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在早期基于计算机网络的管理信息系统中，大部分数据是通过人工方式输入计算机系统的。由于需要输入的数据量大，数据输入劳动强度大，人工输入误差率高，因此严重影响了生产与管理效率。在以生产、销售为主的流通全球化的背景下，数据的快速采集与自动识别成为生产、销售、仓储、运输、防伪、票据与身份识别等应用发展的瓶颈。基于条码、磁卡、IC卡、RFID的数据采集与识别技术，就是在这样的背景产生与发展起来的。图2-1给出了数据采集与识别技术的发展过程。
图2-1 数据采集与识别技术的发展过程
1.条码的概念
条码对于大家来说是很常见的，日常生活中的很多物品上都印有条码。当你到书店买书或到超市买商品时，收银员仅仅需要用阅读器扫描物品上的条码，商店的收款机上就会显示物品的名称、单价等信息。条码可以分为一维条码、堆叠线性条码与二维条码。
目前，市场上已出现几十种条码标准，包括码型、编码及应用标准。例如，一维条码有EAN码、Codabar码等；堆叠线性条码有PDF-417码、Code 16K等；二维条码有QR码、CodeOne、DataMatrix码等。图2-2给出了多种典型条码的码型。
图2-2 多种典型条码的码型示意图
（1）一维条码
一维条码采用不同宽度的条（bar）与空（space）组成的图形来表示数据（数字或字符）。条码阅读器在读取一维条码时，发射的光线被黑色的“条”吸收（即不发生反射）、被白色的“空”反射。阅读器将接收到的光线转化成电信号，并将电信号解码还原成条码表示的数据传送给计算机。
一维条码仅在一个方向（通常是水平方向）表示数据。它的优点是编码规则简单，即由一系列不同宽度的条与空组成，因此又称为一维线性条码。另外，条码阅读器的造价较低。一维条码的缺点是：数据容量较小，通常仅包含数字与字符；条码尺寸相对较大，空间利用率较低；如果条码出现损坏，阅读器将难以读出数据；当阅读器扫描条码时，对条码的距离与角度有一定的要求。
目前，EAN-13码是应用最广泛的一维条码。在EAN-13编码标准中，开始位置的2位数字表示国家代码；紧随其后的5位数字表示厂商代码；再之后的5位数字表示商品代码；最后位置的1位数字表示校验码。产品标识为“82 70784 40652 7”的EAN-13码图形如图2-3所示。
图2-3 EAN-13码图形示意图
一维条码的一组数字或字符仅用于表示商品编码。当阅读器读出EAN-13码图形所表示的商品编码为“82 7078440652 7”之后，还要从阅读器连接的计算机中查询出商品的详细信息，包括商品名、规格、出厂日期、保质期、价格等。商品详细信息的数据长度由商家根据需要确定，与一维条码表示的数据长度无关。一维条码表示的数据长度是由编码标准决定的。例如，EAN-8码的数据长度为8位，EAN-13码的数据长度为13位。
（2）堆叠线性条码
堆叠线性条码由多个一维条码堆叠而成。例如PDF-417码，其长度可变，编码最多可包括1850个字母或2710个数字。PDF的含义是“便携式数据文件”。PDF-417码用于识别的物品通常要附加在详细信息的应用中，例如危险品运输、防御系统、卫生健康、电子与化工行业等。
（3）二维条码
二维条码是用二维方向（水平方向与垂直方向）的几何图形，按照一定规律在平面分布的黑白相间的图形来表示数据（数字或字符）。二维条码通常被简称为二维码。
二维码主要有以下几个特点。
●信息容量大。例如，典型的QR码可以用76×25mm 2 面积（相当于标准信用卡的2/3）表示多达7089个数字或4296个字符，比一维条码的信息容量高出很多倍。其中，QR的含义是“快速反应”（Quick Response）。
●编码范围广。二维码可以表示照片、声音、文字、签名、指纹等数字信息，也可以表示多种语言文字，还可以表示图像数据。
●容错能力强。如果二维码由于破损、折叠、污染等引起局部损坏，只要损坏面积不超过50%，阅读器就可以使用纠错算法正确恢复出丢失的信息。
●纠错能力强。由于二维码采用了纠错算法，因此读码的误码率低于千万分之一。
●保密性好。二维码具有多重防伪特性，支持密码防伪、软件加密，可利用包含的指纹、照片等信息进行防伪，因此具有极强的保密与防伪性能。
●使用成本低。二维码标签易于打印与粘贴，成本低廉，持久耐用。
2.二维码的应用
随着手机电子商务应用的推广，使二维码技术得到了快速发展。目前，二维码已广泛应用于电子门票、产品防伪、身份认证等领域。对于一次性消费的票据，例如电影票、展览会门票、旅游景区门票，目前90%以上都使用了二维码。图2-4给出了二维码电子门票的应用示例。在这种应用中，客户使用手机通过移动通信网订购门票。在接收到客户的购票请求，并确认客户通过网上银行完成支付之后，票务中心计算机将自动生成一个标识这张票的二维码，并通过移动通信网发送至客户手机。客户在检票处出示手机上显示的二维码，检票员使用阅读器扫描该二维码，并将其图形传送给票务中心完成确认。
图2-4 二维码电子门票的应用
食品与药品安全已成为人们关注的焦点问题，二维码技术提供了一个很好的解决方案。当奶粉出厂时，奶粉罐上有生产厂家打印的防伪二维码。这个二维码会通过互联网传送到防伪查询中心。当客户购买奶粉时，使用手机上的阅读器扫描二维码并传送给防伪查询中心，由防伪查询中心将查询结果返回给客户。客户不但可以辨别奶粉的真伪，还能够获得奶粉的生产日期、保质期等信息。这样，客户就可以放心购买合格的产品。
尽管条码已经广泛应用于人们的生活，但条码的应用也是有条件的，即阅读器在扫描条码时必须能够“看到”一个“清晰”的条码图形。这里的“看到”是指阅读器与条码之间没有遮挡，必须是可视的；“清晰”是指条码图形没有被污染或遮挡，条码的图形完整，也没有折叠或破损。显然，这两个条件限制了条码的应用范围。在这样的需求背景下，磁卡、IC卡这类物体标识技术也就应运而生。
1.磁卡
磁卡（magnetic card）是一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录数据（数字与字符）。磁卡可以与各种磁卡读卡器配合使用，用于标识用户身份或提供其他用途。磁卡的一面通常有说明提示性信息，例如插卡方向；另一面有磁层或磁条，通常用2～3个磁道来记录相关数据。磁条是一层很薄的磁性材料。从本质上来说，磁条与计算机使用的磁盘功能相同。图2-5给出了典型的磁卡及读卡器示意图。
图2-5 典型的磁卡及读卡器示意图
我们在很多场合中都会用到磁卡，例如食堂就餐、商场购物、乘坐公共汽车等。学生在进入图书馆时也经常用磁卡来标识身份。磁卡的优点是成本低廉，这是它容易推广的重要原因。但是，由于弯折、曝晒、高温而损坏或弄脏磁条，或者是受到外部磁场的影响时，都可能造成磁卡消磁、数据丢失，而无法使用的情况。随着信息技术的快速进步，用IC卡取代磁卡已经是大势所趋。
2.IC卡
IC卡（integrated circuit card）通常又称为智能卡（smart card），它通过在集成电路芯片中写入数据来进行识别。磁卡可以与各种IC卡读卡器配合使用，用于标识用户身份或提供其他用途。图2-6给出了IC卡与读写器的示意图。
图2-6 典型的IC卡及读卡器示意图
IC卡的外形与磁卡相似，与磁卡的区别主要是存储介质不同。磁卡是通过卡上的磁条存储数据，而IC卡是通过嵌入卡中的芯片存储数据。与磁卡相比，IC卡具有：数据存储容量大、安全保密性好、读写方便、使用寿命长等优点。
根据读写数据是否需要接触读卡器，IC卡可以分为两类：接触式IC卡与非接触式IC卡。对于接触式IC卡，用户必须将IC卡插入读卡器中，并且在IC卡与读卡器之间建立物理连接之后，以接触形式来读取或写入数据。非接触式IC卡又称为射频卡，读卡器以无线通信方式访问IC卡，以非接触形式来读取或写入数据。实际上，非接触式IC卡采用的是与RFID相同的数据读取技术。
尽管IC卡已经大量应用于金融、交通、通信、医保等领域，但是在制造、零售、仓储、物流、医疗等领域中，IC卡仍然难以满足大批量、多品类的物品逐个标识，以及在储存、运输、销售过程中实现自动识别的需求。在这样的背景下，可通过无线技术实现物品自动识别的RFID技术应运而生。