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(shí)，不能忽視對(duì)環(huán)境潛移默化的影響。其中門禁識(shí)別系統(tǒng)也是一典型，它從自身產(chǎn)品入手，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，去做到環(huán)保。為此本文將以門禁識(shí)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(shí)別技術(shù)總體設(shè)計(jì)的開拓，并以所研發(fā)的手指靜脈識(shí)別技術(shù)與非接觸、防傳染人臉識(shí)別考勤機(jī)技術(shù)及其產(chǎn)品為例，對(duì)其技術(shù)特征與應(yīng)用作研討，與此同時(shí)也對(duì)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(guó)內(nèi)對(duì)門禁系統(tǒng)的安全性、先進(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)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(jiǎn)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(shí)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(zhǎng)，但指紋識(shí)別方式本身存在比較嚴(yán)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(duì)環(huán)境的要求高，對(duì)手指的濕度、清潔度等都很敏感，臟、油、水都會(huì)造成識(shí)別不了或影響到識(shí)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(duì)于脫皮、有傷痕等低質(zhì)量指紋存在識(shí)別困難、識(shí)別率低的問題, 對(duì)于一些手上老繭較多的體力勞動(dòng)者等部分特殊人群的注冊(cè)和識(shí)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(huì)影響識(shí)別器的準(zhǔn)確度與靈敏度。

　　隨著社會(huì)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(chǎng)所的人流量越來越大，控制這些場(chǎng)所的正常運(yùn)行和保障公眾安全成為管理機(jī)構(gòu)的重要任務(wù)。從節(jié)能環(huán)保的角度考慮，中國(guó)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(shì)與新要求，門禁系統(tǒng)應(yīng)有新的開拓與突破是重點(diǎn)。如何將醫(yī)學(xué)科學(xué)、生物識(shí)別節(jié)能優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)門禁卡的優(yōu)勢(shì)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(shí)別技術(shù)總體設(shè)計(jì)思想

　　指紋生物識(shí)別技術(shù)指使用指紋特征來對(duì)人進(jìn)行識(shí)別。那么新穎指紋識(shí)別技術(shù)的總體設(shè)計(jì)思想如何呢?

　　首先采用的是指紋傳感器，它可運(yùn)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(jià)格較為低廉的 CMOS 傳感器進(jìn)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(dòng)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(hào)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(shí)別，而是 DSP 使用算法提取每個(gè)指紋的特征和樣式，以生成獨(dú)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(kù)的潛在匹配項(xiàng)進(jìn)行比較，比較步驟將需要系統(tǒng)訪問聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)或非易失性存儲(chǔ)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(shí)別器基本部件，白色虛線區(qū)內(nèi)為指紋識(shí)別器可選用的外設(shè)特性。該新穎指紋識(shí)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(diǎn)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(hào)處理元件可執(zhí)行濾波、轉(zhuǎn)換、特征提取、匹配運(yùn)算及其它算法等復(fù)雜的 DSP 功能。

　　有了指紋傳感器和實(shí)時(shí)信號(hào)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(shí)別總體設(shè)計(jì)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(shí)別裝置。值此以構(gòu)建的新型指紋識(shí)別器-手指靜脈識(shí)別裝置為例作分析。

　　基于吸收近紅外線作用的手指靜脈識(shí)別技術(shù)

　　手指靜脈識(shí)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(shí)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(dòng)管理的高級(jí)開發(fā)項(xiàng)目，在這項(xiàng)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(shí)，靜脈血管中的血紅蛋白對(duì)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(zhǎng)方向的隨機(jī)性，使得個(gè)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(gè)手指。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)同時(shí)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(shí)別采用了光傳播技術(shù)來進(jìn)行手指靜脈對(duì)比和識(shí)別的工作。近紅外線穿過人類的手指時(shí)，部分射線就會(huì)被血管中的血色素吸收，從而捕捉到獨(dú)有的手指靜脈圖樣，然后再和預(yù)先注冊(cè)的手指靜脈圖樣進(jìn)行比較，對(duì)個(gè)人進(jìn)行身份鑒定，其手指靜脈識(shí)別技術(shù)架構(gòu)見圖2所示。經(jīng)醫(yī)學(xué)實(shí)踐證明，手指靜脈的形狀具有唯一性和穩(wěn)定性，即每個(gè)人的手指靜脈圖像都不相同，同一個(gè)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(shí)別技術(shù)就有可能成為現(xiàn)實(shí)。從而可利用手指內(nèi)的靜脈分布圖像來進(jìn)行身份別。

　　3、手指靜脈系統(tǒng)識(shí)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(jī)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(cè)的手指靜脈特征進(jìn)行比對(duì)從而確認(rèn)登錄者的身份。為通過掃描圖樣和原有注冊(cè)登記的圖樣進(jìn)行對(duì)比，就可得出相關(guān)識(shí)別結(jié)果(即通過掃描圖樣和原有注冊(cè)登記的圖樣進(jìn)行對(duì)比，就可得出相關(guān)識(shí)別結(jié)果)。

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　　其指靜脈識(shí)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(jìn)行個(gè)體識(shí)別，可運(yùn)行在PC環(huán)境和嵌入式DSP平臺(tái)上。

　　手指靜脈識(shí)別技術(shù)突出特點(diǎn)

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

　　· 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(xiǎn)，人類手部表面的皮膚條件不會(huì)對(duì)識(shí)別工作造成影響;

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

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

　　· 安全性高。因?yàn)殪o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(jìn)行認(rèn)證的技術(shù)相比較，這種方式的安全性更高。同時(shí)，靜脈認(rèn)證能感知手指內(nèi)的血液流動(dòng)和血壓情況，能夠在識(shí)別的過程同時(shí)進(jìn)行活體檢測(cè)。

　　· 準(zhǔn)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(zhǔn)確識(shí)。根據(jù)嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)證明和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，F(xiàn)RR(拒真率) 為0.01%，F(xiàn)AR(認(rèn)假率)為0.0001%，F(xiàn)TE(注冊(cè)失敗率)為0%。

　　由此可知，與其它生物識(shí)別技術(shù)的比較，手指靜脈識(shí)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(shí)別準(zhǔn)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(duì)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(shí)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(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品開拓了一條切實(shí)保護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全的新路

　　手指靜脈識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用

　　手指靜脈識(shí)別技術(shù)所擁有的優(yōu)勢(shì)使其迅速被市場(chǎng)認(rèn)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(shí)別系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

　　手指靜脈由于其安全性高、準(zhǔn)確率高、唯一性、非接觸等優(yōu)點(diǎn)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(gè)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(shí)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(xiàng)目一為最大注冊(cè)用戶數(shù)量包括：其一、ID管理服務(wù)器多達(dá)56000個(gè)ID;其二、識(shí)別終端有ID+手指靜脈注冊(cè)，每個(gè)系統(tǒng)最多6，000個(gè)ID(2根手指/ID)和單獨(dú)使用門禁卡，每個(gè)系統(tǒng)最多50.000個(gè)ID。項(xiàng)目二為識(shí)別方式：其一為1∶1識(shí)別方式，6，000個(gè)ID，12，000根手指(每個(gè)ID注冊(cè)2根手指);其二為1：N識(shí)別方式，64個(gè)ID128根手指(每個(gè)ID注冊(cè)2根手指)。項(xiàng)目三為：支持語種英文、中文簡(jiǎn)體字。項(xiàng)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(chǔ)存手指靜脈數(shù)據(jù);其二為Mifare門禁卡(僅支持序列號(hào)比照.卡內(nèi)無法儲(chǔ)存手指靜脈數(shù)據(jù))。項(xiàng)目五為：手指靜脈注冊(cè)時(shí)間小于1秒(1根手指);手指靜脈識(shí)別時(shí)間小于1秒(1根手指)。項(xiàng)目六為：FAR(認(rèn)假率) 0.000l%;FRR(拒真率)為 0.01%。項(xiàng)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L(zhǎng)AN(用途：與服務(wù)器相連接)。項(xiàng)目八為：電源，電壓 DCl2V(DCl2V±5%)，電流3A。

　　在實(shí)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(xì)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(xiǎn)的時(shí)候報(bào)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(jìn)入安全級(jí)要求更高的場(chǎng)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(chǎng)所解決近數(shù)千名人員或各公司員工，在進(jìn)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(chǎng)所;[nextpage]

　　· 為居住環(huán)境安全增加防護(hù)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(cái)產(chǎn)的損害。能夠給住戶帶來更加方便和安全的居住體驗(yàn)。即當(dāng)主人回家或回房時(shí)只需要輕輕將手指插入靜脈系統(tǒng)，系統(tǒng)就能夠驗(yàn)證有效性。更進(jìn)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(dòng)。當(dāng)用戶在大堂門插入手指通過的瞬間，電梯將會(huì)自動(dòng)降到一樓，并在或用戶住戶進(jìn)入電梯的時(shí)候，根據(jù)手指靜脈系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄，自動(dòng)運(yùn)行到用戶所在樓層。而整個(gè)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(yàn)。同樣與智能住宅系統(tǒng)類似，對(duì)酒店管理也將會(huì)是非常方便，實(shí)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(shí)別考勤機(jī)

　　人臉識(shí)別考勤理念

　　人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)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(shí)別預(yù)處理、記憶存儲(chǔ)和比對(duì)辨識(shí)，達(dá)到識(shí)別不同人身份的目的。人臉識(shí)別考勤系統(tǒng)就是把人臉識(shí)別和考勤系統(tǒng)結(jié)合，并且通過人臉識(shí)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(shí)別率，識(shí)別精準(zhǔn)快捷，為此又稱為辨臉通(圖4)。

　　人臉識(shí)別考勤軟件特點(diǎn)

　　其特點(diǎn)為：是一種先進(jìn)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(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，具有用戶管理、班次設(shè)置、排班、考勤報(bào)表統(tǒng)計(jì)、輸出/打印報(bào)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(jiǎn)化，使考勤管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，人盡其能，人盡其責(zé)，信息交流及時(shí)、暢通，查詢統(tǒng)計(jì)便捷，考勤管理工作變得簡(jiǎn)單而輕松。

　　人臉識(shí)別考勤應(yīng)用

　　人臉識(shí)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(shí)支持TCP/IP聯(lián)網(wǎng)方式，考勤數(shù)據(jù)自動(dòng)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(jī)構(gòu)、酒店、會(huì)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(fèi)者的青睞，因?yàn)槠洳粌H滿足了人們對(duì)“環(huán)保與高度安全”的需求，而且識(shí)別率高、簡(jiǎn)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(shí)別總體設(shè)計(jì)方案與非接觸，防傳染人臉識(shí)別考勤機(jī)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。