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指纹识别技术在IC卡门禁系统中的应用

2026/10/9 9:57:19点击:

  随着时代的发展,门禁系统越来越需要高效、可靠的身份认证机制,以确定人员对特定区域进出的合法性。
  传统的个人身份鉴别手段如钥匙、口令、密码、甚至磁卡、1C卡等识别方式,由于它们具有可假冒、可伪造、可盗用、可破译的弱点,己不能完全满足现代社会经济活动和社会安全防范的需要。要消除人为的不安全因素,只有不易被他人代替、仿制、甚至其本人也无法转让的身份识别凭证才能胜任。
  因此,基于人体生理特征的身份识别系统逐渐为社会所瞩目。
  随着识别技术的不断成熟和计算机技术的飞速发展,各种基于人体生理特征的生物识别技术逐渐融入门禁控制系统中,其中包括:指纹、手掌、声音、视网膜、瞳孔和面纹等识别技术。目前,从实用的角度看,指纹识别技术是优于其它生物识技术的身份鉴别方法。它具有以下几个显著的优点:U)确定性:每个指纹在人六个月的时候形成,以后终身不会改变,即使被划伤、烧伤,只要不伤及真皮,都不会改变他的指纹形状。(2)*一性:两个完全一样的指纹出现的率非常小,不超过600亿分之一J3)永久性,即终生不变性。(4)可采集型:即可以通过一定的设备和手段采集到。(5)存储数据少:指纹识别中使用的模板只是从指纹图片中提取的特征字节,而不是整幅指纹图片,特征字节的大小为300400B,存储量相对较小。采用这种技术,可以将人的身份和其指纹严格对应起来。近年来,国内外学者对自动指纹识别技术进行了深和广泛的研究。取得了较大的进展,研究的重点主要集中在如何提高识别的准确率和速度。
  1指纹自动iPjlj技术的基本原理指纹识的过程是比较复杂的。
  与人工处理不同,计算机指纹识别常常不直接存储和比对指纹图像,而是在指纹图像上提取指纹特征并比对指纹的特征。其基本的识别原理如。
  指纹图像的预处理过程,实际上就是图像增强的处理过程。由于指纹本身和采集条件等各种因素的影响。
  原始的指纹图像中往往包含许多噪声,造成指纹图像质量严重下降,其后果直接影响到整个系统的识结果。指纹图像的预处理过程主要包括:高频滤波(平滑)、图像归一化、二终结点分叉点分歧点a立点环点指纹特征点类型短纹值化、细化等。其目的是经过指纹图像的预处理,得到清晰的指纹图像。
  得到一个高质量的指纹图像后,要将它的各种特征找出来,指纹图像根据总体特征的不同,分为人眼可看到的弓型、环型、螺旋型3种基本的纹型。为了确认指纹*一性的信息,需要指纹节点的局部特征,指纹节点是指指纹纹路中不连续的、出现中断、分叉或打折的点。这些断点、分叉点和转折点就称为“特征点”。特征点的类型()主要有以下6种:终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点和短纹。
  各种指纹特征出现的概率并不相等。一般在自动指纹识别技术中只使用两种细节特征:终结点和分叉点。大量统计结果和实际应用证明,这两类特征点在指纹中出现的机会*多、*稳定,而且比较容易获取。更重要的是,使用这两类特征点足以描述指纹的*一性。通过算法检测指纹中这两类特征点的数量以及每个特征点的类型、位置和所在区域的纹线方向是特征提取算法的任务。抽取出其重要的指纹特征存放干特征数据库中,供比对。
  需要指出的是指纹识别技术本身并不是*美无缺的,某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少,或者手指受过伤、指纹被破坏,故而很难成像,这些都会使整个系统的通用性受到一定的影响。
  2基于指纹识别的1C卡门禁系统的组成bookmark4在一些公共场所的门禁控制中,如需多次进入的地铁、旅游胜地人口等场所为了解决个别人群指纹特征少而无法应用指纹识别门禁系统这个矛盾,需要用现有成熟的技术予以补充,方法之一就是在指纹门禁系统中集成智能卡技术,这样对于无法使用指纹识别的用户可以改用智能卡,而且对于篼安全要求的场所可以采用*C卡十指纹“的双重识别模式,真正做到”人卡合一“,从而使得整个系统的安全性能得到显著的提篼。其主要的设计思路是:门禁系统将卡持有者的指纹加密后存储在智能卡上,并在智能卡的读写机具或系统上加装指纹识系统,当持卡者将卡插入智能卡读写机具时,读写机具首先将指纹信息读出来并要求用户比对指纹,通过比对卡上的指纹和持卡者本人的指纹就可确定持卡者是否为卡的真正主人。这样便保证了只有真正的卡主人才能使用这张卡。将指纹识别技术和智能卡结合起来,是目前门禁系统中应用较为广泛的身份认证方案。该方案中的优点是不需要大容量的数据库存储用户的指纹信息,用户指纹的特征值与一些重要的信息都存储在1C卡中,由于1C卡具有逻辑加密和安全校验机制,使得个人指纹信息的安全性和比对速度都会大大提高。其系统组成如所示。
  1)门禁管理PC机:门禁管理PC机主要完成门禁管理和发卡两项功能,其中门禁管理主要卖现出入信息记录、查询、统计等管理任务。发卡门禁管理PC机单片机控制系统1C卡读写器指纹1C卩指纹1C卡门禁系统框图则是指在将卡片发行给用户之前,需要由发卡机构将卡片的应用序列号、密码、允许使用天数等基本信息写入用户1C卡内的这一过程。
  录用户生物指纹特征值和其它信息值的存储1C卡。卡持有者在次进入受控区时将该卡插入读卡机,随后将手指伸到指纹采集仪的窗口上,读卡机便会自动将他的指纹和卡上的指纹相比对,比对成功则启动门闸放行,同时记录进人的卡号、时间等信息。目前市场上有多种型号的1C卡,对于各生产厂家的产品,特点也不尽相同。在选择时应根据用途、安全性的要求、使用寿命等多种因素选择。由于1C卡具有逻辑加密机制,完全可满足高安全级别的门禁系统的需要。
  1C卡电子门闸:1C卡电子门闸是由指纹采集验证模块、1C卡读写器、单片机控制系统、电动门闸4个部分组成。其中前3个部分有机地溶于门闸的箱体之中,共同形成一个独立的身份验证和出、入控制终端。它可独立于上位计算机完成卡片*一次使用时用户指纹提取、写入和再次使用时的身份验证以及逻辑判断等几项基本操作。
  4)指纹仪:是指纹特征的采集设备,通过指纹仪获取指纹图像质量的好坏将直接影响到图像处理软件算法的难度和识别率的高低,对指纹门禁系统具有非常重要的意义,基于光学原理的指纹仪传感器能有效地克服传统电容指纹传感器容易受静电干扰及手指磨损难于读取指纹等缺点。
  3融合指纹识别的1C卡门禁系统的软件设计是主程序流程图,系统上电复位初始化时,读取系统EEPROM中的各项参数,然后定时检测是否有卡插入,并不断刷新系统显示。当有卡插入时,完成1C卡检测、指纹采集校验、门闸电机控制、入门逻辑检验等基本功能。
  4指纹1C卡门禁系统的技术难点基于指纹识别的ic卡门禁系统涉及了电子、计算机、图像处理、模式识别等篼新技术,在智能建筑及一些安全级较高的场合已得到广泛的应用,但也面临一些严重的困难,主要表现在指纹采集技术有持提高,目前的活体指纹采集设备还不能很好地满足实际应用的需要,主要表现为:采指纹的适应性差,在指头较湿、较干、较脏或磨损较为严重时,采集的指纹质量往往不能让人满意,虽然可以通过指纹增强等技术提高指纹的质量,但这不可能从根本上解决题,毕竞清晰的指纹图像是正确实现自动指纹识的前提和保障。>指纹采集时的变形问题至今没有得到很好的解决。指头是一个柔性体,尤其在使用平板窗口的采集设备进行指纹采集时。次采集用力大小、用力方向和采集位置都会有所不同,造成指纹的各种变形,使指纹特征点的相对位置发生较大偏移,从而很难对各特征点做到精确定位。另外,指头表面是一个三维曲面,而获取的指纹图像却是一个二维平面,这种从立体向平面的转化也会造成指纹的变形。
  更为主要的是,以上因素造成的指纹变形往往是不确定的、随机的,很难用确定的数学模型去描述,这给后继的指纹比对造成了严重的干扰。