指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨

本资料起源单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第1页第五章基于指纹识别技术银行储蓄网络认证系统

5.1引言5.2指纹识别基本原理5.3指纹识别机硬件设计5.4指纹识别机软件设计5.5系统软件实现5.6系统功效5.7结束语单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第2页

利用指纹这一生物识别技术严密性和尖端性来填补利用密码控制不稳定性和不安全性，本文设计出一个计算机自动指纹识别技术银行网络登陆系统，介绍了负责指纹图像采集、存放和匹配，且与系统主机进行双向数据交换等工作指纹识别机硬件电路实现以及软件设计，采取ActiveX控件与SQL数据库管理结合关键技术实现系统软件，该系统已经在某银行中可靠应用，实践证实它已很好满足实际需要。关键词：指纹识别；识别技术；AT89C51摘要单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第3页AbstractUsingstrictnessandtopendcharacteristicofbiologyrecognitiontechnologywhichmakesuptheinstabilityandtheunreliabilityofpassword,onekindofnetworklandingsystembasedoncomputerautomaticfingerprintrecognitiontechnologyisdesigned,andthemachinehardwareelectriccircuitrealizationaswellasthesoftwaredesignwhichisresponsibleforthefingerprintimagegathering,memoryandmatching,alsocaringonbi-directionaldataexchangewiththemainengineispresented,inaddition,thesystemrealizationintegratingVBActivewithSQL,thissystemisappliedinsomebankwithreliability,thepracticeproveditwellmeetstheactualneeds.Keywords:FingerprintIdentification;IdentificationTechnology;AT89C51单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第4页

伴随科学技术发展，信息技术已经融入国民经济各个方面，在金融机构、银行计算机网络系统中更是飞速发展。但因为技术或人为缺点，银行安全管理和防范办法上往往存在不少漏洞，不时有相关犯罪事件发生，其中利用计算机网络进行作案更是引发金融界高度重视。各金融单位采取了许多办法，如进行网络加密，在中心机房安装防火墙，内部完善规章制度等。不过，仍存在着不安全原因：首先，因为联机密码是由一串六位数字组成，客户在使用有很多不便以及不安全原因；其次，因为频繁更换密码，客户轻易记错或忘记自己联机密码；另外，只要作案人留心他人密码输入操作，很轻易掌握他人联机密码。同时，银行操作员在业务处理中也存在着以下缺点：(1)联机密码不能锁定操作者身份；(2)极难发觉非法操作。所以，寻求更为安全网络安全系统已成为急需处理问题。5.1引言单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第5页

众所周知，指纹是人体生物特征之一，含有惟一性、稳定性、不可复制、不可移植和不可仿造特点[1-3]，指纹识别技术已经取得重大突破，如能在银行储蓄系统BSS中使用该技术，可使每个储户密码都含有与生俱来、终生不变特点，从而确保银行储蓄系统BSS安全。所以本文针对这类情况，研制了计算机自动指纹识别技术银行网络登陆系统。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第6页

指纹有两类特征：总体特征和局部特征。其中总体特征是指那些用人眼直接就能够观察到特征，包含：纹型、模式区、关键点、三角点，以及纹数。而局部特征是指指纹上节点特征，这些含有某种特征节点称为特征点。两枚指纹经常会含有相同总体特征，但它们局部特征即特征点，却不可能完全相同。指纹纹路并不是连续、平滑笔直，而是经常出现中止、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为特征点。就是这些特征点提供了指纹惟一性确实认信息[4]。5.2指纹识别基本原理

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在考虑局部特征情况下，普通认为，只要比对13个特点重合，就能够确认为是同一个指纹。理论上讲，任何两枚纹都是不一样。普通将拒识率控制在千分之一以内，将识率控制在百万分之一以内即可。指纹识别其实是比较复杂,实际上指纹识别技术并不直接存放指纹图像，指纹识别最终都归结为在指纹图像上提取指纹特征并比对指纹特征。其基本识别原理如图1所表示。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第8页

首先，经过指纹采集仪采集到人体指纹图像，并对原始图像进行初步处理，使指纹图像中蕴涵特征信息更显著。然后，利用指纹特征提取算法建立指纹数字表示.特征数据。这是一个单方向转换：能够从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹，而且两枚不一样指纹不会产生相同特征数据。从指纹上找到被称为“细节点”数据点存放到指纹特征文件中，这些细节点也就是那些指纹纹路分支点或末梢点。有算法把节点和方向信息组合产生了更多数据，这些方向信息表明了各个节点之间关系；有算法还处理整幅指纹图像。总之，这些数据，通常称为模板，保留为1K或0.5K大小统计。不论它们是怎样组成，至今依然没有一个模板标准，也没有一个公布抽象算法，而是各个厂商各行其是。最终，经过计算机含糊比较方法，把两个指纹模板进行比较，计算出它们相同程度，最终得到两个指纹匹配结果。图1指纹识别基本原理单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第9页指纹预处理普通包含四个过程：灰度滤波过程、二值化过程、二值去噪过程和细化过程（滤除噪声即为灰度滤波和二值去噪）。这四个过程是非常主要，因为预处理目标是改进输入指纹图像质量，以提升特征提取准确性。指纹特征提取就是统计预处理后指纹末梢点数目和分叉点数目，统计其特征信息结构供以后比对[5]。5.2.1指纹图像预处理单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第10页5.2.2指纹特征值提取

为了确保指纹特征数据准确性，在设计系统中，将对每个人采取同一指纹五次输入提取特征。对五次提取出指纹图像特征进行对比，抽取出其主要且易读指纹特征存放于特征数据库中，以供比对。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第11页

针对指纹匹配问题,利用指纹图结构信息进行初匹配,然后在此基础上采取遗传算法与赔偿算法来匹配指纹图[6]。该算法不但能够识别指纹图旋转、平移参数，而且有较强抵抗噪声和变形能力。该算法也不依赖指纹图中心区域,可识别残缺指纹。到达了比正确准确性。5.2.3指纹比对算法

单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第12页5.3指纹识别机硬件设计

指纹识别机是一台经典微处理机系统，负责指纹图像采集、存放和匹配，且与系统主机进行双向数据交换等工作。其硬件由中央监控单元、指纹采集单元、人机交互单元、串行通信单元组成。硬件组成框图如图2所表示。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第13页

中央监控单元由单片机AT89C51担任，负责协调其它各单元工作和与主机通信；指纹采集单元由FDA01模块担任[7,8]，负责指纹原始图像采集、存放和比对；人机交互单元由字符点阵式液晶显示器、蜂鸣器、16键小键盘组成；串行通信单元由RS232、RS485接口电路组成，完成单片机与FDA01通信和单片机与系统主机通信。因为AT89C51单片机I/O口有限，为了充分利用其端口，AT89C51与FDA01模块、LCD显示器数据传输均采取串行通信方式。AT89C51P31/TXD和P30/RXD引脚经过CMOS模拟开关CD4053切换，分别与RS232接口芯片ICL232和RS485接口芯片MAX1487相连。ICL232再与FDA01RS232接口相连。AT89C51P13引脚与串并转换移位存放器74HC164B端相连，作为串行数据驱动口；P14引脚与74HC164CLK端相连；P11、P12引脚直接控制LCD芯片RS端和E端；74HC164并行数据端QA2QH再与LCD芯片D72-D0相连。图2指纹识别机硬件组成框图单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第14页5.4指纹识别机软件设计图3指纹识别机主要程序流程图指纹识别机主要工作流分为用户注册和用户储蓄。用户注册由银行管理人员监视，完成新用户指纹注册和用户号分配，以及系统指纹库常规维护；用户储蓄由普通银行操作人员监控，完成用户指纹识别与认证，并统计存取类别和每个用户储蓄起止时间等数据，生成储蓄识别日志上传系统服务器。其它工作流还有：接收键盘输入命令和工作参数设置，接收系统主机设置参数和命令，从服务器下载用户指纹模板数据等。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第15页5.5系统软件实现

系统软件实现主要部分主要包含：VBActiveX控件与SQL数据库管理结合，其中部分操作员库结构内容：操作员编号USER_IDCHAR(6)操作员姓名USER_NAMECHAR(10)密码USESER_PWCHAR(12)操作员权限USER_QXCHAR(10)通道1TD1CHAR(2)通道2TD2CHAR(2)备注USER_REMARKCHAR(100)单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第16页

本系统使用了ADODate控件和MSComm控件。MSComm控件主要是用于实现计算机间通信ActiveX控件。ADOData控件是一个图形控件，其内部有基本定位特征。这意味着应用程序在使用ADOData控件时只需要极少程序代码。访问ODBC数据库需要两步，首先设置ODBC数据源名(DSN)，然后在OpenDatabase方法Source参数中使用该数据源名。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第17页

用户管理包含对银行终端操作员ID、姓名、权限、通道等详细信息增加、删除、更新等操作。设定用户ID为4位，不满4位前面自动加0，利用SQL语言对数据库检索使用户ID含有不可重复性和唯一性。在工作日志中，对数据库信息设置了升序、降序排列及按用户ID和时间排列，对于查询则设置了按输入时间和按输入用户ID号查询选择，极大地方便了用户对数据库中信息查询浏览。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第18页VB事务处理包含以BeginTrans开始，以CommitTrans或Rollback结尾多条数据库操作指令。事务处理除了能很好确保数据库完整性以外，同时能大大提升数据库批量更新效率。这是因为假如数据库更新操作没有使用事务处理，则每次Update操作都会引发数据库写盘一次，使用事务处理后，更新只在内存缓冲区内进行，执行CommitTrans时才将全部修改一次写回到磁盘中。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第19页5.6系统功效5.6.1检验指纹密码设备本功效主要检验系统各部分是否处于正常工作状态，主要检验：键盘、LCD、语音喇叭等是否正常。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第20页

该功效主要完成储户或操作员指纹登记工作。每个储户或操作员可登记1至5枚指纹。登记完成后指纹密码设备统一将指纹特征值传送给BSS存放指纹数据，供以后验证指纹之用。5.6.2指纹登记单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第21页

该功效主要完成储户或操作员在取款、办理其它业务、进入BSS等需要验证身份时指纹识别。同一个登录用户，允许1至5枚指纹同时管理。5.6.3指纹比对单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第22页5.7结束语

本系统利用了最先进生物识别技术和计算机网络相结合，采取了SQL和ODBC及面向对象编程技术等相关技术，作为一个填补银行安全管理上漏洞一个尝试，含有很大实际意义。计算机自动指纹识别技术银行储蓄网络身份认证系统很好地处理了储户异地存取款不便利性，大大提升了连网银行工作效率，同时也处理了密码、磁卡等被盗、被抢、被破译、被遗忘等问题。该系统已在某省会城市一所银行中试用成功，效果良好，完全满足实际需要。单片机应用系统设计指纹识别技术银行储蓄网络认证系统研讨第23页[1]MehtreBM,ChatterjeeB.Segmentationof