公安局指纹规划简明方案.doc

公安局指纹自动识别系统简明方案目 录一、需求分析及总体规划2二系统设计应达到的主要指标3三指纹自动识别系统中各工作流程及实现功能41、指纹采集设计独到，目前独家提供42、指纹查前科53、捺印指纹自动倒查现场指纹北大高科系统独有功能54、指纹查案75、现场指纹串并案7四、方案设计说明81、方案说明82、市局中心系统配置及功能说明9一）中心系统配置9二）主要功能和具体指标103、分局远程系统配置及功能说明10一）远程系统配置10二）主要功能和具体指标114、派出所活体采集系统配置及功能说明11一）系统配置11二）主要功能和具体指标12五、北大指纹系统特点介绍131、中心库三级并行比对技术132、现场指纹压缩技术133、功能强大的远程网络功能134、支持活体指纹采集系统直接采集活体指纹145、全新移动办案系统14六、网络拓扑图及功能描述图151、网络拓扑图152、功能描述图15七、系统保修和服务161、保修162、服务16八、系统详细配置清单16九、公司介绍17一、需求分析及总体规划1、 为了更有力地打击和预防犯罪，番禺区公安局根据实际工作的需要和犯罪嫌疑人流动性强的特点，拟定建立一个全区网络化的指纹自动识别系统，在番禺区公安局建立全区市的捺印指纹中心库，其所辖的各公安分局、派出所不再建立捺印指纹分库，在分局及派出所建设包含全区（或全广州市）现场指纹的远程有库系统与区局中心系统联网使用，派出所只建立活体指纹滚动采集、传输远程站点。2、 目前，番禺区公安局所辖的各公安分局、派出所已收集的十指捺印卡片大约有20万份，因此，番禺区公安局中心系统的设计捺印库容为50万人、现场指纹库容为8万枚，已有的捺印卡片通过集中建库的方式输入到中心库里，今后中心系统将继续进行捺印指纹的录入工作（也需要进行现场指纹的输入），成为全区的指纹数据管理中心、查询比对中心。3、 番禺区公安局中心指纹系统内安装含有全广州市现场库的指纹系统，派出所及分局通过番禺区公安局的专线或电话线与区中心系统相连，利用扫描仪或活体指纹采集设备采集输入捺印指纹或现场指纹，并将指纹通过网络传递到区局中心库，向区局中心库提交四种查询请求，区局中心库查询结束后，将查询结果下载到本地进行认定。4、 近50个派出所建立活体指纹滚动采集、处理、传输系统。派出所在日常办公过程中，采集重点人群的十指滚动指纹，并通过公安三级网（专线或电话线）将指纹传输到区局，由区局配置的通讯服务器自动将指纹转报市局，同时在区局现场指纹库中自动倒查，以方便快速破案。5、 对于现场指纹，如果是番禺区公安局人员进行现场提取，那么直接录入区局的现场指纹库中，并由有关专门技术人员对其进行编辑处理，再进行入库和上报市局中心指纹库；如果是分局技术人员现场提取指纹，那么由分局有关专门技术人员对其进行编辑处理后，上报到区局中心现场指纹库中，区局专业人员审核后再定时或定期上报到市局现场指纹库。二系统设计应达到的主要指标1. 系统库容：50万人捺印指纹和8万枚现场指纹。2. 系统比对速度（现场指纹查询捺印指纹库）：达到6万枚/秒。3. 系统查前科速度（捺印指纹查询捺印指纹库，又称查重）：达到7万卡/秒。4. 系统远程查前科时间：10秒左右查询完毕。5. 在公安部测试标准下，系统对捺印指纹细节特征提取的准确率超过90%、纹型准确率超过98%、中心准确率超过99%、三角准确率超过98%，压缩倍率为25倍左右。6. 系统可对外开放，从而允许其它公安部门查询此指纹库。7. 指纹中心系统支持远程查询和输入。8. 远程系统的捺印指纹特征提取和图象压缩后入中心库，其查询结果应下载到本地进行认定，在各种网络条件下，远程系统都应能与中心库进行能满足实际工作需要的数据传输。9. 远程系统支持远程活体采集入库。三指纹自动识别系统中各工作流程及实现功能1、指纹采集设计独到，目前独家提供工作人员单位：派出所、各分局单位工作对象：刑嫌人员、重点人群等被捺印人员基本目标：功能：实现派出所方便、准确、快速的录入指纹信息、人员信息、人员照片等，并完成对相关信息处理和特征提取。有效地扩大捺印范围，为刑侦破案提供丰富的信息资源。采集时间：每人三分钟，包括指纹、人像（正、侧面）、文字资料传输时间：每人一分钟（包括指纹、人像图像、文字资料）实现方式：采用活体指纹采集设备和活体指纹滚动采集软件，对刑嫌或重点人群的十指指纹进行采集，采集后的捺印指纹直接成为电子文档（可以按需要打印成相应格式的纸制卡片），由指纹系统自动对其中心、三角、纹型及特征点进行提取，并由工作人员输入相应的有关被捺印人员的照片和基本信息资料，如姓名、别名、性别、身高、年龄、体貌特征等个人资料，及身份证号码、户籍地、现居住地等身份信息以及案件信息，并由机器自动编号或工作人员手工编号，以便于查询与管理。系统自动根据设置将所采集到的指纹上传到区局的中心捺印指纹库中；各单位采集相关的文档信息与人像照片，将分别存放在所属分局的“情报资料综合信息系统”中，以适应目前的“情报资料综合信息系统”的管理模式。主要技术：活体指纹滚动采集技术：利用活体指纹采集技术不仅可以大大提高指纹采集效率，还可以提高指纹质量，改善目前油墨捺印指纹清晰度较差的现状，更好地为刑侦破案服务。指纹压缩传输技术：25倍压缩、自动断点续传功能，确保适应各种通讯线路。专为公安应用开发设计的面阵ccd警用活体指纹采集仪，指纹图像的采样分辨率为500dpi，符合公安部标准。独特的光学系统设计，自动去除捺印玻璃面上的遗留污渍，保证捺印指纹质量。利用特有的技术使干指纹的采集达到很好的效果。还可以将活体指纹采集仪直接接在笔记本上便携采集指纹,方便用户的异地采集高质量指纹的需要。配合硬件的独特的指纹拼接软件算法，有效的消除了拼接指纹在指尖左右两侧经常出现的纹线模糊和多余纹线，避免人为的伪特征。2、指纹查前科工作人员单位：派出所、各分局单位工作对象：所有被捺印人员基本目标：对于被捺印人员通过活体捺印的指纹进行前科查询，以核实其身份，同时核查是否是本地案件的在逃犯。实现随时随地的追逃，最大限度追捕逃犯。工作方式：对于各派出所或分局工作人员在平时抓获到的一些人员，利用活体指纹滚动采集系统提取捺印指纹的同时，通过系统的远程传送功能向区局的中心捺印指纹库发送查询前科的查询请求，查询该人员是否在指纹数据库中已有相关记录，从而可准确判断被核查人员的真实身份以及核实是否在逃犯。主要技术：远程指纹传输，十指纹比十指纹（查前科）可行性：高效的查询效率，确保快速实现指纹查前科：北大系统全并行算法，能实现每秒钟核查数十万人的速度，确保查前科的速度在能够接受的范围。本方案中的配置能够达到在20秒内返回查询结果。准确的查询算法，确保查询效果：北大系统的前科查询算法可以使查询效果达到99，因此可以肯定地解决待查人员的准确身份的查询问题。对各种网络条件的支持，使本应用能够得到支撑：北大系统能够在各种网络条件下进行联网运行，断点续传功能的融合，使整个查询能有效的完成，同时非实时在线的工作模式，能够确保网络化应用的稳定性。3、捺印指纹自动倒查现场指纹北大高科系统独有功能工作人员单位：派出所、各分局单位工作对象：刑嫌人员、重点人群等被捺印人员目标：对于新捺印的指纹，需要和现场指纹库进行有效比对，从而直接发现犯案人员，并可以实施相应的措施。主要技术：指纹远程传输、捺印指纹倒查现场库技术、倒查并行实现方式：当派出所或分局的工作人员在对抓获的刑嫌人员、重点人员进行捺印工作时，可以马上将其刚刚采集的捺印指纹上传到区局的指纹库中，同时向区局的现场指纹库发送倒查请求，即用捺印指纹倒查现场指纹库，区局系统倒查完毕后，会将查询的结果留在区局，由区局专业人员进行认定，如果发现发送的捺印指纹与某枚现场指纹特征相符合的话，那么就马上可以断定此人与相关案件有关，而相关人员又正好在手中，这样可以实现案件的迅速破获。可行性：本模式的成功关键在于，区局系统自动倒查的速度和准确性，能否解决大量同时倒查是能否成功的关键点。倒查并行，能够保证查询效率：北大系统能够支持倒查并行，使得倒查速度得到改善。独有的倒查并行技术，使得倒查和正查一样能充分发挥比对器的查询能力。在本方案中，区局中心系统每秒钟能倒查6000枚现场指纹，即满现场指纹库时，倒查现场的时间为20秒左右。目前斗争形式的需要：众所周知，番禺区的外来人员犯罪的比例高举不下，而流动人员作案后往往很难了解到其在番禺的具体住所，还可能犯案人员以往就未留案底，因此，尤其对于后一种情况，通过采集到其指纹后就进行自动倒查，就能够变被动查找犯案人员为主动追查，化被动为主动。目前的人员配备情况下的有效选择：我们知道，派出所目前尚未配备专业的指纹技术专业人员，由派出所中队人员来进行现场指纹的认定是不太可行的。因此，充分发挥分局已有技术力量，结合派出所的信息采集前台，能够充分发挥各自的技术优势和人力优势。实践证明，自动倒查是有效的：九运前后，在广州曾经通过自动倒查破获了一宗贩毒案件，涉案人员未留案底，自动倒查时才确认到。广州利用自动倒查已经破获多起案件。实践证明，自动倒查是行之有效的新思路。4、指纹查案工作人员单位：公安市局、各分局单位工作对象：相关案件中提取的现场指纹工作目标：利用相关案件中提取的现场指纹，区市局中心的捺印库中进行比对查询，达到破获案件，锁定犯罪嫌疑人的目的。工作方式：市局或分局的相关技术人员，将从案发现场提取的现场指纹，通过扫描、数码相机拍摄等方法将其录入到现场指纹库中，并对其进行编辑，同时录入有关的案件资料，如案发地点、时间、描述等信息，并进行编号，便于查询与管理。录入与编辑后，可向捺印库中发送查询的请求，系统将自动找出最相匹配的侯选捺印指纹资料，从而圈定犯罪嫌疑人，以便采取下一步措施。5、现场指纹串并案工作人员单位：区局工作对象：相关案件中提取的现场指纹工作目标：利用现场指纹对现场库中的指纹发送串查查询，找出与现场指纹相同的有关案件，从而达到串并案件的目的。工作方式：区局或分局相关技术人员，将现场指纹发送到系统中进行串查，系统在现场指纹库中找出最相匹配的侯选现场指纹资料，技术人员进行侯选比对认定，从而达到串并案件的目的。四、方案设计说明1、方案说明1)中心系统结构图如下略2).中心服务器配置略3).远程通信服务器、备份机、管理机配置略4).指纹并行比对器群比对器采用高性能机架式比对单元，各个单元之间通过北大高科专用软件进行谐调配合，并行工作。根据本次需求（满库容时，正查40秒出结果），本方案配置了两套各16个比对单元，速度达到：近12万枚/秒的比对速度。比对群为1个42u高的标准机柜，机柜上有1个显示器和键盘、鼠标，可方便地对每个比对单元进行管理。四种查询全采用并行比对方式，每个比对单元的比对（现场指纹查询捺印指纹库）速度高达3500枚/秒，每个比对单元的查重（捺印指纹查询捺印指纹库）速度高达4200卡/秒。此种并行比对模式具有比对单元能够“热插拔”的容错功能：当某个比对单元出现故障时，其他比对单元自动分担出现故障的比对单元的工作，而且不会因此带来明显的速度降低，稳定性极好。5).指纹工作站用于扫描、编辑捺印指纹和现场指纹、认定侯选指纹，即人机交互终端，也可用于管理机器，由于中心系统没有具体的捺印扫描输入工作，但有大量的认定、现场指纹扫描干预工作，因此本方案中设计了10台，其中有3台可以扫描输入现场指纹，另外7台均可以进行比对认定、干预编辑工作。6).网络设备以上机器通过交换机连接在一起，并与番禺区公安局网络相连，从而与全国的公安部门相连。2、区局中心系统配置及功能说明一）中心系统配置中心系统软件部分：150万人捺印库、8万枚现场库pu-afis 3.1指纹自动识别系统中心数据库软件一套(原有)；2pu-afis 3.1指纹自动识别系统中心通讯服务器软件一套（原有）；3pu-afis 3.1指纹自动识别系统比对处理软件（支持双cpu）32套（新购买）；4pu-afis 3.1指纹自动识别系统客户端软件10套（新增四套）。中心系统硬件部分：1中心指纹数据服务器选用compaq alpha ds20e小型机一套（已有）；2远程通信及备份、管理服务器，pc服务器一套(已有)；3高性能的指纹系统专用比对器群一套（新购买）；4用于输入、干预、编辑的pc机工作站10套（已有七套，新购买三套）；5扫描仪、条码阅读器、激光打印机等输入输出设备一批（已有）；6ups不间断电源一套（已有）；7网络连接设备，选择使用3com 24口交换机一套（已有）。二）主要功能和具体指标1.能容纳50万人捺印指纹和8万枚现场指纹；2.系统进行查前科的速度可达到15万卡/秒，即在满库容50万人库时，能在10秒内查询完毕；3.系统进行正查比对的速度可达到12万枚/秒，即在满库容50万人库时，一般的现场指纹能在40秒分钟左右查询完毕；4. 在市局中心实现全市的所有查询功能，包括正查、倒查、查前科、串并案查询等，市局中心主要支持查前科、正查和串并案查询，倒查主要放在分局执行，市局也具备此功能，但主要在外地协查时使用；5. 系统提供与“北大刑侦综合信息管理系统”的接口，从而能与“北大刑侦综合信息管理系统”深层次链接。3、派出所活体采集系统配置及功能说明一）系统配置活体滚动捺印指纹、人像自动采集控制台一套二）主要功能和具体指标u 人员滚动指纹活体采集，采用先进拼接算法，可采集任意指位指纹，图象清晰；u 人员相片摄像采集，电动升降系统可保障对不同高度人员进行摄像；u 人员的文字资料录入，制作标准的十指卡片，清晰打印；u 可将已采集的各种资料进行全自动智能化处理，存储；u 实现资料的网络化自动传输；u 设计合理，操作简便，灵活，极易学习；u 控制台采用专用数据处理控制板，保障稳定的工作状态；u 技术指标：窗口采集面积：38mmx34mm图象大小： 32.5 mmx32.5 mm分辨率： 500dpi使用环境： 温度0-45湿度20%-80%所需电源： dc12v，400ma光学畸变： 1%五、北大指纹系统特点介绍1、中心库三级并行比对技术如何实现快速指纹查找是指纹技术网络化使用的关键问题。指纹比对是复杂的模式识别技术，需要大量的计算和数据访问。因此我们设计实现了三级并行比对系统结构，即多机并行+多cpu并行+mmx指令并行，使得我们指纹比对速度提高了两个数量级，达到每秒1万枚以上（最大查询速度可以配置超过10万枚指纹/秒）的查询能力，实现了国外昂贵的硬件加速卡的性能指标。基于通用的软硬件平台上的三级并行比对系统结构，获得了在最小的投资下的最高性能，同时便于软件升级和硬件更新换代。2、现场指纹压缩技术在指纹远程终端进行指纹比对时，需要从中心库中下载几十名候选指纹图象到本地进行人工认定，因此必须对指纹数据压缩来传输来满足实战应用要求。现场指纹一般是残缺不完整、模糊、反差小，在确保有效指纹特征不损失情况下，尽可能提高压缩效率是现场指纹压缩关键问题。采用通用的无损数据压缩方法只能达到50%左右的压缩倍率，而jepg方法也只能达到2-3倍压缩比，都无法满足实战要求。我们采用了国际上最新压缩方法ezw（小波变换+零树编码），并根据指纹的特点进行改造，实现了基于感兴趣区压缩方法。即自动判别在图象上有效指纹区域，对有效指纹区域采用高保真压缩方法，而对不重要区域采用高压缩比的方法，从而达到了10倍压缩效率，同时又保持了原有遗留指纹特征。我们的压缩方法还具有速度快的特点，压缩和还原速度都不超过0.5秒。3、功能强大的远程网络功能1)北大系统采用本地化处理，即在远程端，所有的费时的人工操作包括指纹输入、处理、编辑、认定都无须跟中心库连网，可独立运行，只有在数据上报、提交查询和比对结果下载时，才需要与中心库连网，这样减少了对通讯网络资源的占用（系统还采用断点续传等技术），节省中心库通讯线路开销。2）北大系统在指纹单个报送、查询基础上，还支持批量操作方式。批量操作就是在远程（非连网）本地处理一批指纹数据后，拨号与中心库连网，集中往中心库提交指纹入库和指纹查询或批量下载查询结果，这种方式可以有效地错开指纹查询高峰，减少操作员等待时间，在这种方式下，操作员提交下载结果命令后，计算机自动成批地把以前查询结果（包括压缩图象）下载到本地，操作员可以做其他的工作，无须等待，一但结果下载完毕，认定的指纹都是从本机取到，对每一名候选，不到一秒就可以看到匹配的指纹了，这种批量上报、下载可以在晚上非工作时间完成。3）在远程比对网络系统中，北大又首创了现场指纹压缩技术：捺印指纹倒查现场库时，需要从中心库下载大批量候选现场指纹（一枚现场指纹的图象有250kb），借用了国家863计划中图象压缩技术成果，应用在现场指纹压缩中，在保持现场指纹细微特征基础上，达到10倍的压缩效果，也就是说原先需要2分钟传输一枚现场指纹（拨号方式），通过指纹压缩可以缩短到12秒，提高速度10倍；而其他系统在这方面采用原图传输，对每一个嫌疑人，如果要下载50名候选现场指纹就需要100分钟，几乎是不可容忍的。4、支持活体指纹滚动采集，直接采集活体指纹利用活体指纹采集技术不仅可以大大提高指纹采集效率，还可以提高指纹质量，是改善中国目前油墨捺印指纹清晰度较差现状的最有效方法，这种技术的应用迫在眉睫。捺印指纹的质量直接影响系统的作用发挥。活体指纹滚动采集系统从生物特征的表现方式出发，采用光学折射原理，完整、清晰地将指纹图像光学信号转换数字信号，确保图像真实、完整，最优地解决了油墨捺印带来的指纹质量不高的缺憾。5、全新移动办案系统在笔记本电脑上安装活体采集指纹仪，在发案现场进行排嫌、排除事主，能有效节约办案时间，理清侦察方向，同时通过电话线或无线网络，直接跟指纹中心库连接进行远程查询，为破案争取时间。六、网络拓扑图及功能描述图1、网络拓扑图2、功能描述图七、系统保修和服务1、保修整个系统的主要硬件设备：服务器包括小型机均三年免费保修；工作站电脑：主机、显示器、硬盘等，3年内免费保修；辅助硬件1年内免费保修；2、服务系统软件：1年免费现场服务，1年后，每年收取系统总体价格的4%作为维护费用；响应时间：中心系统小于4工作小时，远程系统小于8工作小时，活体指纹滚动采集系统小于24工作小时；到现场服务时间：中心系统小于12工作小时，远程系统小于一工作日，活体指纹滚动捺印采集系统小于二工作日。八、系统详细配置清单见附件。九、公司介绍北京北大高科方正指纹技术有限公司，是北京大学的高新技术产业之一，是北大高科集团的组成部分。公司主要开展指纹自动识别系统的研制与应用系统集成及其它模式识别与图象处理应用产品开发等方面的业务。公司背靠北京大学信息科学中心，它是“视觉、听觉信息处理国家重点实验室”，我国第一个从事模式识别的博士研究生就诞生在该中心，公司拥有强大的软件开发能力及提供系统整体解决方案的实力。北京大学自七十年代末开始进行指纹自动识别系统的研究。在程民德教授(中国科学院院士)的领导和石青云教授(中国科学院院士)的主持下，充分发挥自身的基础理论研究力量雄厚的优势，对指纹图像的几何拓扑性质进行了深入的研究，提出了一系列建立在扎实理论基础上的高效、独创的实用算法，从而发展成具有国际先进水平的适用于公安应用的指纹自动识别系统。1990年在国际竞争性招标中获胜进入国际市场，1991年获国家教委科技一等奖，1993年获国家科技进步奖二等奖。公司与公安系统相关部门建立良好的合作关系，已合作100余套公安指纹自动识别系统的应用工程，在系统应用及建设、尽快发挥系统效益等方面掌握了丰富的工程经验。公司实力雄厚，能提供有效、可靠的服务。现有中国科学院院士二人、博士生六人和一批高中级技术、经营管理人员；有“信息科学技术研究所”和“视觉听觉信息处理国家重点实验室”作为技术后盾。公司目前的主要业务有公安及民用指