“一卡通”工程中指紋識別系統的應用
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：荊淑霞，斯慶巴拉 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月23日
1、引言
校園“一卡通”工程是數字化校園建設的重要組成部分和基礎工程。涉及到校園生活的各個(gè)方面。為全面地采集各類(lèi)數據奠定了堅實(shí)、可靠的基礎。校園“一卡通”是指基于校園網(wǎng)，采用成熟、先進(jìn)的非接觸式IC卡(智能卡)實(shí)現數據采集而建成的校園個(gè)人數據管理應用平臺。它綜合應用了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、數據庫技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和IC卡技術(shù)。集證件管理、檔案管理、師生考勤、食堂管理、機房管理及其他多種服務(wù)功能于一體，真正實(shí)現了“一卡在手。走遍校園”。在傳統的“一卡通”系統中都使用IC卡加口令的方式進(jìn)行登錄。存在著(zhù)口令難以記憶、易被破解等問(wèn)題。隨著(zhù)指紋識別技術(shù)的成熟和成本的下降，用戶(hù)身份的確認更多的使用IC卡加指紋識別技術(shù)。
2、生物識別
生物識別。就是利用人體固有的生理特征或行為動(dòng)作來(lái)進(jìn)行身份識別或驗證。要把人體的特征用于身份識別，這些特征必須具有唯一性和穩定性 許多研究與經(jīng)驗證明人的指紋、掌紋、面孔、發(fā)音、虹膜、視網(wǎng)膜與骨架等都具有唯一性和穩定性，即每個(gè)人的這些特征與別人是不同的。同時(shí)終生不變，可以據此識別出人的身份。目前。這些生物識別認證的結果大多數不能作為法律上的證據。只有指紋和簽名識別被國家司法機關(guān)認可?，F有指紋識別技術(shù)是生物識別技術(shù)中的熱點(diǎn)。
所謂指紋即指人的手指端皮膚的紋路。一個(gè)人的指紋絕少與另一個(gè)人的相同。而且指紋從人的出生之日就已經(jīng)定型，不會(huì )隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而發(fā)生改變。早期的指紋識別是靠人的眼睛來(lái)實(shí)現的。這樣既對人的眼睛的要求較高，也因為各種客觀(guān)原因造成識別率的低下。由于計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。模式識別算法的不斷完善。指紋識別的工作已經(jīng)完全可以交給計算機去自動(dòng)完成。所以現在計算機各種信息管理系統中越來(lái)越多地采用指紋
識別系統來(lái)驗證人的身份。
3、指紋自動(dòng)識別技術(shù)
指紋識別技術(shù)主要包括：讀取指紋圖像，指紋圖像預處理，指紋圖像特征提取。保存和比對。
A、指紋圖像的獲取
指紋圖像的捕獲采用特殊設計的電容傳感器及數字圖像處理器(Digital Image Proeessor)實(shí)現。電容傳感器可捕獲高分辨率的灰度圖像(500dpix256)并通過(guò)標準接口將視頻輸入到數字圖像處理器。另外還有一個(gè)圖像質(zhì)量控制的組件，使得在常規環(huán)境及光線(xiàn)很暗的情況下該傳感器都可以獲得高質(zhì)量的圖像。這為以下指紋圖像的特征提取、指紋匹配打下良好的基礎。
B、指紋圖像的預處理
通過(guò)電容傳感器獲得的圖像信息有很多噪聲。 主要是由于平時(shí)的工作和環(huán)境引起的。比如手指被弄臟，手指上有疤痕、濕潤或干燥等，因此要對原始圖像進(jìn)行預處理，主要包括：(1)去除噪聲(因手指臟污或濕潤造成指紋的圖像模糊)使之更清晰；(2)將獲得的指紋灰度圖像轉換成二值圖；(3)將前面兩步已經(jīng)處理過(guò)的圖像中指紋的紋線(xiàn)的寬度降到最小，使紋線(xiàn)更加清晰；(4)修復指紋圖像上的斷紋或粘紋
C、提取指紋圖像特征
經(jīng)過(guò)預處理后的指紋圖像通過(guò)相應的處理算法自動(dòng)提取指紋的全局特征和細節特征。全局特征是指可以用眼進(jìn)行觀(guān)察得到的特征。細節特征是指指紋上的節點(diǎn)，它是指紋識別的最基本特征依據。既使兩枚指紋具有相同的總體特征。但它們的細節特征一一節點(diǎn)卻不可能完全相同 就是這些節點(diǎn)提供了指紋唯一性的確認信息。最后將提取的指紋特征存儲在數據庫中，以作為比對的依據。
4、數宇化校園系統中指紋識別技術(shù)的應用
校園“一卡通”以校園網(wǎng)絡(luò )作為基礎。網(wǎng)上應用系統作為依托。是實(shí)現校園信息化的牽頭環(huán)節。是構筑“數字校園”的基礎，也是學(xué)校逐步走向數字化、信息化、網(wǎng)絡(luò )化的基礎工程。校園“一卡通”的應用系統包含系統管理、卡務(wù)管理、餐飲消費、超市消費、門(mén)禁管理、機房管理、教務(wù)管理、教室管理、考勤管理等子系統。通過(guò)讀取智能卡上的信息和用戶(hù)輸入的密碼進(jìn)行身份認證。實(shí)現各種管理及服務(wù)功能，并可以代替現有的多種證
件。
目前。實(shí)施“一卡通”工程的院校大多數采取讀入卡號、輸入密碼的方式進(jìn)行身份認證。而密碼容易忘記或被別人破解，造成信息不安全。以學(xué)生注冊模塊為例。每學(xué)期開(kāi)學(xué)初，學(xué)生要憑”學(xué)生證”到教務(wù)管理部門(mén)進(jìn)行注冊。采取讀卡加密碼的方式，會(huì )給學(xué)生管理帶來(lái)不便：如果某學(xué)生并未到校。但他將”學(xué)生證”交給了乙同學(xué)。并告知密碼，那么，乙同學(xué)就可以為其注冊。為了避免這些問(wèn)題?，F在可以將指紋作為身份識別的依據。
智能IC卡內的集成電路包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲器EEPROM、隨機存儲器RAM 和固化在只讀存儲器ROM中的卡內操作系統COS(Chip Operating System)?？ㄖ袛祿譃橥獠孔x取和內部處理部分。確?？ㄖ袛祿踩煽?。 智能卡的內部結構如圖l所示。
圖1 智能卡結構
校園“一卡通”系統中自動(dòng)指紋識別的應用主要包括兩部分：(1)指紋信息的提取與存儲：(2)指紋的識別與匹配。
(1)指紋信息的提取與存儲
每一位用戶(hù)在使用校園網(wǎng)之前。如新生入學(xué)辦理入學(xué)手續時(shí)，卡務(wù)管理部門(mén)對其指紋進(jìn)行采樣。并存儲到發(fā)給他的IC卡中。指紋采集過(guò)程如圖2所示。
圖2：指紋信息的采集與存儲
(2)指紋的識別與匹配
目前大多數結合智能卡的指紋識別系統中。智能卡只作為一種存儲指紋模板的存儲設備，指紋識別過(guò)程完全在卡外執行，該系統在執行指紋匹配時(shí)需將存儲在卡內的指紋模板釋放到外部的卡讀寫(xiě)器中。勢必給系統的安全帶來(lái)隱患，為提高系統的安全水平，指紋的識別操作要求在卡內處理器中進(jìn)行。但該系統在提高系統安全的同時(shí)也對指紋識別技術(shù)提出了新的要求。指紋識別模塊由指紋圖象提取單元、指紋特征提取單元、比較單元和模塊數據庫幾個(gè)部分組成，作為智能卡操作系統的一部 。在數字化校園的每一個(gè)應用服務(wù)的客戶(hù)端。都要提供一個(gè)帶指紋掃描設備的讀卡器。將用戶(hù)的指紋進(jìn)行采樣。然后在智能卡中進(jìn)行指紋的匹配。匹配成功。說(shuō)明用戶(hù)是該智能卡的合法使用者。身份認證通過(guò)。發(fā)送給PC機一個(gè)信號，持卡人可以進(jìn)入校園網(wǎng)或進(jìn)行消費。
指紋識別過(guò)程如圖3所示。
圖3：指紋信息的匹配過(guò)程
5、結束語(yǔ)
結合智能卡的指紋識別和IC卡加密碼識別身份的區別有兩個(gè)方面：首先在設施上。密碼識別需要有讀卡器和一個(gè)密碼輸入小鍵盤(pán)。而智能指紋識別系統中需要有一個(gè)帶指紋圖像掃描功能的讀卡器。該設備能將指紋圖像讀取處理后和IC卡中固化的指紋信息進(jìn)行匹配：再者管理的信息不同。密碼識別系統中需要數據庫中存儲每一位用戶(hù)的密碼。而在指紋識別系統中。IC卡中要存儲用戶(hù)的指紋數據，不需要用網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行密碼的傳輸。只需在客戶(hù)端進(jìn)行身份認證。將認證的結果傳送給客戶(hù)端即可。減少了網(wǎng)絡(luò )傳輸量，同時(shí)提高了系統的安全性。
