作人員至少要經(jīng)過(guò)三至五個(gè)月的培訓(xùn)才能上崗，如果利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，操作員只需將郵政編碼呼叫一遍即可，并且要達(dá)到熟練分揀不必再需要大量的工作經(jīng)驗(yàn)，大大提高了工作效率。,（2）語(yǔ) 音識(shí)別技術(shù)也可應(yīng)用在近年來(lái)各一、二級(jí)中心局引進(jìn)的信函自動(dòng)分揀機(jī)中。目前，各種自動(dòng)分揀設(shè)備由于受光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)的限制，自動(dòng)識(shí)別率只在70%左右，為了提高分揀效率必須配備視屏補(bǔ)碼系統(tǒng)，也就是將機(jī)器拒識(shí)字符的圖象信息送往視屏補(bǔ)碼臺(tái)，由補(bǔ)碼員在專用鍵盤上實(shí)時(shí)鍵入相應(yīng)的數(shù)字，由于30%左右的郵政編碼需要人工輸入，并且補(bǔ)碼速度要求小于6秒，所以補(bǔ)碼員的工作量和工作強(qiáng)度都很大，容易出現(xiàn)差錯(cuò)，并且差錯(cuò)

9、是不可挽回的，如果利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，補(bǔ)碼員只需將顯示在屏幕上的數(shù)字讀出即可，只要稍稍有點(diǎn)責(zé)任心的就不會(huì)讀錯(cuò)，因此，不論是哪種類型的分揀機(jī)都可以利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)進(jìn)行改造，以適應(yīng)生產(chǎn)的要求。同樣，在包裹、印刷品、郵袋的分揀中，操作員也只需將郵件的地址信息用聲音告訴機(jī)器，從而就可以從機(jī)械的鍵盤操作中解放出來(lái)。也相應(yīng)減少了錯(cuò)分率。,2.語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)用在郵政185客戶服務(wù)中心的應(yīng)用 185客戶服務(wù)中心實(shí)際上就是呼叫中心，它是在原EMS特快服務(wù)熱線的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，立足于郵政業(yè)務(wù)市場(chǎng)，為提高郵政整體服務(wù)水平而建設(shè)的綜合性服務(wù)平臺(tái)，用戶只需在任何地方撥打電話號(hào)碼“185”，就能享受下列服務(wù)項(xiàng)

10、目：咨詢服務(wù)、郵政業(yè)務(wù)查詢、公眾信息服務(wù)如郵政編碼、郵政網(wǎng)點(diǎn)分布信息、鮮花禮儀信息、旅游信息、保險(xiǎn)常識(shí)、郵政郵購(gòu)商品信息、熱線電話信息等，同時(shí)，還可以接受客戶請(qǐng)求辦理郵政業(yè)務(wù)等。呼叫中心提供的是24小時(shí)全天候服務(wù)，所有這些信息的傳遞，都是通過(guò)語(yǔ)音溝通的，因此，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在這里起著舉足輕重的作用，呼叫中心的重要的一個(gè)組成部分交互式語(yǔ)音應(yīng)答（IVR）系統(tǒng)就是語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的典型應(yīng)用，它給呼叫中心帶來(lái)了強(qiáng)大的生命力，用戶通過(guò)雙音頻電話輸入語(yǔ)音信息，IVR系統(tǒng)識(shí)別出結(jié)果后，就向用戶播放預(yù)先錄制好的語(yǔ)音，回答用戶的問(wèn)題，IVR還具有語(yǔ)音信箱等功能，在185客戶服務(wù)中心，有8090的呼叫不需要座席代表的干

11、預(yù)就能完成，從而減少了語(yǔ)言誤解和消息失真。,第四節(jié) 射頻識(shí)別技術(shù)及其在郵政物流中的應(yīng)用,一、射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介 射頻識(shí)別技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)是二十世紀(jì)80年代出現(xiàn)，90年代后進(jìn)入實(shí)用化階段。 射頻識(shí)別的標(biāo)簽與識(shí)讀器之間利用感應(yīng)、無(wú)線電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽存儲(chǔ)信息的識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。 射頻識(shí)別技術(shù)最突出的特點(diǎn)是可以非接觸識(shí)讀（識(shí)讀距離可以從十厘米至幾十米）、可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體、抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)，一般污垢覆蓋在標(biāo)簽上不影響標(biāo)簽信息的識(shí)讀，保密性強(qiáng)、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)識(shí)別對(duì)象等，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。常用于移動(dòng)車輛的自動(dòng)識(shí)別、資產(chǎn)跟蹤、生產(chǎn)過(guò)程

12、控制等。由于射頻標(biāo)簽較條碼標(biāo)簽成本偏高，目前在物流過(guò)程，很少象條碼那樣用于消費(fèi)品標(biāo)識(shí)，多數(shù)用于物流器具，如可回收托盤、包裝箱的標(biāo)識(shí)。,二、射頻識(shí)別識(shí)讀器與標(biāo)簽之間的耦合方式,射頻識(shí)別識(shí)讀器與標(biāo)簽之間的耦合方式有三種，靜電耦合、感應(yīng)耦合和微波。 靜電耦合系統(tǒng)，識(shí)讀距離在2mm以下，我們常見的“信息鈕”就是以靜電耦合方式獲取信息的，可用于固定貨物的巡檢等。 感應(yīng)耦合系統(tǒng)，識(shí)讀器天線發(fā)射的磁場(chǎng)無(wú)方向性，可以不考慮貨物上射頻標(biāo)簽位置和方向，常用于移動(dòng)物品的識(shí)別、分揀。 微波射頻識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)讀微波方向性很強(qiáng)，一般用于高速移動(dòng)物體，如運(yùn)輸車輛的識(shí)別等。,三、物流過(guò)程應(yīng)用的射頻識(shí)別,物流過(guò)程應(yīng)用的射頻識(shí)別一

13、般是感應(yīng)耦合方式的系統(tǒng)。感應(yīng)耦合射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作過(guò)程通常是這樣的：射頻識(shí)讀器的天線在其作用區(qū)域內(nèi)發(fā)射能量形成電磁場(chǎng)，載有射頻標(biāo)簽的物品在經(jīng)過(guò)這個(gè)區(qū)域時(shí)被讀寫器發(fā)出的信號(hào)激發(fā)，將儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)發(fā)送給識(shí)讀器，識(shí)讀器接收射頻標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)，解碼獲得數(shù)據(jù)，達(dá)到識(shí)別目的。由于射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用涉及使用頻率、發(fā)射功率、標(biāo)簽類型等諸多因素，目前尚沒(méi)有像條碼那樣形成在開環(huán)系統(tǒng)中應(yīng)用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此主要是在一些閉環(huán)系統(tǒng)中使用 。,四、物流中的應(yīng)用（1）智能托盤系統(tǒng),系統(tǒng)組成中的射頻識(shí)讀器，安裝在托盤進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)必經(jīng)的通道口上方，每個(gè)托盤上都安裝了射頻標(biāo)簽，當(dāng)叉車裝載著托盤貨物通過(guò)時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)識(shí)讀器了解貨物出入庫(kù)情況。

14、,叉車通過(guò)時(shí)，射頻識(shí)讀器自動(dòng)識(shí)讀裝載托盤上的射頻標(biāo)簽,（2）通道控制系統(tǒng),這是一個(gè)汽車制造業(yè)的倉(cāng)庫(kù)，創(chuàng)造性地使用射頻識(shí)別技術(shù)“紅、綠信號(hào)”系統(tǒng)，控制3500個(gè)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出的包裝箱。這些包裝箱上固定著射頻標(biāo)簽，包裝箱里是需要特殊標(biāo)識(shí)的原材料。射頻標(biāo)簽固定在包裝箱上，記錄著每個(gè)包裝箱的唯一標(biāo)識(shí)。在包裝箱進(jìn)出口處安裝了射頻識(shí)讀器，識(shí)讀器天線固定在上方。當(dāng)包裝箱通過(guò)天線所在處，系統(tǒng)將標(biāo)簽記錄信息與主數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行比較，正確時(shí)綠色信號(hào)亮（包裝箱通過(guò)，如果不正確，則激活紅色信號(hào)，同時(shí)將時(shí)間和日期記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。,包裝箱固定的射頻標(biāo)簽,包裝箱上方是識(shí)讀器天線，可識(shí)讀包裝箱上固定的射頻標(biāo)簽,正常通過(guò)的包裝箱，激發(fā)

15、綠色信號(hào),不該通過(guò)的包裝箱通過(guò)時(shí)，紅色信號(hào)亮,（3）氣瓶防盜系統(tǒng),在該系統(tǒng)運(yùn)行的每個(gè)氣瓶上都裝有射頻標(biāo)簽。裝有氣瓶的卡車通過(guò)裝有射頻識(shí)讀器的出口時(shí)，識(shí)讀器可同時(shí)識(shí)別每個(gè)氣瓶上的標(biāo)簽信息，如有非注冊(cè)氣瓶，可認(rèn)為是被盜氣瓶，被限制運(yùn)出。該系統(tǒng)還同時(shí)獲取氣瓶的年檢信息，該系統(tǒng)充分利用了射頻識(shí)別系統(tǒng)可識(shí)別高速移動(dòng)物體及可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)氣瓶運(yùn)輸過(guò)程多氣瓶的實(shí)時(shí)監(jiān)控及防盜 。,通道門上方裝有射頻識(shí)讀器，可同時(shí)識(shí)別通過(guò)車輛上的多個(gè)氣瓶,每個(gè)氣瓶上都裝有射頻標(biāo)簽,思考題,1.1、基于字符點(diǎn)特征的光學(xué)字符識(shí)別的基本原理是什么？要求學(xué)生能畫出機(jī)器自動(dòng)識(shí)別的過(guò)程。 2、簡(jiǎn)述語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的基本原理。 3、簡(jiǎn)述射頻識(shí)別技術(shù)的基本原理。,