基于指紋的考生身份識別系統(tǒng)設計

張智博，馬巧梅

摘 要：大學生等級考試的考風考紀建設，以寶雞考區(qū)的全國計算機等級考試為例，使用基于指紋識別技術的考試監(jiān)督系統(tǒng)實現(xiàn)人為輔助監(jiān)考，將指紋識別作為考生身份驗證的唯一識別認證方式，對考生的替考行為起到了有效的監(jiān)管作用，給考生人工身份識別帶來很多便利，還可以對違法違紀考生和疑問考生進行拍照監(jiān)管、指紋錄入等取證工作，給全國計算機等級考試的考務管理工作帶來了極大的幫助。文章對基于指紋的考生身份識別系統(tǒng)進行了分析。

關鍵詞：指紋識別;考試系統(tǒng);身份驗證

1 基于指紋的考生身份識別系統(tǒng)介紹

全國計算機等級考試是國家級的重要考試，考試中考風考紀的嚴格監(jiān)管是考試公平性的重要保障。近年來，社會上的不正之風嚴重干擾了考風考紀，違規(guī)違紀也日趨嚴重，當前考務管理工作的重中之重便是考風考紀的建設[1]。雖然全國各行各業(yè)的大型考試組織機構，想盡了一切辦法阻止考生替考現(xiàn)象發(fā)生，確保真實考生身份信息的確認，但是仍然有極個別的考生會抓住一切可抓的機會，投機取巧、違規(guī)違法地進行替考，給等級考試和社會帶來了非常不利的影響。各級考試管理中心，除了需要在考風考紀方面加強防范、管理，更需要在考生替考方面做出進一步的技術防范，即使用考生身份識別技術進行防范，因此，亟需一套考生身份驗證的輔助設備[2]。

2 身份識別技術

現(xiàn)階段，用于生物特征的身份驗證技術有：虹膜、指紋（靜脈）、掌紋、人臉等[3]。其中，應用最廣泛且最可靠的是指紋（靜脈）識別技術，對于該技術的應用需有以下4個階段：對人體進行指紋紋路識別、提取人體的指紋紋路特征、將保存紋路信息于數(shù)據(jù)庫以及人體指紋紋路比對。實現(xiàn)的過程是：首先，通過專有設備讀取人體指紋的紋路，對讀取到的圖像進行清晰化處理。其次，指紋辨識軟件提取指紋的特征數(shù)據(jù)，一般情況下，兩個不同的指紋圖像不會產(chǎn)生完全相同的特征數(shù)據(jù)。最后，通過計算機將兩個指紋的特征數(shù)據(jù)進行比對，計算出其相似度，最終確定兩個指紋是否匹配。

2.1 指紋認證的工作原理

指紋認證的工作原理：將現(xiàn)場采集的指紋與數(shù)據(jù)庫中預先保存的指紋（以一定的壓縮格式存儲）進行比對，確定考生身份，指紋與考生姓名或其標識（ID，PIN）存在一一對應關系，方可確認其身份[4]。

與傳統(tǒng)的人工處理方式不同的是，其他生物識別技術并不直接存儲指紋的圖像，而是在指紋圖像上使用不同的數(shù)字化算法比對指紋的特征數(shù)據(jù)?？忌拿總€指紋都有獨一無二、可測量的特征點，即特征數(shù)據(jù)，每個特征點都有大約5～7個特征。所以，10個手指便可產(chǎn)生最少4 900個獨立可測量的特征，說明指紋紋路識別是一個非?？煽康纳矸蓁b別方式。

指紋識別根據(jù)考生指紋的紋路、細節(jié)特征等信息對考生進行身份鑒定[5]，有益于各種應用場合的人員身份驗證，成為目前生物特征點中應用最廣泛、研究最深入、發(fā)展最成熟的身份識別技術。

2.2 指紋識別技術

指紋識別技術的原理是：每個人的指紋紋路、指紋交叉位置和指紋圖案都不相同，而且這些不同的紋路信息會終身伴隨一個人的一生，不會改變。所以，可以將指紋紋路作為一個人的唯一身份認證標志，將一個人與其指紋信息一一對應，以此驗證身份的真?zhèn)?，這就是指紋識別技術[6]，該識別技術結合了圖像處理技術與模式識別技術。

2.3 指紋管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫技術與計算機技術相結合的管理指紋信息的技術就是指紋管理，應用圖形學、后臺數(shù)據(jù)庫、模式識別等技術，甚至有時還會用到密碼安全技術或者嵌入式技術。指紋信息管理系統(tǒng)特別關注信息的安全性，比如生物識別技術等。指紋識別認證具有保密性與唯一性。

目前，相對于其他識別技術而言，應用廣泛的指紋認證技術具有許多優(yōu)點：（1）人體指紋紋路是特有的一種生物特征，指紋紋路的復雜圖案完全可以區(qū)別開不同的兩個人的身份，若需更準確地確定人體的身份信息，可采集多個指紋信息進行鑒定。（2）以方便、簡捷的方式便可掃描指紋紋路，快速達到人體身份驗證的效果。（3）必須以本人的指紋紋路作為采集指紋的唯一方式，防止人體身份的假冒和防偽。（4）直接接觸掃描也是人體身份驗證最可靠的實現(xiàn)方法。（5）指紋的采集裝置可以更加微型化，以進一步降低其成本。

3 基于指紋的考生身份識別系統(tǒng)設計

寶雞地區(qū)的考生身份認證與識別系統(tǒng)具有如下功能：采集考生的指紋信息、識別考生的指紋信息、將考生的指紋信息存儲于數(shù)據(jù)庫中、對比提取的指紋紋路，最終完成考生入考場前的身份識別認證、個人資料的核對與審查等工作，徹底完成對考生信息身份驗證的全面管理。

3.1 采集考生的指紋信息

采集指紋是考生指紋識別系統(tǒng)的核心模塊，主要負責采集指紋，使用的儀器有傳感器設備、攝像設備、掃描儀等，通過提取特征信息的方式采集考生的指紋信息。主要方式如下：對指紋的取像與光電以及電流轉換，還有其他的提取方式，比如圖像預處理技術。最后，將采集到的考生指紋信息傳輸?shù)娇忌讣y識別系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫中進行對比。

3.2 識別考生的指紋信息

識別考生指紋信息的核心在于將數(shù)據(jù)源與被測指紋進行比對[7]，即兩種指紋數(shù)據(jù)通過圖像預處理后，進行匹配和比對，進一步判斷其同源性，最終確定考生的真實身份。若考試指紋的紋路是同源手指，則考生身份真實，認證通過，否則是偽造身份，認證失敗。一般情況下，有兩種指紋匹配方式：第一，建立紋理模型，再識別與比對;第二，先通過節(jié)點信息的對比，再對考生的指紋脊線進行匹配。

3.3 對比考生的指紋信息

考生指紋識別系統(tǒng)中的后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括存儲信息的數(shù)據(jù)表結構和編碼結構，其中，數(shù)據(jù)表中的信息存儲包括考生指紋的特征信息、基礎信息和驗證通過后的運行數(shù)據(jù)?？忌讣y的基礎信息包括考生的指紋信息和驗證時候的運行參數(shù);特征信息包括考生指紋中提取到的特征數(shù)據(jù)，該特征信息可以實現(xiàn)考生身份信息的對比和驗證功能;運行數(shù)據(jù)指的是考生身份驗證過后的信息的記錄，便于考試管理人員在考試結束后進行考生身份信息的復查與其他管理和應用。

4 結語

目前，在各行各業(yè)的應用領域中，很多領域都已采用了指紋識別身份技術，跟其他身份驗證技術對比，該技術對身份驗證的準確率較高，采用的技術也比較成熟，最關鍵的是采用指紋識別技術實現(xiàn)身份識別的成本比較低。本文對考生采用指紋識別技術驗證其身份的真?zhèn)危沟每忌畔⒌谋O(jiān)督和管理實現(xiàn)了智能化、信息化，在考務管理工作中，大大提高了考生身份信息的識別與監(jiān)管的效率。

基金項目：國家青年科學基金資助項目;項目編號：61402015。陜西省自然科學基礎研究項目;項目編號：2017JM6048。校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目;項目編號：2018XJ058。省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目;項目編號：201827044。寶雞文理學院校級項目;項目編號：ZK2018030。

作者簡介：張智博（1996— ），男，陜西榆林人，本科生;研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程。

*通信作者：馬巧梅（1983— ），女，陜西榆林人，講師，碩士;研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程，網(wǎng)絡與信息安全。

[參考文獻]

[1]黎海清.基于特征提取的人臉識別考試身份驗證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].軟件開發(fā)與應用，2016（13）：139-140.

[2]劉元慶.基于指紋識別技術的考務管理終端在國家級教育考試中的應用研究—以徐州考區(qū)為例[J].方案與應用，2016（6）：36-38.

[3]李江平.一種基于指紋識別的身份驗證系統(tǒng)在電力施工人員資質管理應用的設計方案[J].中國設備工程，2018（1）：103-104.

[4]馬旗超.基于生物識別的智能家居智能門鎖專利綜述[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（35）：25-27.

[5]劉佩森，童艷，鄭翔鵬.小型指紋簽到儀設計[J].科技經(jīng)濟導刊，2018（31）：52-53.

[6]賽迪智庫.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的生物識別技術及應用趨勢[J].網(wǎng)絡安全和信息化，2018（11）：17-19.

[7]劉振.指紋識別技術在身份認證中的應用與研究[J].信息記錄材料，2018（11）：93-94.

Design of examinee identification system based on fingerprint

Zhang Zhibo， Ma Qiaomei*

（School of Computer， Baoji University of Arts and Sciences， Baoji 721016， China）

Abstract：Taking the national computer grade examination in Baoji examination area as an example， the examination supervision system based on fingerprint identification technology is used to realize the artificial invigilation， and fingerprint identification is regarded as the only way of identification and authentication for examinees， which plays an effective regulatory role in the substitute behavior of examinees and brings a lot of convenience to the artificial identification of examinees. It can also take pictures and supervise the examinees who violate the law and discipline， fingerprint input and so on， which has brought great help to the examination management of the national computer grade examination. In this paper， the identification system of examinees based on fingerprint is analyzed.

Key words：fingerprint identification; examination system; authentication