網絡分布式指紋識別系統的製作方法

2023-05-15 10:51:11

專利名稱：網絡分布式指紋識別系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種指紋識別系統，尤其涉及一種基於網絡連接及指紋識別芯
片、算法應用的網絡分布式指紋識別系統。
背景技術：
在現實的生活、工作中，用於賓館、樓宇門禁、銀行證券的帳戶管理等的個人身份識別技術越來越受到人們的關注，而且這種關注程度隨著人們文化、生活水平的日漸提高也在不斷地提出新的要求。以往用於使用者個人身份確認的有形鑰匙、IC卡或者無形密碼等，都在長期的應用過程中凸顯出其不足的一面。例如鑰匙的易被複製性、帳戶密碼難於記憶且易於丟失及遺忘，即使IC卡結合無形密碼，仍會存在因疏忽造成的IC卡遺失且密碼外洩的問題。故而，尋求一種與生倶來、因人而異的生物特徵作為個人身份認定的技術，是當前乃至未來一個切實可行的發展方向。 生物認證技術是一項新興的利用人體生物特徵來確定個人身份的技術，可廣泛應
用於刑偵、安全、銀行等領域與不同人體對號入座。現有應用中最突出的人體生物特徵便是指紋和DNA，其中尤以指紋因其易於主觀採集和客觀物理比較等特點，成為最早且最常使用的人體生物特徵。因此，指紋識別技術在生物認證領域中佔有重要的地位，具有廣闊的發展前景。 目前的指紋識別系統大都應用在本機狀態，無論是門禁系統，還是個人計算機帳戶管理系統，都有著廣泛而成熟的應用。但是該技術層面並不適合大型客戶群系統的應用。究其原因，主要是一些聯網設備由於網絡傳輸的信息缺少有效的加解密手段存在安全隱患，給用戶造成極大不便；並且受到所使用的指紋識別晶片和算法限制，其系統不能使用無須外加存儲器或快閃記憶體的單片ARMCPU來實現，故而該類系統的構建價格通常非常昂貴。

發明內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種基於網絡連接的網絡分布式指紋識別系統，進一步擴展指紋識別技術的應用方式，解決指紋識別網絡應用的可實施性及自適應性。 本實用新型的目的，將通過以下裝置性技術方案來實現 網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於所述指紋識別系統包括通過網絡連接的中心伺服器和至少一個終端指紋識別器，以基於TCP/IP協議的網絡傳輸作為通信平臺；其中所述中心伺服器為裝載有指紋獲取、識別軟體且具有資料庫系統的計算機，並通過數據接口連接有相同於終端指紋識別器的指紋採集儀。 進一步地，任一所述終端指紋識別器為獨立器件，包括一單片機處理單元、一觸摸自動上電開關，以及通過PCB線路與單片機處理單元焊連的指紋採集儀、Ethernet接口、控制輸出埠和看門狗單元等外圍電路，其中所述單片機處理單元與指紋採集儀連接到同一個觸摸自動上電開關上，以獲取工作所需電壓。[0009] 更進一步地，所述終端指紋識別器還包括備用電池、USB接口 、至少一個LED指示 燈，以及選擇性連接的輸入鍵盤和LCD顯示屏。 更進一步地，所述單片機處理單元為LPC2XXX、 LM3S6965或其他以ARM7為核心的 單片CPU。 更進一步地，所述指紋採集儀指的是基於劃擦式指紋晶片ATW31X為核心的器件， 或具有指紋採集功能的同類器件。 進一步地，所述中心伺服器與指紋採集儀相連的數據接口為USB接口、串口、並口 或其他計算機可識別兼容的接口形式。 以上述網絡分布式指紋識別系統為依託，本發明目的的實現方法是 1、用戶在終端指紋識別器或中心伺服器的指紋採集儀上註冊指紋模板，中心服務
器的資料庫系統分套存儲所有指紋模板，並通過網絡傳輸到對應終端指紋識別器存儲獨有
的指紋模板； n、對應各自專屬的終端指紋識別器，用戶手指碰觸指紋採集儀上電並記錄指紋
特徵值，同時自檢網絡情況； III、網絡正常情況下，終端指紋識別器將記錄的指紋特徵值加密(數據打碎)、發 送給中心伺服器，由中心伺服器對返回的加密指紋特徵值解密(碎片重組)並與步驟I中 註冊存儲的對應指紋模板進行比對；而當網絡異常或中心伺服器故障情況下，由終端指紋 識別器本機程序比對記錄的指紋特徵值與獨有存儲的指紋模板； IV、根據比對結果，由終端指紋識別器做出斷電、報錯、開鎖或送出正確信號的控 制輸出。 進一步地，步驟I中所述用戶的指紋模板註冊是通過用戶同一手指至少三次劃擦 指紋採集儀，記錄各次的採集結果整合為一套來存儲的。 進一步地，步驟III中所述比對過程是指將指紋特徵值與對應的整套指紋模板進 行逐個比對。即將採集到的實時指紋特徵值與註冊時的第一枚指紋模板比對，如成功則結 束比對；否則便順次與第二或第三枚指紋模板再進行比對。 本實用新型的網絡分布式指紋識別系統，其有益效果在於 該網絡分布式指紋識別系統提供了用戶從中心伺服器到終端指紋識別器註冊、存 儲指紋模板和識別、比對個人指紋特徵的靈活性，兼顧了中心伺服器基於網絡的集群應用 和當網絡或中心伺服器故障時終端本機識別模式的自適應性。此外，在網絡傳輸過程中通 過內部軟體本身的加密、解密算法，提高了指紋模板數據基於網絡的通信安全性。

圖1是本實用新型指紋識別系統的網絡拓撲結構圖； 圖2是本實用新型指紋識別系統註冊指紋及指紋識別的應用流程圖； 圖3是本實用新型終端指紋識別器優選實施例的模塊結構示意圖； 圖4是本實用新型終端指紋識別器另一實施例的模塊結構示意圖； 圖5是本實用新型終端指紋識別器又一實施例的模塊結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型網絡分布式指紋識別系統的結構特徵、實現方法及有益效果更易 於理解，以下結合若干實施例及其附圖進行詳細而非限制性的描述。 本實用新型為進一步擴展指紋識別技術的應用方式，解決指紋識別網絡應用的可 實施性及自適應性，把指紋控制和識別技術通過網絡與伺服器相結合，使之成為一個網絡 分布式多用途智能化控制系統。該指紋識別系統非但能在網絡環境下通過加密通信應用， 對各終端設備實施控制，還能在網絡或中心伺服器發生故障時，自動切換到終端本機模式， 單獨實施控制。 如圖l所示，是本實用新型網絡分布式指紋識別系統的拓撲結構圖。由圖中所示可 見該指紋識別系統由一臺中心伺服器1與多臺終端指紋識別器(41、42、43、44……4N-1、4N) 通過網絡3連接構成。其中該中心伺服器1是一臺裝載有指紋獲取、識別軟體，且具有資料庫 系統的普通計算機，並通過USB接口連接有相同於終端指紋識別器的指紋採集儀2。而網絡 3是基於TCP/IP傳輸協議的，可以應用於不同物理層網絡(乙太網、無線網等)。 實施例一 作為本實用新型指紋識別的核心，各終端指紋識別器是相互獨立的器件，以平等 的地位接入網絡3。如圖3所示的終端指紋識別器優選實施例結構模塊示意圖可見，其結構 包括一單片機處理單元21、一觸摸自動上電開關27，以及通過PCB線路與單片機處理單元 21焊連的指紋採集儀22、 Ethernet接口 24、控制輸出埠 23、看門狗單元28及LED指示 燈261、262等外圍電路，其中所述單片機處理單元21與指紋採集儀22連接到同一個觸摸 自動上電開關27上，通過手指觸摸形式給終端系統上電，獲取工作所需電壓。所以終端指 紋識別器平時不耗電，僅在正常使用時才耗費電能。其中單片機處理單元21是該終端的核 心晶片，裝載有指紋獲取、識別的軟體進行程序處理、識別控制輸出，且具有用於存儲指紋 模板及指紋特徵值的快閃記憶體單元。它是以ARM7為核心的單片CPU，其型號可以選用LPC2XXX、 LM3S6965或其他同類高性價比單片機。而指紋採集儀22也是一性能穩定、優越性較好的指 紋採集晶片，本例中選用的是由ATRUA公司生產的ATW31X晶片製成的指紋採集器件。該單 片機處理單元21和指紋採集儀22連接到同一個觸摸自動上電開關27上，通過用戶手指碰 觸獲取兩晶片工作所需電源。 作為單片機處理單元21的附屬器件也各具特殊功能，具體地該輸出控制埠 23 用於將指紋識別結果輸出，達到斷電、報錯、開鎖或送出正確信號等控制輸出；該Ethernet 接口 24用於將該終端指紋識別器接入網絡，發送並接收來自網絡中心伺服器的數據信號； 該LED指示燈可以為多個(實施例中圖示為兩個261、262)，主要起到該終端工作的狀態 指示作用；而該看門狗單元28為由電阻、電容或電感等電子器件構成的濾波、限流、限壓電 路。 實施例二 如圖4所示，是本實用新型終端指紋識別器另一實施例的模塊結構示意圖。由圖 4對比圖3可見，該終端指紋識別器的主要器件及連接方式大致相同，區別僅在於在單片機 處理單元21上通過線路連接了一個鍵盤輸入單元291，以滿足該網絡分布式指紋識別系統 在特殊應用環境下用戶能夠進行簡單的數字輸入。 實施例三[0036] 如圖5所示，是本實用新型終端指紋識別器又一實施例的模塊結構示意圖。由圖 5對比圖4可見，該終端指紋識別器的主要器件及連接方式也大致相同，區別僅在於在單片 機處理單元21上通過線路又連接了一個LCD顯示屏292，以滿足用戶對該網絡分布式指紋 識別系統人機界面的需求。此外，通過從單片機處理單元21引出的USB接口 25，能夠使得 該終端指紋識別器在需要的情況下方便直接與計算機相連，從單獨使用切換至網絡應用。 上述實施例二和實施例三中終端指紋識別器的鍵盤輸入單元291和LCD顯示屏 292為選擇性的構件，並非以此限定該指紋識別系統的結構形式。根據應用的不同要求，該 單片機處理單元還可連接其他簡單的附屬單元。 由以上三個實施例介紹的終端指紋識別器與中心伺服器接入乙太網構成的網絡 分布式指紋識別系統。其實際工作過程如圖2所示的流程圖可見 指紋模板的註冊階段 該網絡分布式指紋識別系統提供了中心伺服器直接註冊和終端本機採集後通過 網絡加密傳輸的遠程註冊兩種註冊途徑。對於中心伺服器直接註冊來說，通過與該中心服 務器USB接口相連的指紋採集儀，由用戶直接手指碰觸採集指紋特徵值，並通過中心服務 器裝載的指紋獲取、識別軟體將指紋模板分套註冊存儲在中心伺服器的資料庫系統中，再 按照預設的程序將註冊的指紋模板通過網絡分發到對應的終端上。對於終端本機遠程注 冊來說，終端指紋識別器採集指紋特徵值，除本地存儲獨有的指紋模板外，還可通過TCP/IP 協議的網絡加密通信傳輸至中心伺服器，完成伺服器端資料庫系統的指紋模板註冊。 其中指紋模板的分套註冊是通過用戶同一手指至少三次劃擦指紋採集儀，記錄各 次的採集結果整合為一套來存儲的。這樣做的目的是為了降低整個指紋識別系統的在指紋 比對時的拒真率，避免只註冊一枚指紋模板的情況下，系統多次無法識別用戶指紋特徵值 而拒絕響應或報錯的尷尬情境發生。 指紋特徵值的比對階段 首先、用戶在終端指紋識別器上通過手指碰觸指紋採集儀，首先激活觸摸自動上 電開關，將工作電源接入終端指紋識別器，然後通過用戶手指劃擦終端器件記錄指紋特徵 值，並自啟動網絡狀態檢測程序。 然後、根據網絡自檢的結果，終端指紋識別器自動判定指紋比對的方式。對於網絡 正常情況下，該指紋識別系統以網絡應用為高優先級，終端指紋識別器將採集到的指紋特 徵值打碎，並以該加密方式通過網絡發送到中心伺服器，再由中心伺服器通過內部程序對 該指紋特徵值碎片進行重組解密，繼而在伺服器端將該指紋特徵值與資料庫中已註冊的對 應各套的指紋模板進行逐一比對，具體做法是將實時指紋特徵值與註冊時的一套指紋的 第一枚指紋模板比對，如成功則結束比對；否則便順次與這套指紋的第二或第三枚指紋模 板再進行比對。最後將比對結果通過網絡加解密通信的方式反饋給對應的終端。對於網絡 異常或中心伺服器故障的情況，終端指紋識別器直接調用本機單片機處理單元的指紋識別 程序和預存的指紋模板進行比對，比對方法與網絡模式相同。 最後、根據比對結果，由終端指紋識別器做出斷電、報錯、開鎖或送出正確信號的 控制輸出，實現指紋識別系統的網絡化控制應用。當某一用戶不再需要使用該指紋識別系 統時，可以在中心伺服器和終端分別通過軟體註銷該套指紋模板。 通過以上多個實施例的結構和工作過程的描述，本實用新型網絡分布式指紋識別系統的有益效果顯而易見(l)提供了用戶從中心伺服器到終端指紋識別器多元化的指紋 模板註冊、存儲方式和比對、識別指紋特徵的靈活選擇。(2)對於網絡或中心伺服器的意外 故障，該系統提供了網絡模式與本機模式自動切換的適應性選擇，進一步保障了該系統運
行的穩定性。(3)通過基於TCP/IP傳輸協議的網絡和加、解密通信技術進行指紋模板數據 的傳輸，也進一步提高了指紋識別控制的安全性。(4)通過用戶觸摸終端的上電、定時自動 待機斷電的運作模式，有效節省了能源消耗，延長了單位能耗下終端系統的使用壽命。(5) 基於TCP/IP的傳輸協議，可以應用於不同物理層網絡，便於用戶利用現有網絡資源實現簡
單架構。
權利要求網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於所述指紋識別系統包括通過網絡連接的中心伺服器和至少一個終端指紋識別器，以基於TCP/IP協議的網絡傳輸作為通信平臺；其中所述中心伺服器為裝載有指紋獲取、識別軟體且具有資料庫系統的計算機，並通過數據接口連接有相同於終端指紋識別器的指紋採集儀。
2. 根據權利要求1所述的網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於任一所述終端指紋 識別器為獨立器件，包括一單片機處理單元、一觸摸自動上電開關，以及通過PCB線路與單片機處理單元焊連的指紋採集儀、Ethernet接口、控制輸出埠和看門狗單元等外圍電路， 其中所述單片機處理單元與指紋採集儀連接到同一個觸摸自動上電開關上，以獲取工作所 需電壓。
3. 根據權利要求2所述的網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於所述終端指紋識別 器還包括備用電池、USB接口 、至少一個LED指示燈，以及選擇性連接的輸入鍵盤和LCD顯 示屏。
4. 根據權利要求2所述的網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於所述單片機處理單 元為LPC2XXX、 LM3S6965或其他以ARM7為核心的單片CPU。
5. 根據權利要求2所述的網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於所述指紋採集儀指 的是基於劃擦式指紋晶片為核心的器件，其可選型號之一為ATW31X。
6. 根據權利要求1所述的網絡分布式指紋識別系統，其特徵在於所述中心伺服器與 指紋採集儀相連的數據接口為計算機可識別兼容的接口形式，包括USB接口 、串口 、並口 。
專利摘要本實用新型公開了一種網絡分布式指紋識別系統，包括通過網絡連接的中心伺服器和至少一個終端指紋識別器，以基於TCP/IP協議的網絡傳輸作為通信平臺；其中所述中心伺服器為裝載有指紋獲取、識別軟體且具有資料庫系統的計算機，並通過數據接口連接有相同於終端指紋識別器的指紋採集儀。指紋模板可在中心伺服器和終端指紋識別器上分別得以註冊，並通過有線或無線網絡傳輸到對應的終端上；使用時可根據網絡自檢情況，自動切換遠程或本地指紋特徵識別模式。提供了用戶註冊、存儲指紋模板和使用的靈活性，兼顧了網絡的集群應用和故障情況下的自適應性；而且所有數據傳輸都經加密處理，進一步提高了指紋識別技術基於網絡通信的安全性。
文檔編號H04L29/06GK201450509SQ20092003660
公開日2010年5月5日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者餘永, 凌棕, 孔令軍, 徐羅斌, 李蘇, 束永慧, 高志順 申請人:李蘇;孔令軍