當(dāng)今節(jié)能環(huán)保再次成為全球關(guān)注的問題，作為快速發(fā)展的安防行業(yè)也不例外，出現(xiàn)了具備環(huán)保節(jié)能特征安防產(chǎn)品的新潮。眾所周知，人體生物特征技術(shù)與產(chǎn)品是安防行業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)之一，在應(yīng)用極為廣泛與發(fā)展的的同時，不能忽視對環(huán)境潛移默化的影響。其中門禁識別系統(tǒng)也是一典型，它從自身產(chǎn)品入手，實現(xiàn)節(jié)能，去做到環(huán)保。為此本文將以門禁識別系統(tǒng)在環(huán)保應(yīng)用現(xiàn)狀中所面臨挑戰(zhàn)為例述起，從而引發(fā)具備環(huán)保節(jié)能的新穎指紋識別技術(shù)總體設(shè)計的開拓，并以所研發(fā)的手指靜脈識別技術(shù)與非接觸、防傳染人臉識別考勤機技術(shù)及其產(chǎn)品為例，對其技術(shù)特征與應(yīng)用作研討，與此同時也對其與常規(guī)門禁系統(tǒng)特性作比較說明。基于敘述方便本文先從常規(guī)門禁系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)述起。

　　常規(guī)門禁系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)與安全隱患

　　常規(guī)門禁系統(tǒng)

　　隨著國內(nèi)對門禁系統(tǒng)的安全性、先進性和穩(wěn)定性要求的提高，目前比較常用門禁系統(tǒng)主要有指紋、掌形、虹膜和以射頻卡為代表的生物特征識別系統(tǒng)。常見的門禁系統(tǒng)有：密碼門禁系統(tǒng)、接觸卡門禁系統(tǒng)、非接觸卡門禁系統(tǒng)、生物識別門禁系統(tǒng)等。目前較常用的是指紋門禁系統(tǒng)。指紋門禁統(tǒng)系統(tǒng)以手指取代傳統(tǒng)的鑰匙及現(xiàn)有的IC、ID卡功能，它利用人體指紋的各異性和不變性，為用戶提供安全可靠的加密手段，使用時只需將手指平放在指紋采集儀的采集窗口上，即可完成開鎖任務(wù)，操作十分簡便。

　　新的挑戰(zhàn)與安全隱患

　　雖則指紋、掌形、虹膜等生物特征識別的門禁系統(tǒng)不僅要在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特長，但指紋識別方式本身存在比較嚴重的安全隱患。

　　· 這種暴露在人體外部的生物特征比較容易被復(fù)制;

　　· 對環(huán)境的要求高，對手指的濕度、清潔度等都很敏感，臟、油、水都會造成識別不了或影響到識別的結(jié)果;

　　· 某些人或某些群體的指紋特征少，甚至無指紋，所以難以成像;對于脫皮、有傷痕等低質(zhì)量指紋存在識別困難、識別率低的問題, 對于一些手上老繭較多的體力勞動者等部分特殊人群的注冊和識別困難較大;

　　· 指紋不能出現(xiàn)劃傷、眼睛不能出現(xiàn)紅腫出血、面部不能有傷等情況，甚至胡子的多少都會影響識別器的準確度與靈敏度。

　　隨著社會的發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，辦公樓大廳，圖書館等公共場所的人流量越來越大，控制這些場所的正常運行和保障公眾安全成為管理機構(gòu)的重要任務(wù)。從節(jié)能環(huán)保的角度考慮，中國有過億的人口，門禁卡持有量是相當(dāng)可觀的，隨著節(jié)能環(huán)保的大趨勢與新要求，門禁系統(tǒng)應(yīng)有新的開拓與突破是重點。如何將醫(yī)學(xué)科學(xué)、生物識別節(jié)能優(yōu)勢與傳統(tǒng)門禁卡的優(yōu)勢結(jié)合起來，這才是安防門禁企業(yè)需要深思的問題。

　　新穎指紋識別技術(shù)總體設(shè)計思想

　　指紋生物識別技術(shù)指使用指紋特征來對人進行識別。那么新穎指紋識別技術(shù)的總體設(shè)計思想如何呢?

　　首先采用的是指紋傳感器，它可運用電容、光學(xué)、壓力或熱感技術(shù)來獲取手指特征的圖像。最常用的指紋傳感器解決方案首先使用激光或近紅外線或LED 燈照亮指紋，然后使用 CCD 或價格較為低廉的 CMOS 傳感器進行圖像采集。指紋傳感器通常為自包含模塊，其包括可將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字化數(shù)據(jù)流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。分辨率、動態(tài)范圍和像素密度均是決定圖像質(zhì)量并影響傳感器精確度的因素。一旦采集到圖像，數(shù)字信息將被傳輸?shù)綌?shù)字信號處理器以生成匹配。匹配過程的第一步即調(diào)節(jié)掃描的指紋，指紋閱讀器很少將完整指紋用于識別，而是 DSP 使用算法提取每個指紋的特征和樣式，以生成獨特的數(shù)字代碼。軟件流中的第二步是讀取從掃描的圖像中生成的代碼，然后將其與數(shù)據(jù)庫的潛在匹配項進行比較，比較步驟將需要系統(tǒng)訪問聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫或非易失性存儲器中的指紋信息(圖1)。

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　　圖1中灰色虛線區(qū)內(nèi)為指紋識別器基本部件，白色虛線區(qū)內(nèi)為指紋識別器可選用的外設(shè)特性。該新穎指紋識別技術(shù)用于各種應(yīng)用，如電子門禁系統(tǒng)、智能卡、車輛點火開關(guān)控制系統(tǒng)、帶指紋控制存取功能的 USB 記憶棒及許多其它應(yīng)用。指紋掃描儀中的數(shù)字信號處理元件可執(zhí)行濾波、轉(zhuǎn)換、特征提取、匹配運算及其它算法等復(fù)雜的 DSP 功能。

　　有了指紋傳感器和實時信號處理DSP，然后再通過醫(yī)學(xué)應(yīng)用科學(xué)的結(jié)合就成為新穎指紋識別總體設(shè)計思想，并由此以構(gòu)建出有環(huán)保特征的典型產(chǎn)品--手指靜脈識別裝置。值此以構(gòu)建的新型指紋識別器-手指靜脈識別裝置為例作分析。

　　基于吸收近紅外線作用的手指靜脈識別技術(shù)

　　手指靜脈識別技術(shù)架構(gòu)

　　1、醫(yī)學(xué)依據(jù)

　　手指靜脈是一種新的生物特征識別技術(shù)，它源于醫(yī)學(xué)科技領(lǐng)域?qū)θ祟惔竽X功能活動管理的高級開發(fā)項目，在這項開發(fā)中，近紅外線被用來觀察血液流量的增加情況，當(dāng)近紅外線透過人體組織時，靜脈血管中的血紅蛋白對近紅外線具有明顯的吸收作用，從而使靜脈血管分布特征在圖像中以不同的灰度值得到表征。由于伸長方向的隨機性，使得個體的指靜脈血管分布呈現(xiàn)各異的結(jié)構(gòu)，因此能夠確定兩幅靜脈圖像是否來自于同一個手指。同時發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)同時也適用于手指靜脈圖像的采集工作。

　　2、技術(shù)架構(gòu)

　　手指靜脈識別采用了光傳播技術(shù)來進行手指靜脈對比和識別的工作。近紅外線穿過人類的手指時，部分射線就會被血管中的血色素吸收，從而捕捉到獨有的手指靜脈圖樣，然后再和預(yù)先注冊的手指靜脈圖樣進行比較，對個人進行身份鑒定，其手指靜脈識別技術(shù)架構(gòu)見圖2所示。經(jīng)醫(yī)學(xué)實踐證明，手指靜脈的形狀具有唯一性和穩(wěn)定性，即每個人的手指靜脈圖像都不相同，同一個人不同的手指的靜脈圖像也不相同。健康成年人的靜脈形狀不再發(fā)生變化，這就為指靜脈提供了醫(yī)學(xué)依據(jù)。所以，基于手指靜脈圖像原理的識別技術(shù)就有可能成為現(xiàn)實。從而可利用手指內(nèi)的靜脈分布圖像來進行身份別。

　　3、手指靜脈系統(tǒng)識別流程

　　從圖3可知，先是靜脈掃描，LED在手指一方發(fā)射近紅外線，透射手指，在手指另一方，照相機拍攝靜脈圖像。從提取到手指靜脈影像的過程，此過程主要是捕捉到手指靜脈影像，然后提取手指靜脈特征信息(即手指靜脈形狀，其形狀見圖3中下端放大的示意圖)，并與事先注冊的手指靜脈特征進行比對從而確認登錄者的身份。為通過掃描圖樣和原有注冊登記的圖樣進行對比，就可得出相關(guān)識別結(jié)果(即通過掃描圖樣和原有注冊登記的圖樣進行對比，就可得出相關(guān)識別結(jié)果)。

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　　其指靜脈識別算法采用紋理追蹤的方法提取指靜脈中的線結(jié)構(gòu)信息，通過線結(jié)構(gòu)的匹配進行個體識別，可運行在PC環(huán)境和嵌入式DSP平臺上。

　　手指靜脈識別技術(shù)突出特點

　　同其它生物識別技術(shù)相比較而言，該手指靜脈識別技術(shù)具備以下幾大主要優(yōu)勢。

　　· 由于手指靜脈藏匿于身體內(nèi)部，所以不存在仿制或失竊的風(fēng)險，人類手部表面的皮膚條件不會對識別工作造成影響;

　　· 非侵入性和非接觸性成像技術(shù)對紅外線的采用，可以確保使用者的便捷性和清潔性。相對于某些生物識別技術(shù)，手指靜脈認識技術(shù)是非接觸式的，在公共場合會比較衛(wèi)生;

　　· 由于手指靜脈形狀的相對穩(wěn)定性和捕捉影像清晰性，所以可對低分辨率相機拍攝的圖樣資料進行小型的簡單數(shù)據(jù)影像技術(shù)處理;

　　· 安全性高。因為靜脈血管是隱藏在手指內(nèi)部的，因此極難復(fù)制和盜取，與別的利用人體體外特征進行認證的技術(shù)相比較，這種方式的安全性更高。同時，靜脈認證能感知手指內(nèi)的血液流動和血壓情況，能夠在識別的過程同時進行活體檢測。

　　· 準確率高。采樣樣本在人體內(nèi)部，故匹配過程中受到外界的干擾非常小。手指輕輕一放，觸發(fā)高度準確識。根據(jù)嚴格的醫(yī)學(xué)證明和數(shù)學(xué)統(tǒng)計，F(xiàn)RR(拒真率) 為0.01%，F(xiàn)AR(認假率)為0.0001%，F(xiàn)TE(注冊失敗率)為0%。

　　由此可知，與其它生物識別技術(shù)的比較，手指靜脈識別技術(shù)在復(fù)制與盜取上比臉型、掌型、指紋及虹膜其難度要大得多;在識別準確度與使用便攜度上上比臉型、掌型、指紋及虹膜要高得多。尤其是相對于指紋技術(shù)來講，使用更加方便、衛(wèi)生，更加人性化。指靜脈識別則有效的避免傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)安全隱患上的不足，為環(huán)保節(jié)能的生物特征識別技術(shù)與產(chǎn)品開拓了一條切實保護人身財產(chǎn)安全的新路

　　手指靜脈識別系統(tǒng)應(yīng)用

　　手指靜脈識別技術(shù)所擁有的優(yōu)勢使其迅速被市場認可，為此它被廣泛應(yīng)用于金融系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電腦安全等。

　　1、手指靜脈識別系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

　　手指靜脈由于其安全性高、準確率高、唯一性、非接觸等優(yōu)點可被廣泛應(yīng)用于門禁安全領(lǐng)域，為辦公環(huán)境到安居環(huán)境提供了一個方便、衛(wèi)生，更加人性化的理想安全解決方案。那末典型的手指靜脈識別門禁系統(tǒng)(以日立產(chǎn)為例)結(jié)構(gòu)組成是怎樣的吶?其主要功能指標(biāo)如下：項目一為最大注冊用戶數(shù)量包括：其一、ID管理服務(wù)器多達56000個ID;其二、識別終端有ID+手指靜脈注冊，每個系統(tǒng)最多6，000個ID(2根手指/ID)和單獨使用門禁卡，每個系統(tǒng)最多50.000個ID。項目二為識別方式：其一為1∶1識別方式，6，000個ID，12，000根手指(每個ID注冊2根手指);其二為1：N識別方式，64個ID128根手指(每個ID注冊2根手指)。項目三為：支持語種英文、中文簡體字。項目四為：支持匯卡種類：其一為HID iCLASS門禁卡(16k/2)[卡內(nèi)可以儲存手指靜脈數(shù)據(jù);其二為Mifare門禁卡(僅支持序列號比照.卡內(nèi)無法儲存手指靜脈數(shù)據(jù))。項目五為：手指靜脈注冊時間小于1秒(1根手指);手指靜脈識別時間小于1秒(1根手指)。項目六為：FAR(認假率) 0.000l%;FRR(拒真率)為 0.01%。項目七為：通信接口：其一為RS485;其二為 Wiegand 26—44bit(用途：與等三方控制器相連接);其二為LAN(用途：與服務(wù)器相連接)。項目八為：電源，電壓 DCl2V(DCl2V±5%)，電流3A。

　　在實際的使用環(huán)境中，手指靜脈系統(tǒng)能夠和企業(yè)(公司、工廠門禁)安防系統(tǒng)以及考勤系統(tǒng)相結(jié)合，詳細記錄員工出入管理日志，可按照不同的查詢條件查詢，并在發(fā)生危險的時候報警。如新型手指靜脈系統(tǒng)還具備雙重功能，只有不同兩人的不同手指先后通過，才有權(quán)限進入安全級要求更高的場所。這將是高端企業(yè)比較好的安全解決方案。此外手靜靜脈系統(tǒng)可在多領(lǐng)域應(yīng)用。

　　· 鐵出入口、辦公樓大廳等公共場所解決近數(shù)千名人員或各公司員工，在進出高峰或上下班的高峰期擁堵的現(xiàn)象，并且將提升為高安全性的公共場所;[nextpage]

　　· 為居住環(huán)境安全增加防護層。在智能樓宇系統(tǒng)中的應(yīng)用：如樓宇系統(tǒng)與酒店管理的智能化，可避免往往出現(xiàn)忘記攜帶卡片或容易被人復(fù)制及盜竊的情況發(fā)生，又避免造成人身不安全與財產(chǎn)的損害。能夠給住戶帶來更加方便和安全的居住體驗。即當(dāng)主人回家或回房時只需要輕輕將手指插入靜脈系統(tǒng)，系統(tǒng)就能夠驗證有效性。更進一步，手指靜脈系統(tǒng)能夠和智能樓宇系統(tǒng)中的電梯聯(lián)動。當(dāng)用戶在大堂門插入手指通過的瞬間，電梯將會自動降到一樓，并在或用戶住戶進入電梯的時候，根據(jù)手指靜脈系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的記錄，自動運行到用戶所在樓層。而整個過程中，住戶不用按任何按鈕，能夠方便快捷地回到家，這將是一種全新的生活體驗。同樣與智能住宅系統(tǒng)類似，對酒店管理也將會是非常方便，實現(xiàn)了管理的智能化也能夠提升酒店檔次的一種安全解決方案。

　　非接觸，防傳染人臉識別考勤機

　　人臉識別考勤理念

　　人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術(shù)。用攝像機或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行臉部的一系列相關(guān)技術(shù)，包括人臉圖像采集、人臉定位、人臉識別預(yù)處理、記憶存儲和比對辨識，達到識別不同人身份的目的。人臉識別考勤系統(tǒng)就是把人臉識別和考勤系統(tǒng)結(jié)合，并且通過人臉識別作為考勤管理的要素之一。其最大特征是非接觸，防傳染，無可復(fù)制，杜絕代打卡，更高識別率，識別精準快捷，為此又稱為辨臉通(圖4)。

　　人臉識別考勤軟件特點

　　其特點為：是一種先進考勤管理理念的載體，考勤軟件通過TCP/IP連接”辨臉通”獲取人員與考勤數(shù)據(jù)進行考勤統(tǒng)計，具有用戶管理、班次設(shè)置、排班、考勤報表統(tǒng)計、輸出/打印報表等完整功能。該軟件將復(fù)雜的考勤管理工作量智能化和簡化，使考勤管理的各個環(huán)節(jié)，人盡其能，人盡其責(zé)，信息交流及時、暢通，查詢統(tǒng)計便捷，考勤管理工作變得簡單而輕松。

　　人臉識別考勤應(yīng)用

　　人臉識別考勤系統(tǒng)，能有效提高企業(yè)的考勤管理方式，規(guī)范員工考勤操作，防止出現(xiàn)代打卡、弄虛作假的行為，也方便有效的提高考勤效率。同時支持TCP/IP聯(lián)網(wǎng)方式，考勤數(shù)據(jù)自動上傳管理部門，管理考勤數(shù)據(jù)。廣泛適用于企事業(yè)單位、中小學(xué)教育機構(gòu)、酒店、會所、醫(yī)院等。

　　結(jié)語

　　綜上所述，具備環(huán)保節(jié)能特征是安防產(chǎn)品將受到制造廠商與消費者的青睞，因為其不僅滿足了人們對“環(huán)保與高度安全”的需求，而且識別率高、簡單易用，為各種環(huán)境的安防提供了理想的解決方案。除上述的新穎指紋識別總體設(shè)計方案與非接觸，防傳染人臉識別考勤機是的典例外，又如智能視分析模塊及應(yīng)用等多種安防技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)，相信在不久的將來，將得到更廣泛的應(yīng)用。