生物识别技术应用于环保节能的门禁系统

　　当今节能环保再次成为全球关注的问题，作为快速发展的安防行业也不例外，出现了具备环保节能特征安防产品的新潮。众所周知，人体生物特征技术与产品是安防行业的重要产业之一，在应用极为广泛与发展的的同时，不能忽视对环境潜移默化的影响。其中门禁识别系统也是一典型，它从自身产品入手，实现节能，去做到环保。为此本文将以门禁识别系统在环保应用现状中所面临挑战为例述起，从而引发具备环保节能的新颖指纹识别技术总体设计的开拓，并以所研发的手指静脉识别技术与非接触、防传染人脸识别考勤机技术及其产品为例，对其技术特征与应用作研讨，与此同时也对其与常规门禁系统特性作比较说明。基于叙述方便本文先从常规门禁系统面临的挑战述起。

　　常规门禁系统面临挑战与安全隐患 

　　常规门禁系统 

　　随着国内对门禁系统的安全性、先进性和稳定性要求的提高，目前比较常用门禁系统主要有指纹、掌形、虹膜和以射频卡为代表的生物特征识别系统。常见的门禁系统有：密码门禁系统、接触卡门禁系统、非接触卡门禁系统、生物识别门禁系统等。目前较常用的是指纹门禁系统。指纹门禁统系统以手指取代传统的钥匙及现有的IC、ID卡功能，它利用人体指纹的各异性和不变性，为用户提供安全可靠的加密手段，使用时只需将手指平放在指纹采集仪的采集窗口上，即可完成开锁任务，操作十分简便。 

　　新的挑战与安全隐患 

　　虽则指纹、掌形、虹膜等生物特征识别的门禁系统不仅要在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特长，但指纹识别方式本身存在比较严重的安全隐患。
　　· 这种暴露在人体外部的生物特征比较容易被复制;
　　· 对环境的要求高，对手指的湿度、清洁度等都很敏感，脏、油、水都会造成识别不了或影响到识别的结果;
　　· 某些人或某些群体的指纹特征少，甚至无指纹，所以难以成像;对于脱皮、有伤痕等低质量指纹存在识别困难、识别率低的问题, 对于一些手上老茧较多的体力劳动者等部分特殊人群的注册和识别困难较大;
　　· 指纹不能出现划伤、眼睛不能出现红肿出血、面部不能有伤等情况，甚至胡子的多少都会影响识别器的准确度与灵敏度。
　　随着社会的发展和生活节奏的加快，办公楼大厅，图书馆等公共场所的人流量越来越大，控制这些场所的正常运行和保障公众安全成为管理机构的重要任务。从节能环保的角度考虑，中国有过亿的人口，门禁卡持有量是相当可观的，随着节能环保的大趋势与新要求，门禁系统应有新的开拓与突破是重点。如何将医学科学、生物识别节能优势与传统门禁卡的优势结合起来，这才是安防门禁企业需要深思的问题。

　　新颖指纹识别技术总体设计思想 

　　指纹生物识别技术指使用指纹特征来对人进行识别。那么新颖指纹识别技术的总体设计思想如何呢? 

　　首先采用的是指纹传感器，它可运用电容、光学、压力或热感技术来获取手指特征的图像。最常用的指纹传感器解决方案首先使用激光或近红外线或LED 灯照亮指纹，然后使用 CCD 或价格较为低廉的 CMOS 传感器进行图像采集。指纹传感器通常为自包含模块，其包括可将模拟信息转换成数字化数据流的模数转换器。分辨率、动态范围和像素密度均是决定图像质量并影响传感器精确度的因素。一旦采集到图像，数字信息将被传输到数字信号处理器以生成匹配。匹配过程的第一步即调节扫描的指纹，指纹阅读器很少将完整指纹用于识别，而是 DSP 使用算法提取每个指纹的特征和样式，以生成独特的数字代码。软件流中的第二步是读取从扫描的图像中生成的代码，然后将其与数据库的潜在匹配项进行比较，比较步骤将需要系统访问联网数据库或非易失性存储器中的指纹信息(图1)。 

　　图1中灰色虚线区内为指纹识别器基本部件，白色虚线区内为指纹识别器可选用的外设特性。该新颖指纹识别技术用于各种应用，如电子门禁系统、智能卡、车辆点火开关控制系统、带指纹控制存取功能的 USB 记忆棒及许多其它应用。指纹扫描仪中的数字信号处理元件可执行滤波、转换、特征提取、匹配运算及其它算法等复杂的 DSP 功能。
　　有了指纹传感器和实时信号处理DSP，然后再通过医学应用科学的结合就成为新颖指纹识别总体设计思想，并由此以构建出有环保特征的典型产品--手指静脉识别装置。值此以构建的新型指纹识别器-手指静脉识别装置为例作分析。

　　基于吸收近红外线作用的手指静脉识别技术 

　　手指静脉识别技术架构 

　　1、医学依据 

　　手指静脉是一种新的生物特征识别技术，它源于医学科技领域对人类大脑功能活动管理的高级开发项目，在这项开发中，近红外线被用来观察血液流量的增加情况，当近红外线透过人体组织时，静脉血管中的血红蛋白对近红外线具有明显的吸收作用，从而使静脉血管分布特征在图像中以不同的灰度值得到表征。由于伸长方向的随机性，使得个体的指静脉血管分布呈现各异的结构，因此能够确定两幅静脉图像是否来自于同一个手指。同时发现，这种技术同时也适用于手指静脉图像的采集工作。 

　　2、技术架构 

　　手指静脉识别采用了光传播技术来进行手指静脉对比和识别的工作。近红外线穿过人类的手指时，部分射线就会被血管中的血色素吸收，从而捕捉到独有的手指静脉图样，然后再和预先注册的手指静脉图样进行比较，对个人进行身份鉴定，其手指静脉识别技术架构见图2所示。经医学实践证明，手指静脉的形状具有唯一性和稳定性，即每个人的手指静脉图像都不相同，同一个人不同的手指的静脉图像也不相同。健康成年人的静脉形状不再发生变化，这就为指静脉提供了医学依据。所以，基于手指静脉图像原理的识别技术就有可能成为现实。从而可利用手指内的静脉分布图像来进行身份别。 

　　3、手指静脉系统识别流程 

　　从图3可知，先是静脉扫描，LED在手指一方发射近红外线，透射手指，在手指另一方，照相机拍摄静脉图像。从提取到手指静脉影像的过程，此过程主要是捕捉到手指静脉影像，然后提取手指静脉特征信息(即手指静脉形状，其形状见图3中下端放大的示意图)，并与事先注册的手指静脉特征进行比对从而确认登录者的身份。为通过扫描图样和原有注册登记的图样进行对比，就可得出相关识别结果(即通过扫描图样和原有注册登记的图样进行对比，就可得出相关识别结果)。