指纹采集系统方案.docx

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指纹采集系统方案

一、中科博业公司介绍

⏹公司介绍

北京中科博业科技有限公司（以下简称中科博业）隶属于中国科学院空间科学与应用研究中心，成立于1993年，注册资本为500万元。

本着”先进的技术、成熟的产品、专业的服务”的理念，以雄厚的技术力量为核心，致力于指纹生物识别领域产品的开发与应用，并实现产品化到产业化的跨越。

 中科博业提供专业的基于指纹识别技术的应用产品和系统解决方案。

我公司的指纹比对算法是研发人员多年努力，和国外公司联合研制的结果。

指纹比对的准确率高，比对速度快，拒真率和误识率低，产品升级简便，安全性高。

中科博业的产品还可以根据客户的需求特别开发，具有灵活性高和实用性强等特点。

⏹公司产品

中科博业已经先后成功地开发了指纹考勤机、脱机指纹门禁考勤机、指纹门禁控制器，指纹考勤管理系统、指纹门禁系统，集团门禁控制系统，社保/医保身份识别及各种身份认证等系列产品和解决方案。

采用技术及产品质量均在国际处于领先地位。

最新推出的指纹门禁系统更是凭借其技术领先，成本低，一体化解决方案等特点而独领风骚，非常适合楼宇、办公室、豪宅、别墅等常规使用，适合银行、金库、军队等特殊安全管理，计算机中心、档案室、研究室等限制出入区域的安全管理。

同时，中科博业针对客户个性化需求提供专业的基于指纹识别技术的应用产品和系统解决方案。

中科博业解决方案高度的集成性和灵活的扩展性，在多年的技术研发经验的保障下，将真正满足客户不断变化的需求。

⏹公司实力

中科博业实行现代企业管理制度，组织结构清晰简洁。

公司拥有数十名具有博士和硕士学位的研发型人才，同时还拥有一支熟悉市场运作和富有开拓精神的销售队伍。

依靠人才优势，公司产品在多个行业占据了广阔的市场。

公司成立至今，已经先后完成北京市国家税务局及22个区县分局信息中心机房的门禁系统工程及发票库指纹门禁系统工程，完成华夏银行北京分行多个营业网点的通道门禁系统，国家开发银行财会局机关财务处门禁系统等多个重要部门的门禁项目。

同时，公司研发人员在警用指纹身份认证系统、银行柜员指纹身份认证、税务发票购销人指纹身份认证、局域网指纹身份认证方面也已经取得了极大的突破。

公司凭借多年对指纹产品的研究经验和自身的技术水平，在国内为多家指纹产品生产厂家提供指纹识别算法模块及指纹滚动采集仪等设备，产品的稳定性能深受广大用户的好评。

公司力求在指纹生物识别方面做到行业的佼佼者。

我们将运用我们丰富的行业知识，领先的研发能力，雄厚的运营实力，通过和客户坦诚交流力求保证客户的个性化需求得以最大满足，提升其工作效率和运营效益。

我们期待着与客户共同成长。

二、指纹识别技术介绍

2.1指纹识别技术　

　　随着社会的进步和技术的发展，人们对身份识别的可靠性和准确性要求越来越高，传统的身份识别方法由于其不可克服的缺点已将难以满足新形势的需要。

自从80年代以来用人体的生物特征（如指纹、掌纹、面容、声音、虹膜、视网膜等）实现身份验证方法受到广泛关注和重视。

指纹识别技术是众多身份识别技术中起步最早的、最为实用的技术。

指纹的唯一性（不同手指的指纹不同）和不变性（同一手指的指纹终身不变）已被公认，指纹可作为法律认定身份的依据。

　　指纹识别验证是目前最安全、最可靠、最经济的身份识别和鉴定办法之一，它已广泛应用于公安、金融、证券、保险等许多领域，是极具法律效力的验证手段。

同时也是目前技术最为成熟、实现最为简单的身份认定方法。

利用计算机系统，只需短短几秒钟就可以判断出某人的确切身份，其准确性和安全性都非常高。

最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。

特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正逐步应用于民用市场。

指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。

系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。

现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能，而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。

指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中，也许有一天，您不必随身携带那一串钥匙，只需手指一按，门就会打开；也不必记住那烦人的密码，利用指纹就可以提款、计算机登录。

相信这一天，不会太远。

2.2指纹识别系统构成

⏹指纹采集设备

目前最常用的取像设备分成两类：

光学、晶体传感器。

    光学取像设备有最悠久的历史，可以追溯到20世纪70年代。

光学取像设备依据的是光的全反射原理（FTIR）。

光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表面指纹脊和谷的深度和皮肤与玻璃间的油脂和水分。

光线经玻璃射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。

    由于最近光学设备的革新，极大地降低了设备的体积。

最近90年代中期，传感器可以装在6x3x6英寸的盒子里，在不久的将来更小的设备是3x1x1英寸。

这些进展取决于多种光学技术的发展而不是FTIR的发展。

例如：

可以利用纤维光束来获取指纹图像。

纤维光束垂直射到指纹的表面，他照亮指纹并探测反射光。

另一个方案是把含有一微型三棱镜矩阵的表面安装在弹性的平面上，当手指压在此表面上时，由于脊和谷的压力不同而改变了微型三棱镜的表面，这些变化通过三棱镜光的反射而反映出来。

    晶体传感器是最近在市场上才出现的，尽管它在技术介绍性文章中已经出现近20年。

这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图像。

最常见的硅电容传感器通过电子度量被设计来捕捉指纹。

在半导体金属阵列上能结合大约100,000个电容传感器，其外面是绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面。

电容器的电容值由于导体间的距离而降低，这里指的是脊（近的）和谷（远的）相对于另一极之间的距离。

另一种晶体传感器是压感式的，其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，他们依照指纹的外表地形（凹凸）转化为相应的电子信号。

其他的晶体传感器还有温度感应传感器，它通过感应压在设备上的脊和远离设备谷的温度的不同，可以获得指纹图像。

⏹指纹比对算法（包括指纹图象处理、特正提取、比对与匹配）

在指纹比对算法方面，主要有两个概念，验证和辩识；验证也就是我们所常说的1：

1算法，辩识就是1：

N算法。

同时对指纹比对算法还有两个重要的参数误识率和拒真率。

◆验证

验证就是把一个现场采集到的指纹与一个己经登记的指纹进行一对一的比对（one-to-onematching），来确认身份的过程。

作为验证的前提条件，他或她的指纹必须在指纹库中已经注册。

指纹以一定的压缩格式存贮，并与其姓名或其标识（ID，PIN）联系起来。

随后在比对现场，先验证其标识，然后，利用系统的指纹与现场采集的指纹比对来证明其标识是合法的。

验证其实是回答了这样一个问题：

”他是他自称的这个人吗？

”这是应用系统中使用得较多的方法。

◆辩识

辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据厍中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹。

这也叫”一对多匹配（one-to-manymatching）”。

验证其实是回答了这样一个问题：

”他是谁？

”辨识主要应用于犯罪指纹匹配的传统领域中。

一个不明身份的人的指纹与指纹库中有犯罪记录的人指纹进行比对，来确定此人是否曾经有过犯罪记录。

◆误识率和拒真率

由于计算机处理指纹时，只是涉及了指纹的一些有限的信息，而且比对算法并不是精确匹配，其结果也不能保证100%准确。

指纹识别系统的特定应用的重要衡量标志是识别率。

主要由两部分组成，拒真率（FRR）和误识率（FAR）。

我们可以根据不同的用途来调整这两个值。

FRR和FAR是成反比的。

用0-1.0或百分比来表达这个数。

2.3普芯指纹识别技术介绍

⏹技术简介

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”是中科博业与国外技术领先公司合作，历经近十年的开发及数以亿次的测试研制成功的，中科博业对之拥有自主知识产权的指纹识别技术。

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”在识别率、识别速度等主要技术指标及应用方面均达到国际领先水平，解决了指纹纹路不清、生长变型、受外界环境影响等问题。

该技术不但可以高效地进行指纹在嵌入系统中的处理，而且在联机协作、指纹处理效果方面也得到了业界认可，代表了目前全球指纹识别技术研究的最高水平。

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”大幅度提高了指纹识别系统的安全性与可靠性，中科博业保证对其应用产品提供快捷有力的技术支持。

⏹技术特点

◆优良的可移植性和多系统软硬件平台的适应性

兼容Windows各系统及DOS系统，并可与C、C++、VB、DELPHI等各种软件开发平台兼容。

可在PC、小型机、大型计算机等硬件平台上高效运行。

◆成熟的指纹识别算法

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”独特的指纹识别算法，解决了指纹识别技术的高拒真率和高误识率的问题，将拒真率降至小于0.001%，误识率降至小于0.00001%。

极大改善了目前指纹识别系统对指纹路不清、手指干燥等情况下对指纹识别的不灵敏问题。

◆先进的综合检查算法

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”的综合检查算法分两步骤：

A、指纹信息进行匹配验证;B、变形验证。

实践证明，对于手指尺寸的变化，尤其是由于年龄增长和胖瘦变化造成的指纹变形，普芯【SECUREWARE】可以有效保证匹配的准确性。

保证对于指纹角度旋转和尺寸变形的适应能力，大大提高了系统的用户友好程度。

◆全面提高身份认证系统的安全性

不诚实的人可以在一段时间内运用高科技手段试用所有可能的密码，因此采用密码进行身份认证并不安全。

而采用指纹识别系统，一个人短时间内不可能找到足够多的人进行指纹验证，“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”有着比密码身份认证更高级别安全的性能。

◆先进的芯片集成技术，减少硬件体积，保证指纹数据的安全性

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”采用特殊处理器、动静态双存储模块的高度集成技术，使整个指纹识别模块的体积只有半张名片大小，并且在芯片上完成加密，高度保证指纹数据的安全性。

◆采用光学采集设备，使用寿命长，成本低

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”利用光学采集设备进行活体指纹采集，玻璃棱镜在正常使用下没有寿命问题，光电转换器件的使用寿命也在20年左右，无需系统后续维护费用。

◆联机、脱机方式可选

“普芯【SECUREWARE】指纹识别技术”可应用到联机产品中，由计算机控制产品功能使用，也可使用脱机方式，结合微型CPU、动静态双存储模块实现脱机管理。

同时该技术提供RS232、RS485等多种联网方式，实现网络功能。

三、普芯【SECUREWARE】

警用活体指纹采集系统解决方案

3.1系统说明

人类对指纹学的研究已由来已久，最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。

活体指纹采集处理系统解决的主要问题：

    作为“物证之首”指纹因稳定性和唯一性成为确定个人身份的最可靠方法，所以指纹识别历来在刑事侦察中广泛应用。

    传统的指纹采集流程为：

管理单位印制发送十指卡；看守所、派出所、拘留所等采集单位经油墨捺印采集犯罪嫌疑人指纹，填写人员信息；专人驱车将十指卡送指纹处理中心；指纹经扫描仪输入指纹处理系统；人员信息手工输入；照片经照相、冲洗、扫描的程序输入。

    自公安部刑侦局开展“金盾工程”以来，先后进行了“网上缉逃”、“现场指纹管理系统”、“网上打拐”等专项活动，取得了很好的社会效应和实际应用效果。

加之全国大部分地方已经安装了指纹自动识别系统、违法犯罪人员信息系统、人脸自动识别系统，问题集中在原始数据的采集和输入上。

只有准确和高质量的数据来源，在建立违法犯罪人员信息数据库、指纹库、照片库的基础上，这些系统才能发挥相应的作用。

    从刑侦部门业务工作的实际出发，基于情报信息管理网络化的共识，采用新的技术和方法，使指纹采集脱离油墨、照片脱离底片、信息录入管理实现无纸办公，中科博业科技有限公司根据多年与公安紧密的合作，在充分理解公安需求的基础上，集多家之长，克服现有系统的弊端，开发出了普芯【SECUREWARE】活体指纹活体采集系统，并在此基础之上把违法犯罪人员信息的输入和活体指纹的采集有机的结合到一起，使公安部门在第一次接触犯罪人员时，就可以把文字、指纹、照片等所有信息变成电子文件，通过公安网络或光盘介质传送到上级公安局的综合信息系统和指纹自动识别系统。

这样不仅提高了指纹采集的质量，而且也减少了许多指纹采集和录入的环节，为公安系统节约了大量人力和物力，极大方便了公安系统的使用，提高了工作效率，为在公安系统实现情报信息的全面网络化打下了坚实的基础。

3.2活体指纹采集系统优势

⏹保证指纹图像质量

Ø全面提高指纹图像；

Ø增强指纹图像灰度对比；

Ø避免挤滑误区出现，所谓挤滑误区是指在滚动指纹时因手指被挤偏滑动而图像不均匀或重叠的区域。

⏹提高数据转换（指纹分类）效率

转换十指指纹卡数据需要经过如下三个步骤：

Ø输入指纹图像（用扫描仪输入十指卡）；

Ø提出细节特征转换成特殊代码（代码化）；

Ø人工修改

这三个工作所需的人力比例，不同系统有不同比例，但是，一般来讲，15：

3：

82即输入占15%、代码化占3%、修改占82%。

如果用活体指纹采集仪输入指纹图像，则不需要再输入指纹图像，也就是说可以节省15%人力。

另外，提出特征点准确率提高10%以上，所以修改工作效率也随之提高。

假设特征点提出效率提高到95%，那么修正剩余5%仅需要20秒。

这是对一千枚指纹进行统计的结果。

⏹大大加快指纹图像采集速度

油墨捺印指纹既复杂又费时间，比如油墨捺印时十枚中一枚指纹报废，就得十枚指纹全部都重新捺印。

因此，对捺印人的精神压力较大，捺印质量也不能保证。

但是，活体指纹采集系统则以一枚指纹为单位可以重复进行采集，所以采集效率有明显提高。

而且，可以安装在任何场所，所以能够迅速准确地采集所有必要对象的指纹。

⏹保证指纹自动识别系统（AFIS）及时比对

引进活体指纹采集仪能保证刑事侦查迅速及时。

应用指纹自动识别系统时最费人力时间的就是数据转换工作。

数据转换时间多长，侦破犯罪案件就多慢，甚至有可能超过犯罪时效。

但是，引进活体指纹采集仪就能够采集指纹后立即查清犯罪前科或未破案件等。

⏹使采集指纹变得方便

因为不必蘸油墨，所以能够

Ø消除被采集者的不快之感；

Ø取消生产传统的指纹捺印刀具；

Ø使制作十指卡过程变得简单方便；

Ø防止指纹卡因湿气、尘土、垃圾所引起的物理化学变化；

Ø采集干净卫生。

⏹永久保存指纹图像的高质量

十指指纹卡因多种原因随着时间的流逝，其质量继续下降。

但使用活体指纹采集仪采集的指纹图像数据是绝对不变的。

所以能够永久保存高质量的指纹图像。

⏹使指纹档案管理等业务简略

不需要传统的大规模指纹卡分类保管体系。

⏹一次采集科复制多个指纹图像

不像传统方法，需要制作多份十指指纹卡不必重复采集，而是一次采集后可以复制打印多份十指卡。

⏹可以便携使用

因为体积小重量轻，容易携带方便移动。

不仅在采集中心而且在派出所等基层单位也能方便使用。

⏹远程传输指纹数据

通过标准网络，可以迅速及时远程传送细节特征等指纹图像数据。

3.3普芯【SECUREWARE】警用活体指纹活体采集系统介绍

3.3.1系统组成

普芯【SECUREWARE】警用活体指纹活体采集系统是把光学技术和硬件技术结合而成的高科技产品。

该系统可适用于执法机关制作十指指纹卡、建立十指指纹库或者采集指纹图像用作个人识别。

组成部分：

硬件：

活体指纹采集仪、指纹图像采集卡、联机指纹处理卡

软件：

普芯【SECUREWARE】警用活体指纹采集系统软件

3.3.2活体指纹采集仪介绍

◆介绍

用计算机实现指纹识别技术，最关键问题之一是指纹采集。

所谓活体指纹采集仪，是一种指纹采集设备，它指把指纹采集后直接转换成计算机能识别的数字图像。

手指蘸油墨后按在纸上，是传统的指纹采集方法。

开始利用活体指纹采集仪后采集指纹变得方便卫生而且采集图像更清晰。

活体指纹采集仪是中科博业科技有限公司独自开发的先进的高科技产品，它结合软硬件技术表现出非常优秀的性能。

活体指纹采集仪或作为一个独立项目，或作为公安用指纹自动识别系统的一个组成部分，在很多公安机关广泛使用。

引进使用公安用指纹识别系统采集公民指纹，此时，采集指纹过程应该卫生、准确、迅速。

中科博业科技有限公司出品的活体指纹采集仪足以满足这种要求。

◆图示

◆技术指标

项目

单位

指标

采集速度

滚动指纹

秒/枚

2至4

捺印指纹

秒/枚

0.5至1

棱镜大小

毫米

40×40

图像大小

毫米

32×32（32×29/26）

CCD分辨率

像素

795（H）×596（V）

指纹图像分辨率

dpi

500

光学误差

%

1

◆系统要求

Ø硬件

硬 件

硬件性能指标

PC计算机

CPU台Pentium3（700MHz以上）

RAM台64MB以上

HardDisk台10GB以上

活体指纹采集仪

LiveFPR-402

指纹图像采集卡

ImagePB-2300

指纹处理卡

Astar1000（PCI）

面部CCD摄像头（可选）

分辨率300DPI以上

Ø软件

操作系统：

Windows98,WindowsNTWorkstation、Windows2000

3.3.3便携式的指纹采集系统

普芯【SECUREWARE】警用活体指纹活体采集系统是一套便携式的指纹采集系统，主要是因为该系统可兼容普通PC机及WINDOWS操作系统，这样该系统就可以安装在笔记本电脑上使用，而二者的连接只通过USB口即可完成。

便携式的指纹采集系统，可保证执法人员不必将被采集指纹人员带到固定的场所进行指纹采集，而是可以在任何时间、任何地点完成指纹采集，将大大提高办事效率。

3.4普芯【SECUREWARE】警用活体指纹活体采集系统应用方案

3.4.1方案介绍

普芯【SECUREWARE】警用活体指纹活体采集系统主要完成数据输入工作，主要是指纹采集、人员资料输入、图片输入等。

该方案是我公司根据多年与公安紧密的合作，在充分理解公安需求的基础上，集多家之长，克服现有系统的弊端设计完成的，并在此基础之上把违法犯罪人员信息的输入和活体指纹的采集有机的结合到一起，使公安部门在第一次接触犯罪人员时，就可以把文字、指纹、照片等所有信息变成电子文件，通过公安网络或光盘介质传送到上级公安局的综合信息系统和指纹自动识别系统。

3.4.2方案说明

⏹活体指纹采集过程流程图

采集指纹

打印卡片

人员资料录入

⏹活体指纹采集过程详解

Ø进入活体指纹采集系统

如下图，系统在第一次应用时不需要管理者确认，在设置管理者后，需要管理者密码确认。

Ø采集指纹

如下图所示：

设置指纹卡号，并按要求将十枚手指利用指纹采集仪采集到系统中，要求将每枚手指都必须从左到有将整个手指肚都按压在指纹采集仪的采集头上。

十枚手指都采集完后，按保存即可完成该人的指纹采集工作。

Ø人员资料录入

如下图所示：

该模块主要包括人员文字资料录入和捕捉面部图像两部分。

文字资料包括指纹卡号、姓名、性别、出生年月、籍贯、身份证号等；

面部图像包括正面和侧面两部分，通过数码摄像机和图像采集卡完成，设备如下图：

操作人员在面对显示器方向操作，采集指纹人员在采集头上按压指纹后，立正站立，数码摄像机会自动根据人员身高进行调整，并把采集指纹人员的正面和侧面面部捕捉下来。

Ø打印卡片

如下图所示：

在采集完指纹和建立了人员资料库后，便可通过此模块将人员的个人资料，十指指纹图像建立如上图所示，安装打印机打印即可。

3.4.3方案效益评估

⏹采用世界领先的"普芯【SECUREWARE】指纹识别技术"，网络化管理，大幅度提高公安部门办案效率。

⏹采用活体指纹采集仪采集指纹图像，速度快，而且干净卫生，消除了在传统采集方式下被采集者的不快之感。

⏹便携式系统，方便指纹采集。

笔记本电脑与活体指纹采集仪结合使用，随时、随地可实现指纹的采集工作。

⏹使用活体指纹采集仪采集的指纹图像数据是绝对不变的，而且能够永久保存高质量的指纹图像。

⏹不需要传统的大规模指纹卡分类保管体系，大大减少了后期费用。

⏹因整个系统使用了通用PC，所以只要扩展计算机和数据库的容量就可以扩展系统规模。

⏹系统软硬件安装使用十分简单，掌握常用的计算机知识即可进行系统管理和操作。

系统无需后期投入，长期使用费用低。

⏹其它设备便可满足扩充的需要；同时系统可与多种安防产品结合使用，进一步提高安全性。

⏹系统品质有保障。

普芯【SECUREWARE】由北京中科博业科技有限公司升级和改版，并承担系统的永久维护，解决用户对后续维护的担忧。