一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)，該身份認證系統(tǒng)由嵌入式模塊、上位機和服務器組成，所述的嵌入式模塊用于搜集用戶的ID，同時對采集的指紋圖像進行預處理提取指紋特征數(shù)據(jù)，被處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)過上位機發(fā)送至服務端，服務端通過用戶指紋進行驗證，判斷用戶身份，并將認證結(jié)果返回到上位機；本發(fā)明提供的認證系統(tǒng)采用ZFM-206光學指紋模塊，可實現(xiàn)對校園指紋信息的采集、認證功能，該認證系統(tǒng)具有便攜式、體積小、價格低廉、智能化等優(yōu)點。
【專利說明】
一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于嵌入式認證技術，尤其涉及一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]網(wǎng)絡安全是信息安全領域的重要組成部分。隨著計算機技術、以及互聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展，信息化建設正發(fā)生著日新月異的變化。如何提高信息系統(tǒng)的安全性，已經(jīng)成為研究人員和管理者關注和研究的重要課題。網(wǎng)絡通信通常是以身份認證開始的，因此身份認證安全對整個系統(tǒng)的安全至關重要。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡身份認證方式基于數(shù)字和字母的組合，這種方式具有易遺忘、易丟失的缺點；USBkey的使用也只是對物而不是對“人”的認證。本發(fā)明針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡身份認證方式存在的問題，對指紋識別技術在網(wǎng)絡身份認證的應用進行深入研究，并構建了一個基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)，用來保證網(wǎng)絡安全。
[0003]由于近年來校園(特別是中小學校園)安全事故頻發(fā)，政府、社會和校方都急切要求加強校園出入管理。但是，目前90%以上的中小學，特別是中西部地區(qū)學校都還停留在人工管理、手寫登記的不規(guī)范管理上，特別容易造成校園安全管理的疏漏。正是基于此背景情況，研發(fā)了該系統(tǒng)，用極易操作，實現(xiàn)每位學生的身份準確、快速識別，用相對低成本的方式來解決學校的安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)，該認證系統(tǒng)具有便攜式、體積小、價格低廉、智能化等優(yōu)點，可實現(xiàn)對校園人員的身份認證，避免不安全隱患。
[0005]為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采用如下的技術解決方案:
一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)，其特征在于，該身份認證系統(tǒng)由嵌入式模塊、上位機和服務器組成；所述的嵌入式模塊將處理過的指紋信息通過USB接口與上位機相連，所述上位機通過互聯(lián)網(wǎng)與服務器相連；所述的嵌入式模塊用于采集用戶的指紋ID，同時對采集的指紋圖像進行預處理提取指紋特征數(shù)據(jù)，被處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)過上位機發(fā)送至服務端，服務端通過用戶的指紋信息進行驗證，判斷用戶身份，并將認證結(jié)果返回到上位機。
[0006]在該嵌入式身份認證系統(tǒng)中，所述嵌入式模塊選用ZFM-206光學指紋模塊，所述ZFM-206光學指紋模塊以高性能高速DSP處理器AS601為核心，在無需上位機參與管理的情況下，具有指紋錄入、圖像處理、指紋比對、搜索和模板儲存功能；指紋的圖像信息由指紋錄入功能獲得，ZFM-206光學指紋模塊對圖像進行正反矯正后得到大小為256*288的灰度圖，獲得圖像后再對指紋特征進行特征提取，其中單個指紋特征文件大小為256字節(jié)，包含特征信息與總體信息；重復上述操作，由傳感器接受指紋并提取特征，并把兩次提取的特征合并為特征模板PBuf ;所述特征模板是兩個相同指紋之后，長度為512字節(jié)，合并兩個特征的目的是確保指紋特征的穩(wěn)定性，提尚比對的精確度。
[0007]在該嵌入式身份認證系統(tǒng)中，所述圖像處理功能包括圖像分割、圖像增強、圖像二值化和圖像細化；所述圖像分割結(jié)合平均灰度值和圖像灰度分布進行分割，用于區(qū)分指紋圖像的前景區(qū)和背景區(qū)，并且在前景區(qū)中去掉質(zhì)量太差而無恢復的指紋紋線區(qū)域；所述圖像增強采用Gabor濾波器對圖像中有效信息進行強化的同時對噪聲干擾進行削弱消除；所述圖像二值化即設定局部閥值，將圖像轉(zhuǎn)換為僅有兩個灰度值的圖像；所述圖形細化是將圖像變成單像素寬的紋線，而且細化后的紋線相當于原圖的中軸。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明提出了基于指紋認證的網(wǎng)絡身份認證方式，指紋認證方式相對于其它生物認證方式具有穩(wěn)定性、唯一性、易于用戶接受、算法速度快并且準確率高的優(yōu)點。針對現(xiàn)有低質(zhì)量指紋圖像的缺點采用了基于紋線搜索的指紋圖像分割算法，采用兩次提取指紋特征形成特征模板的方式確保指紋特征的穩(wěn)定性。這些改進方法優(yōu)化了對指紋圖像的處理效果，提高了指紋匹配率。
[0009]嵌入式系統(tǒng)采用一體式指紋采集儀ZFM-206與PC機的通信，采集儀采集指紋圖像、提取指紋特征并上傳給上位機。在硬件選擇上，ZFM-206具有體積小(56*20*21.5mm)、標準USB接口、識別率高的特點。其中采集儀可以完成采集圖像，對干濕手指都有良好的成像質(zhì)量，并依次對圖像進行分割、增強、二值化、細化，最后提取指紋特征。而且采集儀為免驅(qū)動設備，可以直接通過設備密碼的驗證獲得設備句柄，并且打開設備。
[0010]對ActiveX控件添加方法實現(xiàn)PC機與指紋采集模塊的連接采集指紋圖像以及提取特征，并將提取的指紋特征傳給上位機，這樣在網(wǎng)頁中可以調(diào)用ActiveX控件，為用戶身份認證和注冊提供指紋特征。實現(xiàn)基于指紋特征的嵌入式Web身份認證系統(tǒng)，采用JSP技術在客戶端發(fā)送用戶請求將指紋信息傳至PC機，并到達服務器端數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶身份認證與注冊功能。
【附圖說明】
[0011]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的解釋說明。
[0012]圖1是基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)框架；
圖2是指紋識別基本原理框圖；
圖3是用戶身份認證原理框圖；
圖4是系統(tǒng)整體框架圖；
圖5是用戶身份注冊流程；
圖6是用戶身份認證流程。
【具體實施方式】
[0013]圖1是基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)框架，由于實現(xiàn)的是網(wǎng)絡身份認證，所以可以把整體框架分為客戶端和服務端兩大部分?？蛻舳酥饕糜谒鸭脩舻腎D、采集指紋圖像經(jīng)過預處理提取指紋特征數(shù)據(jù)，同時把這些信息經(jīng)PC機發(fā)送至服務器端。服務器通過對用戶指紋進行驗證，判斷用戶身份，并將認證結(jié)果返回給客戶端，由客戶端顯示給用戶。
[0014]圖2是指紋識別基本原理框圖，系統(tǒng)首先通過指紋采集儀獲取指紋圖像，然后對圖像進行預處理(圖像分割、圖像增強、二值化、細化)，將無用的噪聲信息消除，把有用的信息增強，指紋識別算法是將采集到的指紋圖像與指紋模板進行比對，判斷他們是否來自同一根手指。
[0015]圖3是用戶身份認證原理框圖，基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)，主要完成用戶身份的注冊和登錄過程。注冊流程如下:用戶輸入用戶ID并點擊注冊按鈕，服務器會首先在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中檢查是否該用戶ID已注冊過，是的話就提醒用戶該用戶名ID已被注冊，請重新注冊，否則就會觸發(fā)控件的Regist方法，完成PC機與指紋采集儀連接并獲取圖像提取指紋特征，由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲用戶信息，同時服務器端還會將注冊成功的消息發(fā)送給客戶端，由客戶端顯示給用戶。用戶認證流程如圖3所示，為了完成認證過程用戶需要在登錄界面中輸入用戶ID，并通過頁面中的登錄按鈕通知服務器進行認證過程。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫會查證此ID是否存在，如果用戶ID有效即已被注冊，客戶端就會觸發(fā)控件的Login方法，采集指紋圖像并進行預處理及提取特征Charal，Charal與服務器中ID對應的特征模板進行比對，比對結(jié)果傳給客戶端，由界面把認證結(jié)果顯示給用戶。
[0016]圖4是系統(tǒng)整體框架圖，客戶端通過對ActiveX插件的調(diào)用向服務器發(fā)出HTTP請求，服務器響應請求，返回HTML文件，由瀏覽器顯示給用戶。
[0017]圖5是用戶身份注冊流程，注冊客戶端利用JSP技術生成register, jsp頁面，用戶進入register, jsp頁面后輸入用戶ID提交給RegisterCl.jsp頁面，RegisterCl.jsp頁面鏈接SQL并在user表中查找該ID是否已被注冊，否則RegisterCl.jsp頁面調(diào)用ActiveX控件并提取指紋特征模板后將用戶信息插入SQL。
[0018]圖6是用戶身份認證流程，登錄客戶端利用JSP技術生成Login, jsp頁面，用戶在Login, jsp頁面輸入ID并提交給LoginCl.jsp頁面，1ginCl.jsp頁面利用request.getParameter接收用戶名并連接SQL查找ID是否已存在。如果ID是已注冊用戶，LoginCl.jsp頁面查找ID對應的指紋模板并調(diào)用ActiveX控件初始化指紋模塊提取特征進行1:1身份認證?？蛻舳藶榱送瓿捎脩羯矸菡J證應該對數(shù)據(jù)庫進行操作。數(shù)據(jù)庫設計的主要任務是在給定的硬件、操作系統(tǒng)條件下建立一個滿足用戶需求的數(shù)據(jù)庫模式。在數(shù)據(jù)庫中應該有如下:信息用戶ID、用戶指紋特征模板、用戶Email等其他基本信息，其中指紋特征模板應為512字節(jié)的二進制數(shù)。
[0019]除了上述以外本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員也都能理解到，在此說明和圖示的具體實施例都可以進一步變動結(jié)合。雖然本發(fā)明是就其較佳實施例予以示圖說明的，但是熟悉本技術的人都可理解到，在所述權利要求書中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可對本發(fā)明作出種種改動和變動。
【主權項】
1.一種基于指紋特征的嵌入式身份認證系統(tǒng)，其特征在于，該身份認證系統(tǒng)由嵌入式模塊、上位機和服務器組成；所述的嵌入式模塊將處理過的指紋信息通過USB接口與上位機相連，所述上位機通過互聯(lián)網(wǎng)與服務器相連；所述的嵌入式模塊用于采集用戶的指紋ID,同時對采集的指紋圖像進行預處理提取指紋特征數(shù)據(jù)，被處理過的數(shù)據(jù)經(jīng)過上位機發(fā)送至服務端，服務端通過用戶的指紋信息進行驗證，判斷用戶身份，并將認證結(jié)果返回到上位機。2.如權利要求1所述的嵌入式身份認證系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式模塊選用ZFM-206光學指紋模塊，所述ZFM-206光學指紋模塊以高性能高速DSP處理器AS601為核心，在無需上位機參與管理的情況下，具有指紋錄入、圖像處理、指紋比對、搜索和模板儲存功能；指紋的圖像信息由指紋錄入功能獲得，ZFM-206光學指紋模塊對圖像進行正反矯正后得到大小為256*288的灰度圖，獲得圖像后再對指紋特征進行特征提取，其中單個指紋特征文件大小為256字節(jié)，包含特征信息與總體信息；重復上述操作，由傳感器接受指紋并提取特征，并把兩次提取的特征合并為特征模板PBuf ;所述特征模板是兩個相同指紋之后，長度為512字節(jié)，合并兩個特征的目的是確保指紋特征的穩(wěn)定性，提高比對的精確度。3.如權利要求2所述的嵌入式身份認證系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理功能包括圖像分割、圖像增強、圖像二值化和圖像細化；所述圖像分割結(jié)合平均灰度值和圖像灰度分布進行分割，用于區(qū)分指紋圖像的前景區(qū)和背景區(qū)，并且在前景區(qū)中去掉質(zhì)量太差而無恢復的指紋紋線區(qū)域；所述圖像增強采用Gabor濾波器對圖像中有效信息進行強化的同時對噪聲干擾進行削弱消除；所述圖像二值化即設定局部閥值，將圖像轉(zhuǎn)換為僅有兩個灰度值的圖像；所述圖形細化是將圖像變成單像素寬的紋線，而且細化后的紋線相當于原圖的中軸。
【文檔編號】H04L29/06GK105989324SQ201510045841
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】涓ユ嘗, 嚴波
【申請人】成都中杰聯(lián)控科技有限公司