基于指紋識別技術的數字化智能小區(qū)指紋通系統(tǒng)設計

基于數字化智能小區(qū)建設要求，采用指紋識別技術實現小區(qū)居民在社區(qū)進行消費、停車收費及計量查詢等需進行身份識別的項目，設計了智能小區(qū)指紋通系統(tǒng)方案。智能小區(qū)指紋通系統(tǒng)的設計是基于指紋識別技術的一個新領域應用，是利用小區(qū)局域網傳輸數據，實現小區(qū)各種身份識別應用的指紋通管理系統(tǒng)。

　　小區(qū)智能化是一個綜合性系統(tǒng)工程，要從其功能、性能、成本、擴充能力及與現代相關技術的應用等多方面來考慮。不僅要考慮到系統(tǒng)初期建設的投資成本，更要考慮到系統(tǒng)未來運行的實用性、可操作性以及系統(tǒng)的運行與維護的成本。所以，在小區(qū)各項系統(tǒng)的設計選型時要全面考慮各個方面的因素，選用技術成熟、可靠性高并且有較好性價比的產品是至關重要的。

　　基于這樣的需求，將指紋自動識別技術應用于小區(qū)醫(yī)院就醫(yī)、小區(qū)超市購物、用電、開水房打水、洗澡、小區(qū)活動室活動、圖書閱覽室借閱期刊書籍、樓宇出入以及小區(qū)出入等方面，取得了較好的效果。主要解決了居民使用證件繁多容易丟失，給生活帶來很多不便的矛盾，采用指紋自動識別技術設計的指紋通系統(tǒng)的應用，提升了管理水平，促進了管理手段現代化。

　　在小區(qū)管理系統(tǒng)中嵌入指紋自動識別技術，使用者不用帶任何證件，只需在指紋識別儀上按下指紋，即可辦理小區(qū)居民確認身份方面的事情，既方便了使用者，又減輕了工作人員的工作量，從根本上杜絕了盜用和誤用他人證件的現象。而指紋識別系統(tǒng)的實現并不是遙不可及，其指紋識別系統(tǒng)的硬件投資并不大，一般的智能小區(qū)都可以接受。其關鍵技術是識別系統(tǒng)軟件的開發(fā)以及識別系統(tǒng)軟件與小區(qū)的管理系統(tǒng)軟件的集成。

　　指紋識別技術

　　眾所周知，人的指紋具有唯一性和穩(wěn)定性的特征，即每一個人的指紋是獨一無二的，兩者之間不存在相同的指紋，而且每個人的指紋是相當固定的，一般不會隨年齡和健康狀況的變化而改變，因此可以通過指紋識別出人的身份。目前，國內外的自動指紋識別系統(tǒng)很多，但其結構大同小異，一般包括指紋的采集與分類、指紋的細節(jié)匹配及指紋的壓縮與存儲。

　　1.指紋的采集與分類

　　這是自動指紋識別系統(tǒng)（ AFIS） 運作的第一個環(huán)節(jié)。通過光學或CMOS 指紋采集儀將活體指紋的圖像錄入系統(tǒng)，對圖像進行分割處理，在保持有用指紋信息基本完整的前提下，剪去一些多余的圖像信息，產生一個相對較小的指紋圖，對該圖進行增強處理減弱噪聲，增強脊和谷的對比度，提高圖像質量。然后提取圖像的特征，生成方向數組，再通過指紋分析器，根據指紋的脊和谷流向，將其分為尖拱類、拱類、左環(huán)類、右環(huán)類及旋渦類等五種或更小的種類屬別。指紋分類的主要目的是方便大容量指紋庫的管理，減少搜索空間，加速指紋匹配過程。

　　2.指紋的采集

　　在指紋識別設備正常連接后，可以進行指紋的登記錄入。在讀者指紋的采集過程中，讀者的指紋需要錄入兩次，第一次采集的指紋和第二次采集的指紋進行比對，如果成功系統(tǒng)將正常保存，并添加到指紋識別系統(tǒng)。

　　如果采集的指紋不合格，系統(tǒng)將給出聲音提示。

　　如果識別不合格，保存功能不能使用，需要重新采集。以對所采集的讀者指紋信息在保存到數據庫前進行雙重質量控制。要判斷采集指紋的質量，將第二次采集的指紋信息和第一次采集的指紋模板進行1：1 的單一比對，以保證指紋的采集質量，避免違法、不合格指紋信息存入數據庫。

　　3.指紋的細節(jié)匹配

　　這是自動指紋識別系統(tǒng)核心。在本系統(tǒng)中采用的是Biokey 算法，此算法是一種快速、準確的1:1和1:N 指紋識別算法，在使用Biokey進行指紋識別時2000~6000枚指紋），不需要對指紋通過姓名、PIN等預先分類就可以在1~5S以下測試都在Pentium III900MHZ+128MB 內存環(huán)境下進行）內輕松完成。

　　4. 指紋的壓縮和存儲

　　為了節(jié)省存儲空間，必須對指紋圖像進行壓縮。目前指紋圖像數據壓縮算法較常見的是JPEG、WSQ及EZW等，本系統(tǒng)采用Biokey-WSQ基于自適應的標量量化和小波分解的圖像壓縮算法，該算法用于指紋圖像壓縮時，可以盡量保持指紋細節(jié)特征點信息，解壓縮后對提取指紋細節(jié)特征精度的影響較小。WSQ算法在進行大壓縮比率的指紋圖像壓縮時，還原解壓后的指紋圖像細節(jié)特征點的定位和有關信息保存的較好，對隨后將要進行的指紋識別影響較小。WSQ 壓縮比為1:20或1:15，即一個指紋圖像可以壓縮到6~10K，這個壓縮比例采用這種算法是非常合適的。這樣既節(jié)省了存儲空間，而且在解壓后又不影響模板特征點的提取。將其用于指紋圖像壓縮，并考慮到指紋圖像識別的需要，從盡量保持關鍵點信息的角度改進了該算法。