基于指纹识别的学生宿舍管理系统

1、摘要随着计算机的普及和发展、社会经济的不断进步,各个单位对管理质量的要求越来越高,一个经济、高效的考勤管理系统在企事业单位完善信息化管理方面起着至关重要的作用。目前,指纹自动识别技术在教育领域的应用也日益广泛,校园一卡通、数据加密、解密、指纹准考证等系列的应用也日趋成熟,为高校教育教学管理和教职员工日常管理提供了有效的手段。指纹识别技术有着广泛的应用前景,指纹宿舍管理系统就是该技术的一个应用实例。现在,比较先进的指纹管理系统主要采用的技术是用计算机识别软件提取指纹的特征数据,然后通过匹配识别算法得到识别结果,从而确定指纹所有人的身份生物特征。本文所研究的高校公寓管理系统采用的是指纹识别技术作为

2、考勤方式。本文先概述了本课题的选题背景,介绍了指纹识别的相关知识以及指纹识别流程,再重点分析了系统的体系结构,数据库的设计以及各模块的功能,最后结合我们学校实际情况,设计并实现了基于指纹识别的高校考勤管理系统。本系统通过指纹采集、指纹签到实现宿舍管理,使我院学生的宿舍管理更加快捷、简便、公开、公正。系统能够方便地完成考勤管理功能,使管理自动化成为现实。关键词:指纹识别；考勤管理；数据库设计AbstractWith the popularity of computer and development of social and economic advances in the managemen

3、t of the various units have become increasingly demanding quality, an economic and efficient attendance management system in enterprises improve information management plays a vital role. Currently automated fingerprint identification technology applications in education are increasingly widespread,

4、 campus card, data encryption, decryption, fingerprints and other family admission ticket applications are increasingly sophisticated higher education for the daily management of teaching management and staff to provide an effective means. Fingerprint recognition technology has wide application pros

5、pect. Fingerprint attendance management system is an application of the technology. Now, more advanced time and attendance system was to use computer features fingerprint recognition software extracts data, and then be identified by matching recognition results to determine identities for all biomet

6、ric fingerprint identification technology.Universities studied in this paper is the attendance management system using fingerprint recognition technology as a way of attendance. This article first outlines the research background of this issue, introduced the relevant knowledge and fingerprint recog

7、nition fingerprint identification process, then focus on the analysis of system architecture, database design and function of each module, last, the actual situation of our school, design and Implementation of University-based fingerprint attendance management system. The staff of the fingerprint sy

8、stem used as a medium for us to fingerprint, fingerprinting attendance, attendance management, and system-generated time and attendance reports, so that our hospital staff attendance management more efficient, simple, open and fair. System can easily complete the appraisal function, so that manageme

9、nt automation a reality.Key Words: Fingerprint Recognition; Work Attendance Management; Database Design1. 绪论1.1 基于指纹识别的宿舍管理系统的研究目的和意义1.1.1 基于指纹识别的宿舍管理系统的研究目的高等学校的后勤工作作为一项基础性和保障性的工作,是高等教育事业中不可缺少的组成部分。随着高校扩招和高校后勤社会化改革工作的进行,大部分高校也对现行后勤管理模式和运行机制进行改革,不再直接管理学生的“吃”、“住”等后勤工作,而是交由后勤发展公司等社会化单位负责。这样在很大程度上解决了以前

10、高校“办社会”的弊端,使得高校可以集中精力抓好教书育人工作。但与此同时,管理部门也不能再像以前那样随时都能掌握学生的情况。据调查,各高校普遍存在着学生夜不归宿、甚至在外租房居住等现象,在当前社会治安环境比较复杂的情况下,这是个极大的安全隐患。高校公寓管理问题一直困扰着各高校后勤部门,尤其是对宿舍学生归宿情况的察访,一般都是宿舍管理人员或学生管理人员逐个房间排查,不仅费时费力,而在一定程度上影响学生休息,所以一般情况下很难经常进行。学生归宿情况的有效监控是宿舍管理的重要组成部分,也是学生人身安全的重要保障。旧的管理思路和管理办法已不能适应当前高校学生管理的新局面、新问题。基于指纹识别的宿舍管理系

11、统是指在学生公寓的入口处安装指纹考勤机,学生定时扫描指纹,经校园网络传输到中心控制室进行集中管理监控,采用计算机多任务的处理,通过对对象及通行时间等进行实时控制或设定程序控制的系统，从而达到加强学生宿舍管理,减少安全隐患,降低管理难度,提高工作效率,提升管理水平的目的。1.1.2 研究基于指纹识别的宿舍管理系统的意义现今的门禁技术主要有指纹技术、IC卡技术、磁卡技术、非接触智能感应IC卡技术等分类。然而,现有的基于射频卡、身份号和口令的门禁系统却只能在安全与方便徘徊,充分的安全从来没有实现过,更高的安全性却带来了使用的不方便性。由于人体具有不可复制的特点,可以阻止非授权访问,因此人们把目光转向

12、了生物识别技术。生物识别技术是利用人体生物特征进行身份证的一种技术。采用生物识别技术的宿舍管理系统不需要记住身份号或密码,也不需要携带智能卡、钥匙等工具。它利用人体唯一的终生不变的生物特征 ,结合计算机技术来进行身份验证。指纹门禁系统是以用户自身的手指指纹特征信息作为登记钥匙,只需验证指纹特征便可确认登记人的身份,并自动记录登记人的身份以及日期时间,提供方便快捷的信息查询手段。基于指纹识别技术的宿舍管理系统通过将用户的指纹特征与指纹特征数据库中的数据进行比对实现用户身份的鉴别,并不直接保存和使用用户的指纹图像信息,不会侵犯到用户的隐私信息,是当前技术最先进、应用最广泛的门禁系统。基于指纹识别技

13、术的门禁系统适用于智能管理系统、银行安全系统、医院血液中心身份管理系统等高可靠性、高安全性的场所。除此之外,它还可广泛应用于任何需要安全性方面的领域,如:税务、证券、计算机系统、核电站、身份证、公安、汽车、电话、会员制场所身份确认系统、智能认证管理系统(智能大楼、高级住宅门钧、护照、罪案现场指纹认证、股民身份认证)等许多方面,它将取代原有的识别技术而成为二十一世纪识别技术应用的最新发展趋势,具有在各个领域的广泛应用前景和无比巨大的潜力。将指纹门禁技术于高校公寓,可以大大减少后勤和学生管理部门的管理人员的工作量,这样不但可以解决学生管理部门人员不足问题,提高工作效率,同时也极大地降低了管理成本,

14、充分利用校园网资源,使高校公寓管理逐步走上科学化、规范化的。它作为一种现代化的安全管理设备,提高了高校公寓管理的效能。1.2 本课题研究的主要内容基于指纹识别的高校公寓管理系统主要由指纹考勤管理、系统设置、公寓事务管理、宿舍事务中心和记录查看等模块组成,其中以指纹考勤管理模块为研究重点。本课题计划研究出一套利用人的活体指纹识别技术来完成对高校公寓住宿学生身份进行验证的系统,实现高校公寓管理基本功能的管理系统。首先,确定整个高校公寓管理系统的结构组成。通过详细的调查研究,结合当今各种高校学生公寓管理模式存在的优缺点以及笔者多年从事学生管理工作的切身体会和感受,设计出一种符合实际需要的门禁系统。同

15、时,分析指纹特征及指纹识别的基本原理,对当今主要的指纹取像技术、设备及各自的优缺点进行比较,从而确定出一种适合本系统的指纹取像设备。 其次,根据高校公寓管理系统的实际需求,完成整个系统的网络拓扑结构及安装布局的设计,并完成对指纹门禁系统应用软件的设计。建立存储指纹特征值数据库,采集并存储学生指纹信息。通过门禁系统管理软件实现各级管理员用户原始数据录入、授权、客户身份验证等。 最后,完成对高校学生宿舍管理系统的软硬件设计。硬件部分主要包括选择适当的能够接入高校校园网硬件设施的考勤机作为系统的考勤设备,充分利用高校的局域网资源,尽可能地降低系统的实施成本,以利于系统进一步的推广应用。1.3 本文组

16、织结构本文共分六章。第一章绪论,介绍了本文的选题背景和意义、该技术的国内外研究状况,总体介绍了本文需要做的主要工作和目标。第二章基础知识与相关技术简介,介绍了指纹考勤系统的基础知识和相关技术、数据库的基本理论,主要论述了指纹考勤系统所涉及到的理论以及相关概念和定义。第三章系统的需求分析,分析了指纹考勤系统的需求,包括系统体系结构分析、系统概述、功能模块分析、系统角色与流程分析、系统用例分析和技术指标要求分析,以及相关的数据库设计要求。第四章系统的总体设计,介绍了系统的总体设计方案、具体的系统功能模块设计、数据库设计方案和系统硬件布局,明确了系统的基本流程规划,提出了本系统的设计方案。第五章系统

17、的实现,实现第三章的需求分析,介绍了数据库的实现、各功能模块的实现、指纹采集与系统通信的实现,展示了系统的部分功能如网络查询是如何具体实现的。第六章测试,介绍了测试的相关知识,描述将系统的功能模块集成在一起的过程以及系统结果。最后总结全文,说明该系统设计和研究的相关状况以及存在的问题和不足,展望了下一步的研究方向和思路。2 指纹识别技术概述2.1 指纹识别技术介绍:指纹作为身份鉴定的手段具有悠久的历史,在司法领域一致被尊称为“物证之首”,其良好的稳定性和惟一性使准确鉴定身份成为可能并已变成现实。许多研究机构和公司推出了基于指纹识别的一些应用系统,如门禁管理系统和指纹考勤机等产品。另一方面,指纹

18、鉴定已经被官方所接受并在法律界成为一种有效的身份鉴定手段,全球范围内都建立了指纹鉴定机构以及罪犯指纹数据库。指纹只是人体皮肤的一小部分,但用于识别的数据量相当大,对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题,而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术可以制造相当小的指纹图像读取设备,同时快速发展的个人计算机提供了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能。另外,匹配算法的可靠性也不断提高,指纹识别技术已经非常实用。指纹识别技术与其它模式识别技术一样,并不是直接对指纹图像进行识别,而是要从图像中提取关键特征,对特征图像进行识别匹配。从生理上看,纹路是手指皮肤的凸起的

19、部分(脊),纹路之间是凹下的部分(谷)。因此,理想的指纹图像是一幅黑白相间的二值图像。但是,由于指纹通常是用按压的方式得到的,因此油墨不均匀、纸张不均匀、按压的压力不均匀、按压的位置和方向不同、手指的状况以及皮肤的变形等因素都会导致指纹图像不理想。通过扫描仪或者摄像机进行数字化的时候,由于光照、环境等因素的影响,也会引入各种噪声。这些因素都使得原始的指纹灰度图像不能直接用来进行匹配与识别,因此有必要选择合适的特征来描述指纹。一般使用指纹鉴定模块完成对指纹的验证与识别,训练模块(指纹数据库的建立)属于前期性的准备工作,由图1.1可以得出如下的指纹识别过程示意图,包括采集指纹、图像处理、提取特征和

20、指纹匹配四个模块。图1.1 指纹识别流程2.2 指纹图像的获取:指纹图像获取设备分为如下三类:光学取像设备、晶体传感器和超声波扫描。2.2.1 光学取像设备光学取像设备具有悠久的历史,它的使用可以追溯到20世纪70年代。光学取像设备依据的是光的全反射原理FTIR1。光线照到压有指纹的玻璃表面,反射光线由CCD获得,反射光的量依赖于压在玻璃表面上指纹的脊和谷的深度和皮肤与玻璃间的油脂和水份。光线经玻璃射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全发射,光线被反射到CCD,而射向脊的光线不发生全反射,而是被脊与玻璃的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。由于光学设备的革新,其体

21、积不断变小,在90年代中期,传感器可以装在6×3×6英寸的盒子里,在不久的将来其体积可以减至3×1×1英寸。这些进展取决于多种光学技术的发展。例如可以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的反射而反映出来。2.2.2 晶体传感器晶体传感器有多种类型,最常见的硅电容传感器通过电子度量计来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100000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不同而随之发

22、生变化,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,它们依照指纹的外表形状(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的谷的温度的不同就可以获得指纹图像。晶体传感器技术最重要的弱点在于,它容易受到静电的影响,这使得晶体传感器有时可能取不到图像,甚至会被损坏,另外,它并不像玻璃一样耐磨损,从而影响了使用寿命。2.2.3 超声波扫描超声波扫描被认为是指纹取像技术中非常好的一种技术。超声波首先扫描指纹的表面,紧接着,接收设备获取了其反射信号,测量它的范围,得到谷的深度

23、。与光学扫描不同,积累在皮肤上的脏物和油脂对超声波获得的图像影响不大,所以这样的图像是实际指纹凹凸表面的真实反映,应用起来更为方便。2.3 图像预处理:指纹采集设备所获得的原始图像有很多噪声,比如手指被弄脏,手指有刀伤、疤痕,手指干燥、湿润或撕破等都会影响图像的质量。图像预处理的目的是消除噪声,增强脊和谷的对比度。一幅理想的指纹图像是一幅二值化的黑白图像,但想得到理想图像却并不容易。图像预处理部分包括以下步骤:图像分割、平滑处理、锐化图像、图像二值化、图像修饰和细化，如图2.1所示图2.1 指纹图像的预处理过程2.3.1 图像分割将原始指纹图像应用一定的算法进行剪切分割,在基本不损失有用的指纹

24、信息的基础上产生一个比原始图像小的指纹图像,这样可以减少以后各步骤中所要处理的图像的数据量。2.3.2 图像平滑平滑的目的是消除原始图像中的噪声,应用均值滤波器、中值滤波器等技术都可以达到平滑的目的。实践中要根据具体的图像选择合适的滤波算子,滤波窗口的大小也要合适。2.3.3 图像锐化锐化的目的是突出图像中的边缘信息、,增加脊和谷之间的对比度,以利于对图像进行二值化处理。锐化处理的关键是选择或设计合适的、相匹配的滤波算子,使之适用于图像上所有的像元。依据每个像元所处的脊的局部走向,滤波算子应增强在同一方向脊的走向,并且在同一位置,减弱任何不同于脊的方向,尤其是垂直于脊的方向。因为后者含有横跨脊

25、的噪声,所以其垂直于脊的局部方向上的那些不正确的“桥”会被滤波算子过滤掉。因此,合适的滤波算子可以恰到好处地确定并增强脊的局部走向。2.3.4 二值化处理图像经锐化处理后,其中的纹线(脊)部分得到了增强,不过脊的强度并不完全相同,表现为灰度值的差异。二值化的目的就是使脊的灰度值趋向一致,使整幅图像简化为二元信息:脊(0)和背景(1)。由于锐化后图像的直方图已呈现双峰特征,因此可以应用闽值法对其进行二值化处理,使一幅灰度图像变成一幅二值图像,图像在灰度层次上从原始的256级(8-bits)降为2级(1-bits)。图像二值化后,随后的处理就会比较容易。2.3.5 图像修饰指纹图像经过二值化后,由

26、于量化等原因,纹线(脊)边缘凹凸不齐,受锐化的影响,画面出现离散点,为使图像整洁,边缘圆滑,需要进行修饰处理。首先,定义八方向加权系数,按逆时针八方向跟踪原则,对纹线边缘出现的“毛刺”及“凹沟”可分别从实验中找出其存在的全部可能情况,并定义前一步走通时方向数为P,后一步走通时的方向数为Q,那么PQ,即由P与Q的关系可分出是“毛刺”还是“凹沟”。同理对于纹线边缘出现的“小枪”,则由|Q-P|=3来判断之,且依方向数的前后顺序判别出是哪一种情况,并分别进行处理。用这种方法还可处理纹线边缘的其他缺陷。另外,用适宜的高通和低通滤波模板还可以消除纹谷中的离散黑点和填补纹线中的空白点,以保持脊的连续性。如

27、令3×3模板中待处理的像素为X,若其邻域的所有像素都为1(白),则X=1;若其邻域的所有像素都为0(黑),则X=0。2.3.6 细化处理细化是将脊的宽度降为一个像元的宽度,因为我们所关心的不是脊的粗细,而是脊的有无,因此在不破坏图像连通性的情况下必须去掉多余的信息。一个好的细化方法是保持原有脊的连续性,降低由于人为因素所造成的影响。一般可以采用半旋转式的细化方法,抽取纹线骨架。每次分别从图像的一角开始,沿上下左右四个方向扫描,去掉响应脊的边缘多余点,保留左、右、上、下的边缘点。指纹图像细化后,还可根据指纹的一般纹理规律,进行加工处理,如去掉无效的纹脊间的小桥及连接豁口等,还可采用人机

28、交互方式,对残缺指纹进行人工修补。2.4 指纹的基本特征指纹识别系统中,通常采用全局和局部两种层次的结构特征。全局特征是指那些用肉眼直接就可以观察到的特征,局部特征是指指纹纹路上的节点的特征,因为指纹纹路经常出现中断、分叉或打折,所以形成了许多节点。两枚指纹可能具有相同的全局特征,但它们的局部特征却不可能完全相同2。在考虑局部特征的情况下,英国学者E.R.Herry认为,只要比对13个特征点重合,就可以确认为是同一个指纹。2.4.1 总体特征点总体特征点用来描述指纹的总体纹路，它位于指纹的中心区域，并且用肉眼就能直接观察到。它是指纹图像中心点和三角点的总称，多用于自动指纹识别系统中海量指纹数据

29、的分类及检索。(1) 基本纹路图案指纹的中心花纹和三角形区域构成了指纹的基本纹型。指纹基本纹路图案分为3大类，分别是环型(Loop)、弓型(Arch)、螺旋型(Whorl)。 环型（Loop）：指纹线从一个方向流向对边，在中间逐渐向原方向转回，再流回出发点。整个纹线组成了一个完整的环型。环型的两侧和上部有一个弓型纹线区包围着中心花纹。 弓型（Arch）：指从一边流向对边，方向不变，同时中间向上隆起，最后从对边流出，这种纹线的特点是没有中心点，纹线的流向平缓。 螺旋型（Whorl）：该种纹线的总体特征是纹线从中心出发向外呈螺旋状扩展，形成一条连续的弯曲线。其上部与外围由较多的弓型线包围汇合形成两

30、个以上三角点，这种指纹通常被定义为螺旋型纹。上述三种基本纹线在所有指纹中所占的比例分别为：螺旋型27.9%，环型 65.5%，弓型6.6%。这三种基本纹线构成了形式各异的纹线图案。通常这三种基本纹路被用于指纹的分类，以便于在指纹库中快速定位。(2) 模式区(Pattern Area) 模式区是对总体特征而言的，即利用肉眼就能从该区域分辨出该指纹的归类。利用该域能够加快实现指纹的搜寻过程。很多识别算法就是利用该区域实现指纹的识别。(3) 核心点(Core Point) 核心点主要用于两枚指纹比对时特征点的定位参考。该点一般位于指纹的中心渐近线。很多指纹识别算法是基于核心点的。 (4) 三角点(D

31、elta) 三角点主要用于纹线计数的跟踪，一般将它作为开始点。从核心点出发，第一个端点或分叉点被定义为三角点。在具体应用时，某些纹线的交汇点或孤立点也可作为三角点。(5) 纹数(Ridge Count) 纹数指的是模式区内指纹纹线的数量。其计算方法是将指纹的核心点与三角点用线连起来，然后计算连线与所有纹线的交汇点的数量即为指纹的纹数。2.4.2 局部特征点通常情况下，指纹的局部纹路之间并不总是保持连续和平滑的，经常会出现许多不同的转折、断点及分叉点等细微特征。这些局部特征被称为细节特征点(Minutia Points)，它们提供了指纹唯一性的确认信息。细节特征点为实现指纹图像的精确比对提供基础

32、。 两枚指纹的总体特征有可能相同，但就细节特征而言，二者却不可能完全一致。正是这些局部特征点信息为指纹唯一性的确认提供了保障。指纹的局部特征点有 150多种，但很多特征点受输入条件和指纹本身质量的影响而出现的机率极低。美国国家标准测量局NIST(National Institute of Standards and Testing)将指纹特征分为端点、分叉点、符合点及未定义四类。而目前最常用的细节特征定义是美国 FBI(Federal Bureau of Investigation)提出的细节点坐标模型，它利用指纹图像端点和分叉点坐标来验证指纹。通常一副高质量的指纹图像中包含约7080个这样的

33、细节特征点。除此之外，还包括分歧点、孤立点、环点与短纹。(1) 端点(Ending) 端点指的是一条纹路在此处终结。 (2) 分叉点(Bifurcation) 分叉点指在指纹图像中一条纹线在某点扩展成为两条或多条更多的纹线。(3) 分歧点(Ridge Divergence) 分歧点指的是指纹图像中两条平行的纹线在某点向两个方向分开来。 (4) 孤立点(Dot or Island) 孤立点指纹线中那些长度特别短的纹线，给人的感觉就是一个点。 (5) 环点(Enclosure) 环点指一条纹线在某个位置分成两条纹路分布，很快在另外一个位置又合并成一纹线，从而形成一个小环。 (6) 短纹(Short

34、 Ridge) 短纹指的是一端较短但不至于成为一点的纹路。2.4.3 特征提取在指纹识别系统中，特征指那些能唯一反映指纹本质的信息。因此特征提取是指纹识别系统中所要重点研究的问题。指纹特征应具有以下性质：（1）保持指纹的唯一性；（2）易于匹配；（3）具有一定的鲁棒性和不变性。 根据应用场合的不同，指纹识别系统中关于特征提取的方法可分为两大类：（1） 从原始指纹灰度图像中提取特征点；（2） 从指纹细化后的纹线骨架中提取特征点，即基于细节点的特征提取。本文采用基于细节点的特征提取方法。 所谓特征提取是指从经过预处理后的骨架纹线中把能够唯一表示个体身份的端点、交叉点等特征信息表示出来。特征提取的结果

35、一般保存为指纹特征模板，它包括端点和分叉点的类型、位置坐标以及该特征的方向。一枚指纹包含的特征点有很多，但端点占的比例最大，其次是分叉点。重要的是利用这两类细节点足以描述指纹的唯一性。因此很多文献提出，比对指纹只需提取端点或分叉点即可。2.5.4 特征匹配 特征匹配是指纹识别系统的最后一步，将现场采集的指纹图像与指纹模板库中的指纹特征进行比对，最后根据比对的相似度来决定两枚指纹是否来自同一个人。匹配过程是自动识别系统的核心操作，其匹配算法质量的高低会直接影响识别的精确度。按照匹配的细节特征不同，匹配算法通常分为三类：一类是基于点的模式匹配，即基于细节特征点的匹配过程；另一类是基于指纹纹理特征的

36、匹配过程；第三类是基于图的匹配过程。通常，基于细节点的匹配算法要优于另外两类。本文采用的是基于细节点的匹配算法。 特征匹配算法虽然有很多，但到目前为止还没有一种匹配方法具有良好的性能。因此在实际应用时，匹配过程没有一个完美的解决方案。由于注册与验证两次指纹的采集过程是在两个不同的时空内完成的，即使同一枚指纹，受诸如旋转、平移、非线性形变及伪特征点增加等因素影响，最终所得的指纹特征点信息也不可能完全一致。因此，匹配结果通常用相似度来表示。当相似度大于给定阀值时，表示匹配成功；否则，匹配失败。2.6 指纹识别系统性能评价指标 自动指纹识别系统因其独特的优势而得到用户的认可，然而在实际应用中它的可靠

37、性如何，这是用户最关心的方面。这里介绍一下自动指纹识别系统的性能评价。 由于指纹特征本身的复杂性，因此自动指纹识别系统的性能评价是一项复杂的工作。其性能通常由可靠性、速度、鲁棒性及费用等方面综合评价。计算机在处理指纹图像时，最终只提取了指纹的有限个特征点。另外，由于匹配过程也是一个模糊操作，其匹配结果取的是一个相似度，因此有了识别率的概念。指纹识别系统的识别率通常采用误识率(FAR)和拒识率(FRR)两个指标来衡量。误识率指的是将来自不同个体的指纹判定为匹配的概率，若系统的误识率较高，则会给非法入侵者提供更多的机会，误识率越低越好；拒识率是指将合法用户判定为不匹配的概率，若系统的拒识率较高，会

38、给用户造成很多的不便，甚至造成对系统的不满，拒识率越低越好。 指纹识别系统始终在追求低误识率和低拒识率。但对于一个确定的识别系统来说，要使二者同时降低是不可能的，因为这两个参数是互为矛盾的，一个参数的减小，必然导致另一个参数的增加。二者间的关系可以通过ROC (Receiver Operating Characteristic) 曲线来准确反映，图2.2给出了 ROC 曲线示意图。曲线上每个点都对应了某系统在相应阀值下的 FAR 和 FRR。在实际应用中，人们经常采用更为精确的描述系统性能的指标：等错误率(Equal Error Rate，EER)。该参数描述了识别系统中参数 FAR 与 FR

39、R 取值相等的情况。对一个识别系统而言，等错误率越小，系统的准确性越高。显然，图示中系统 A 的准确性优于系统 B。对于确定的指纹识别系统，要根据实际需要来调整误识率和拒识率。例如，对于高度机密的场合，可以适当调高拒识率，同时尽量减小误识率；对于公安刑侦应用，则应尽量减小拒识率，以免遗漏罪犯；对于一般的民用领域，通常要兼顾误识率和拒识率，选取折中的参数。图2.2 ROC曲线示意图2.7 指纹识别技术研究现状指纹是人内在的生物特征,不像其它外在的身份证物是公共机构“强加”的。与平常的身份证件比起来,指纹具有不可丢失性、不可复制性、不可转移性，随身携带、天生防伪,可以说是“天然的身份证”。生物识别

40、技术的研究,有其不可替代的优越性,几十年来一直为各国的科学家和政府所关注。美、日、欧等国相继投入大量的资金和科研人员加快此项技术的研究与应用。目前在世界上许多公司和研究机构都在指纹识别技术的研究中取得一些突破性进展,从而推出了许多新产品,这些产品己经开始在很多领域得以运用。尤其是在信息化程度日益增强的今天,使用指纹来作为身份标识,更能提高社会活动的互信效应。2.7.1 国外研究现状2003年6月,联合国国际民用航空组织公布了生物技术的应用规划。规划提出,将在个人护照中加入生物特征(指纹识别、虹膜识别、面相识别)，并在进入各个国家的边境时进行个人身份的确认。此规划已在美国、欧盟、澳大利亚、日本、

41、韩国、南非等地区和国家通过,并在2004年底实施。国际航空组织的这项规划表明,生物特征认证技术开始进入大规模应用的阶段。 美国是指纹识别产业的绝对领导者。美国受FBI长期以来对指纹识别应用的推动影响,是全球最为成熟的指纹识别技术集结地。自动指纹识别系统AFIS就是美国FBI提出的。美国的指纹识别技术研究持续不断的向前推动和发展着。现有全球80%以上的指纹芯片厂商是在美国,70%以上指纹软件系统提供商在美国,60%以上的指纹需求也在美国。美国有50个口岸安装了生物识别通关系统,其技术先进性、应用先进性都是值得各国学习和参考的。还有美国警方使用的手持式指纹设备IBIS(The ldentifica

42、tion Based Information System),这种设备嵌入了无线技术,使警方可以随时随地取指纹,并与相应数据库信息进行比对,将嫌疑犯确认时间缩短至3分钟。英国是指纹科学的发源地。赫谢尔（W.Herschel）和福尔茨（Henry Fauldd）于1820年推动了指纹识别技术的科学化。英国内政部在20世纪70年代开发指纹算法,构建了指纹模糊搜索系统，20世纪90年代采用了AFIS系统。日本在20世纪60年代,由国家警察局借助美国的帮助,由NEC公司研制成功指纹识别系统。并在1982年实现了自动搜索。目前NEC是全球三家能够提供先进警用AFIS系统的公司之一。日本由于有NEC、FU

43、JITSU、CASIO、ALPS等公司在芯片研究方面的优势,并且已经推出多款指纹Sensor,所以日本有可能在产业链的应用方案和指纹Sensor两个关键环节占据重要地位。同时日本也是目前亚洲最大的指纹识别产品消费国,虽然日本生物识别产品销售额不足1亿美元,但年增幅达30-40%。未来会成为指纹技术提供大国和指纹产品消费大国。在日本,结合手机钱包付款机制,指纹手机已经使用户可以享受安全便利的消费行为。2.7.2 国内研究现状指纹在全球范围被承认中国使用最早,6000年以前就有使用。但像中国的四大发明一样,指纹也是我们使用最早但发展最慢的。当20世纪初西方国家已经建立了成熟的指纹识别系统并成功应用

44、时,中国才于80年代初开始对指纹识别技术进行系统地研究。 自2000年起,指纹识别技术在中国的应用发生了深刻的变化,逐渐成为IT产品领域和安防产品领域新生的技术力量。因为缺乏大规模集成电路设计与制造优势,中国还没有在指纹传感器上有所突破。所有目前采用的指纹传感器,不论是光学的还是晶体的,几乎都由美国等西方国家的厂商提供,中国也就不可能在产业链中占据核心环节。中国的指纹识别算法单纯从学术研究角度来看,并不显得落后。在2002年FVC大赛上,有包括中科院自动所在内的6家院所企业参加,而在2004年,参加FVC大赛的中国企业就增加到8家。中国拥有庞大的应用开发队伍,在指纹应用方面,经过努力必定能够占

45、得一席之地。 目前,在国内市场上也涌现出许多指纹识别产品,如中控公司的脱机指纹门禁产品Fingerscan V20和指纹考勤系统,它的验证时间为1秒,指纹特征大小为300字节,记录容量可缓存8000条记录,通讯方式有RS485、RS232、TTL三种。在多台考勤机联网的情况下，用户可以方便地在系统的任何一台指纹读取器上登记指纹,然后,用户的指纹特征就可以自动传送到其他的机器上。它可以全部使用RS485、低成本以太网或拨号调制解调器进行联网。台湾是世界IC制造基地。通过指纹传感器的生产,台湾也认识到指纹识别产业的重大意义。在台湾,围绕指纹传感器,已经出现了像ABIG这样比较成功的指纹应用开发商。

46、台湾的指纹产品厂商较多,凭借其强大的硬件设计和制造能力,立足台湾面向全球提供指纹识别产品的台湾本土企业,有联宝、峻星等;台湾也有自己的指纹传感器生产厂商LTT(祥群)。台湾指纹识别产业的发展也在一定程度上影响和推动了大陆指纹识别产品技术的发展。台北市政府使用民政指纹便民系统。整合了指纹、脸型两种识别技术,民众只要将指纹及脸型建档之后,往后无论补领身份证、申领或阅览户籍本、补发户口薄等,都不必带身份证明文件。3 基于指纹识别的学生宿舍管理系统总体设计本章对基于指纹识别技术的学生宿舍管理系统进行总体规划设计。首先分析宿舍管理系统的功能需求和信息需求，明确了设计思路。根据系统的设计目标对系统的功能、

47、系统界面及系统数据库结构做了详细设计。3.1 系统需求分析信息资源已成为各个部门的重要财富和资源，建立一个满足各级部门信息处理需要的信息系统，也一个企业或组织生存越来越重要的信息资源。长期以来，使用传统人工的方法管理高校公寓，这种管理方式存在着许多缺点，如：效率低。而且时间一长，将产生大量的文件和数据，这对于查找、更新、维护都带来了不少的困难。随着科学技术的不断提高，计算机科学日渐成熟，其强大的功能已为人们深刻认识，它已进入人类社会的各个领域并发挥越来越重要的作用3。学生公寓管理软件，是以高校的管理方式为实例而设计的一种实用型管理软件。本系统最大的特点是通用性、简单操作性。随着学校寄宿人员的增

48、多，公寓管理人员的负担越来越重，为了让所有公寓管理人员能从繁重的工作中解脱出来，实现无纸化办公，使工作更有条理、更方便、更有效率，而开发出这套公寓管理软件。针对目前高校公寓管理中存在的实际问题,为了提高公寓管理水平,高校公寓门禁系统应兼有高校公寓的日常管理功能。系统能够对学生归寝情况进行实时监控与汇报,以便管理人员及时做出应对措施。系统还应具有较强的易用性和通用性。3.2 系统功能模块设计综合现行的身份鉴别技术的优缺点,决定在本系统中采用指纹识别技术,使得学生身份的识别具有绝对的真实性4。根据需求分析,在大量调查研究工作的基础上,针对目前多数高校公寓管理中存在的实际问题,进行归纳总结开发的“基

49、于指纹识别的学生宿舍管理系统”,可以满足用户的要求,实现高校公寓的日常管理功能。该系统可以大大减少公寓管理的人力成本,提高公寓管理工作效率,提升公寓现代化管理水平,是高校公寓管理的全方位的解决方案。系统包括以下几项主要功能: 系统设置、公寓管理、卫生检查、记录查看、记录删除、值班记录、帮助制作。系统功能结构图运行图如下：图3.1 系统功能结构运行图3.2.1 系统设置:主要完成：用户管理、公寓设置、数据备份、数据转换、退出的功能。用户管理：可以进行管理人员的添加和修改以及删除操作5。添加人员可以分为两类普通用户、管理员。可以视不同人员而添加。管理员拥有所有权力，对整个系统的操作。普通用户只有浏

50、览及一些简单的添加操作权力。无用户设置、公寓设置及记录删除等权力。用户管理的主界面如下图3.2所示。图3.2 人员管理主界面界面制作与实现方法：这个界面总体来说各个控件比较简单，但是作为一个添加删除管理员的操作，它已经连接到了数据库，与数据库的yonghu表相联。各个控件也与数据库中表的字段绑定。在窗体初始化的时候要判断当前数据库表中是否有记录，如果没有记录那么有些按钮将会被设置成为失效状态，否则会出现错误。设置代码如下：Dim provider As StringDim datasource As Stringprovider = "provider=Microsoft.jet.o

51、ledb.4.0"datasource = "data source=" & App.Path & "DB.mdb"With Adodc1.Mode = adModeReadWrite.ConnectionString = provider & "" & datasource.CommandType = adCmdTable.RecordSource = "yonghu".RefreshEnd WithOption1.Enabled = FalseOption2.Enabl

52、ed = FalseIf Adodc1.Recordset.RecordCount = 0 ThenCommand2.Enabled = FalseCommand3.Enabled = FalseCommand5.Enabled = FalseCommand6.Enabled = FalseEnd IfText2.Text = Text3.Text上一条与下一条的功能一目了然，它们可以对当前表进行上一条记录或下一条记录依次查看。当找到记录后，可以对其进行相对的删除、修改等操作。上一条记录与下一条的记录在查看时有一个判断。当表中记录移到最前面（BOF）或最后面（EOF）时，会把上一条或下一条其中

53、的一个按钮的enable属性设置为true。即不可以前查看或向后查看。上一条与下一条主要代码如下：Adodc1.Recordset.MovePrevious '移动记录Command6.Enabled = TrueIf Adodc1.Recordset.BOF Then Adodc1.Recordset.MoveFirst Command5.Enabled = FalseEnd IfAdodc1.Recordset.MoveNext '移动记录Command5.Enabled = TrueIf Adodc1.Recordset.EOF Then Adodc1.Recordset

54、.MoveLast Command6.Enabled = FalseEnd If添加用户可以添加使用该管理软件的用户。添加的时候可以选择所添加人物的级别。软件默认为两个级别：管理员、普通用户。管理员拥有对此软件管理操作等一切的权力。普通用户，只有普通的查看、查询、备份、添加等权力。没有对记录删除等权力。在添加用户时你可以选择一个且必须选择一个。然后输入此用户的用户名和密码即可！添加用户主要代码：If Command1.Caption = "添加" ThenCommand2.Enabled = FalseCommand5.Enabled = FalseCommand6.Ena

55、bled = FalseCommand1.Caption = "确定"Command3.Caption = "取消"Adodc1.Recordset.AddNewOption1.Enabled = TrueOption2.Enabled = TrueText1.Enabled = TrueText2.Enabled = TrueText3.Enabled = TrueText2.Text = ""ElseIf Text1.Text = "" ThenMsgBox "用户名不能为空！", 48,

56、"提示"ElseIf Text2.Text = "" ThenMsgBox "密码不能为空！", 48, "提示"ElseIf Text2.Text <> Text3.Text ThenMsgBox "密码两次需一致！", 48, "提示"ElseIf Text4.Text = "" ThenMsgBox "请选择所建用户类型！", 48, "提示"ElseCommand2.Enabled = TrueC

57、ommand3.Enabled = TrueCommand5.Enabled = TrueCommand6.Enabled = TrueCommand3.Caption = "编辑"Command1.Caption = "添加"Adodc1.Recordset.UpdateText1.Enabled = FalseText2.Enabled = FalseText3.Enabled = FalseText4.Enabled = FalseOption1.Value = FalseOption2.Value = FalseOption1.Enabled = FalseOption2.Enabled = FalseEnd If删除操作可以把当前记录删除掉。一经删除即不可以在恢复。所以在操作前要想好。