基于活体指纹检测的智能安防系统及其应用

基于 活体指纹检测的智能安防系统及其应用

张艳红 1 杨明剑 1 王燕 1 张勇 2

1新疆维吾尔自治区科技人才开发中心，新疆 乌鲁木齐 830011； 2新疆维吾尔自治区科学器材有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830011

摘要：随着办公环境的改变、文明程度和智能化要求的不断提高，传统的门锁和防盗栅栏等简单防护设施既破坏办公环境的整体形象，又不能安全有效的阻止犯罪分子的“作弊”而入。同时紧锁的门锁在发生火灾、地震等紧急情况时，难以开门处置。为了解决防护设施的安全问题，提高安防系统的识别准确度，科研人员采用活体指纹检测技术，对进入办公场所的人员进行指纹认证，并分析了系统应用情况，以供相关人员参考。

关键词：指纹；检测；识别；智能；安防

中图分类号：TP27 文献标识码：A

1活体指纹的特征

人的指纹因为凹凸不平，凸起的纹线叫乳突线，凹陷下去的地方叫小犁沟。在乳突线与小犁沟组成的凹凸纹线上，由于汗液的润湿和皮下毛细血管的血液流动,使光扫描采集的印痕有立体的质感,可用于活体指纹的检定^[1][2]。活体指纹识别拥有的技术优势是比较明显的，主要有以下特征：

1）识别准确，活体识别更加精准，高安全性是主要特点。

2）反应灵敏，活体识别在反应速度上更加灵敏快捷，适应多种环境。

3）防破解作弊能力强，可以避免一般的作弊方式，比如指纹照片图像等等。

2系统组成和要求

活体指纹识别用于智能安防系统是指纹技术应用的一个分支。主要由电子门锁和活体指纹识别器两大部分组成。电子门锁用于对物理通道的控制, 活体指纹识别器用于活体指纹的录入和辨识。

对系统的基本要求如下：

1. 系统具备严格和完善的管理机制，对使用系统的人员进行分级权限控制。

2. 带电子锁的安全门坚固、牢靠，不易被外力强行打开。遇非正常开启时能即时报警。

3. 系统有自控功能和保证24小时的连续运行。

4. 在指纹采集窝按下相应指纹，系统即时与原始记录比对来进行辨识。如获通过，系统自动开门让使用人员进入通道。

5. 系统即时将门、锁位置状态和错指输入状态送显示板供监视人员使用，系统还将使用人员、使用系统时间、通过或错指记录情况等作为滚动式历史档案留于机内，供事故分析时参考。

3系统工作原理

图1 活体指纹检测系统示意图

系统的工作原理为：当活体的手指指纹触摸采集棱镜的采集面时，生物电容感应片用于通过检测接触采集棱镜采集面的活体产生的电容变化，来触发微控制单元控制各成像模组的LED和图像传感器得电启动。由于各成像模组的LED波长相异，各图像传感器传输至微控制单元的实际图像将会各不相同。微控制单元还预设有各LED波长下采集活体图像的比对图像。这种活体指纹检测系统包括：包括生物电容感应片、微控制单元以及按照预定光路设置的采集棱镜、可调滤光片、成像透镜、图像传感器和多个LED，且各所述LED 的波长相异。当手指触摸采集棱镜的采集面时，微控制单元检测到生物电容感应片电容变化，微控制单元触发可调滤光片、图像传感器和各LED 启动，即各LED 得电发光，可调滤光片根据预设顺序选择可透过波长，图像传感器获取经成像透镜汇聚的实际图像并传输至微控制单元，微控制单元比对图像传感器传输的各LED 的实际图像与对应地比对图像并输出比对结果，微控制单元比对各实际图像与对应地比对图像信息并判断两者是否匹配，若是，则确定检测结构为真人。活体指纹检测系统示意图见图1。图1中各组件名称为1采集棱镜、1a采集面、1i入射面、1o出射面、1b生物电容感应片设置面、2可调滤光片、3成像透镜、4图像传感器、5LED、6生物电容感应片、7微控制单元。

4系统的功能

本系统是利用人的活体指纹检测技术来完成用户身份识别，实现智能安防系统的日常工作。

实现的主要功能包括：

1. 记录。当人员进出门时需按压指纹，传感器读取指纹信息后，将信息传送到微控制单元。微控制单元首先提取指纹特征并与特征库中的特征比对以判断是否真假，以判断是否开门。同时微控制单元会将日期、时间等数据传至管理主机保存以供事后查询。

2. 控制中心。管理主机可登记使用人员信息、定期或实时采集每个门的进出资料，同时进行汇总、查询、分类及打印等。

3. 多级管理，多样设置。本系统能很方便地实现多级管理功能，管理主机可设置每个人员的进出权限、时间范围、节假日限制或对每一扇门设置特定的开门人员组合方式等。

5系统硬件的组成

系统硬件分为室外和室内两部分，室外部分由指纹采集器及判别器、密码数字按键、感应卡区域、机械钥匙孔、把手、应急电源接口、前面板等部分组成；室内部分由电池盖及电池盒、复位键、把手、旋钮、后面板组成。

室外部分：

1. 指纹采集器及判别器；2）密码数字按键；3）感应卡区域；4）机械钥匙孔。

室内部分：

1. 电池盖及电池盒；复位键；3）把手；4）旋钮；5）后面板。

智能门锁的开锁方式比较多，即使忘记密码也不用着急。智能门锁支持密码、指纹、感应卡、机械钥匙等开锁方式。智能门锁的可联网门锁支持远程临时密码授权、联动摄像机、开门告警推送等功能。

6应用效果

本系统安装应用在新疆维吾尔自治区科学器材有限责任公司办公楼内，见图2。自2021年底运行至今,未有故障发生，用户比较满意。智能安防设备可大大提高人员识别精度，防破解作弊能力强，对办公环境能够起到更好的保护作用，而且方便快捷，识别率高。通过智能管理平台记录人员进出和流动情况，对异常人员可以进行重点监控，为治安维稳提供了有力的数据支持。

图2 系统的应用

7结束语

基于活体指纹识别技术的智能安防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，实现了对大门的管理。活体指纹检测技术不仅对当前智能安防系统起到了补充和提高识别精准度的作用，防破解作弊能力强，还可以避免一般的作弊方式，比如指纹照片图像等。同时，智能联网管理平台还可以将异常进入办公场所的人员进行记录和统计，以便发生危险时能够得到及时有效的处置。活体指纹识别技术大大提高了安防系统的识别准确度，更加安全，为办公环境的治安维稳起到更好的保护作用。

参考文献：

[1]陈春霞.指纹识别技术在图书馆门禁系统中的应用[J].兰州工业高等专科学校学报

.2012-08-15.

[2]]孔祥.浅谈指纹识别技术在门禁系统中的应用[J].科技风.2010-04-15.

基金项目：

新疆维吾尔自治区科技支疆项目“基于活体指纹检测技术的新型智能安防设备集成与应用示范”（2021E02042）

作者简介：

张艳红（1976-），女，新疆乌鲁木齐人，硕士，研究员，研究方向：自动化，单位：新疆维吾尔自治区科技人才开发中心，地址：新疆乌鲁木齐市新市区科学一街353号新疆维吾尔自治区科技人才开发中心（工行旁边）