王琦

摘 要：人類的指紋具有唯一性特征，相對(duì)于虹膜識(shí)別等傳統(tǒng)的方法而言，其技術(shù)更加可靠，結(jié)果也更加準(zhǔn)確，因此是生物特征識(shí)別技術(shù)在未來主要的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)。目前自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在金融、門禁系統(tǒng)、電子交易等領(lǐng)域得到廣泛使用。本文在對(duì)自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)概述的基礎(chǔ)上，深入探討其在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用以及在未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：門禁系統(tǒng)；自動(dòng)指紋識(shí)別；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

1.自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)概述

1.1自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的原理

生物特征識(shí)別是基于人類可識(shí)別的一些基本特征進(jìn)行身份確認(rèn)以及對(duì)比的技術(shù)，自動(dòng)指紋識(shí)別是生物特征識(shí)別技術(shù)中的一種。對(duì)于指紋識(shí)別技術(shù)而言，主要分為指紋驗(yàn)證和指紋辨識(shí)兩種，指紋驗(yàn)證主要是將在現(xiàn)場(chǎng)采集的指紋樣本以及指紋特征和多個(gè)已經(jīng)確認(rèn)身份的指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證指紋對(duì)應(yīng)的身份；而指紋辨識(shí)是指將在現(xiàn)場(chǎng)采集的指紋特征和數(shù)據(jù)庫中的多個(gè)指紋樣本進(jìn)行一一比對(duì)，直到發(fā)現(xiàn)特征一致的指紋的過程。對(duì)于自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)而言，其中的技術(shù)要點(diǎn)主要有指紋采集、指紋分類、特征提取以及指紋匹配等。指紋采集主要是將現(xiàn)場(chǎng)遺留的指紋痕跡復(fù)制或者將活體指紋進(jìn)行采集的過程。指紋分類主要是依據(jù)指紋的特征、結(jié)構(gòu)、模式等劃分為不同的類型，為指紋比對(duì)和指紋搜索提供方便。特征提取主要是利用各種數(shù)學(xué)算法對(duì)指紋進(jìn)行數(shù)字化描述，并將主要的特征分離出來的過程，其中指紋細(xì)節(jié)特征主要分為紋線端點(diǎn)以及分差點(diǎn)。指紋匹配是指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)核心是特征匹配算法，通過將提取的局部紋線特征以及其他輔助信息進(jìn)行匹配確定兩個(gè)指紋樣本之間的關(guān)系。

1.2門禁系統(tǒng)中自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的基本功能

指紋門禁系統(tǒng)是基于活體指紋采集技術(shù)以及指紋特征匹配技術(shù)來完成客戶身份確認(rèn)的一種安全保護(hù)系統(tǒng)，包含了完善的軟件系統(tǒng)以及多個(gè)硬件設(shè)備，以此來完成整個(gè)系統(tǒng)所有具體的工作，其主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程有客戶原始指紋數(shù)據(jù)的錄入、系統(tǒng)授權(quán)管理、客戶指紋驗(yàn)證識(shí)別等。當(dāng)客戶需要穿過門禁系統(tǒng)時(shí)，要在傳感設(shè)備上輸入自己的指紋，指紋數(shù)據(jù)進(jìn)過初步處理后傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)的控制器，控制器經(jīng)過一系列的技術(shù)處理后提取出指紋特征，并與原始數(shù)據(jù)庫中指紋樣本進(jìn)行比對(duì)，判斷該指紋對(duì)應(yīng)客戶是否具有合法性，然后生成事件日志保存在系統(tǒng)中。此外，該系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)客戶登記、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、權(quán)限設(shè)置、參數(shù)定制等其它功能。

2.門禁系統(tǒng)中自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

2.1自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)

利用自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)的主要目標(biāo)如下：第一，門禁控制要實(shí)現(xiàn)安全性目標(biāo)，沒有進(jìn)入權(quán)限的客戶無法通過門禁開關(guān)。第二，門禁控制參數(shù)可以自主設(shè)置。例如：管理員可以隨時(shí)修改系統(tǒng)權(quán)限以及權(quán)限有效的時(shí)間長(zhǎng)度等。第三，門禁控制系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，主機(jī)乃至控制平臺(tái)可以利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。第四，門禁系統(tǒng)必須可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢以及數(shù)據(jù)打印等功能。在這幾個(gè)目標(biāo)之中，可靠性和安全性是第一位的。為此，其系統(tǒng)的硬件設(shè)備可以具體包括：控制電源、指紋采集設(shè)備、指紋判別設(shè)備、控制中心、信號(hào)轉(zhuǎn)接器等。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)出發(fā)，在總體上系統(tǒng)主要由上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)連接和下位機(jī)等組成。上位機(jī)主要是系統(tǒng)的門禁服務(wù)器、綜合管理平臺(tái)以及管理員用機(jī)等。上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流以及實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的控制；下位機(jī)主要包括門禁控制器、指紋采集設(shè)備、狀態(tài)顯示器、按鈕、信號(hào)轉(zhuǎn)化器以及指紋判別器等。

2.2自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)在門禁系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

對(duì)于門禁系統(tǒng)的上位機(jī)而言，其設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的主要功能有用戶信息管理、用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通訊、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、控制器管理等。對(duì)于下位機(jī)而言，其具體功能實(shí)現(xiàn)是整個(gè)門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心與關(guān)鍵，主要作用是指紋采集以及指紋自動(dòng)比對(duì)，并要完成后續(xù)的門禁設(shè)備控制，同時(shí)對(duì)于門禁控制器而言，通過系統(tǒng)平臺(tái)可以設(shè)置若干的工作狀態(tài)，比如：系統(tǒng)的門禁狀態(tài)、系統(tǒng)考勤狀態(tài)、巡更功能等。上位機(jī)的管理軟件要通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸與下位機(jī)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，讀取門禁控制器中存儲(chǔ)的時(shí)間信息和事件信息，并輔助查詢相應(yīng)的數(shù)據(jù)，完成打印等。由于軟件設(shè)計(jì)的安全功能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，因此在設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)時(shí)需注意以下兩點(diǎn)：首先，系統(tǒng)控制處于門禁狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)只能通過指紋比對(duì)使用戶通過，所以指紋采集器應(yīng)該在系統(tǒng)的最外邊，然后再通過電源線、數(shù)據(jù)線等與門內(nèi)的各個(gè)硬件設(shè)備相互連接，即便在指紋采集設(shè)備遭到惡意破壞或者出現(xiàn)系統(tǒng)故障的情況下，仍能保證系統(tǒng)進(jìn)出權(quán)限有效。其次，系統(tǒng)要設(shè)置一定的免驗(yàn)證安全通道，以便在系統(tǒng)維護(hù)期間、緊急情況發(fā)生時(shí)可以自動(dòng)啟動(dòng)以保證用戶安全，同時(shí)方便通過，但此時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警。

3.自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)在今后的發(fā)展趨勢(shì)有：第一，在指紋采集方面技術(shù)更加先進(jìn)。由于指紋采集容易受到手指臟、干、濕乃至磨損的影響，常常造成指紋樣本不清晰、不完整、不準(zhǔn)確，對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)造成了一定的干擾，因此指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展首先要在這個(gè)環(huán)節(jié)有所突破，解決在指紋采集時(shí)變形以及特征變化等問題。第二，在指紋特征識(shí)別以及提取方面有新的進(jìn)展。在未來，要深入研究指紋特征的表示和提取算法，以便能夠更加準(zhǔn)確、全面地描述指紋特征，提高指紋匹配的效率。第三，研究指紋樣本數(shù)據(jù)庫中的快速分類方法以及建立快速檢索模型。

4.結(jié)語

自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)是一種非常有效的身份識(shí)別方法，在諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，由于其具有方便、高效、安全、可靠等諸多的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，在門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中都是技術(shù)首選。門禁系統(tǒng)的核心是自動(dòng)指紋識(shí)別，深入研究自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)有效提高門禁系統(tǒng)的安全性能具有重要的意義。

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