摘 要： 提出了一種防偽指紋計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)偽指紋的分析，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并介紹了該系統(tǒng)的工作流程、防偽指紋算法、指紋圖像處理算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)擁有較快的偽指紋辨別速度和100%的準(zhǔn)確率，并能快速有效地對(duì)指紋圖像進(jìn)行處理。
關(guān)鍵詞：防偽指紋；計(jì)算機(jī)視覺(jué)；傳感系統(tǒng)；圖像處理
在生物識(shí)別技術(shù)中,指紋信息由于具有不變性和唯一性而被廣泛接受。由于指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)本身的長(zhǎng)足進(jìn)步,指紋識(shí)別技術(shù)在考勤與薪酬系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用[1]。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，指紋的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)識(shí)別已經(jīng)開(kāi)始被研究[2]，基于指紋技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)給人們帶來(lái)極大的便利。
然而，仿制的偽指紋的出現(xiàn)，給指紋信息技術(shù)的運(yùn)用帶來(lái)了很嚴(yán)重的后果。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)仿指紋的有效預(yù)防措施的研究還很少，主要采用高精度設(shè)備對(duì)圖像中的汗孔進(jìn)行檢測(cè)[3]，成本高，很難得到廣泛運(yùn)用。本文將對(duì)防偽指紋計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感系統(tǒng)、防止偽指紋并得到指紋信息進(jìn)行研究。
1 防偽指紋原理及硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
人體指頭在擠壓前后，皮膚中血液凝聚的方式會(huì)發(fā)生改變，從而使得人的指紋表面皮膚顏色變化。而偽指紋通常由某種膠體制成，其表面顏色是無(wú)法變化的，如圖1所示。
依據(jù)該原理,防偽指紋計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感系統(tǒng)硬件組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。該系統(tǒng)采用電容式觸摸屏,有效透明面大小為40 mm×30 mm，與攝像頭視場(chǎng)對(duì)齊，與攝像頭垂直距離為20 mm，手指的觸點(diǎn)相當(dāng)于像素為5 pix×5 pix的視窗,通常用視窗的中心點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)表示;彩色攝像頭有效像素為400 pix×300 pix，與觸摸屏相對(duì)位置固定不變；觸摸屏與固定用基座之間為封閉面，側(cè)面和基座使用2 mm厚的銀白色不銹鋼，用于屏蔽外界的自然光，形成內(nèi)部光反射，基座為BMC09990型LED背光源；導(dǎo)體片用1 mm厚的銅片，分別固定于基座和彈簧中間；信號(hào)輸出線1、2連接計(jì)算機(jī)的GPIO40A輸入輸出控制卡；圖像數(shù)據(jù)輸出線連接在DH-CG300圖像采集卡。
2 系統(tǒng)工作流程
防偽指紋計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感系統(tǒng)的工作流程如下：
(1)手指接觸到電阻式觸摸屏，信號(hào)輸出線1給出手指的第一點(diǎn)接觸坐標(biāo),狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，攝像頭拍攝第一幅指紋圖片，指紋圖像如圖3(a)所示。
(2)手指下壓，當(dāng)導(dǎo)體片相互接觸時(shí)，信號(hào)輸出線1仍輸出高電平信號(hào)，同時(shí)信號(hào)輸出線2由低電平信號(hào)變?yōu)楦唠娖叫盘?hào)，攝像頭拍攝第二幅指紋圖片，指紋圖像如圖3(b)所示。經(jīng)防偽指紋算法判定為真實(shí)指紋后，圖3(a)指紋圖像被發(fā)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行指紋圖像處理。
從細(xì)化后的指紋圖像可以準(zhǔn)確識(shí)別出指紋的特征點(diǎn)，指紋中心圖像的提取有利于指紋庫(kù)的建立及縮短指紋識(shí)別的時(shí)間。
本文提出了一種防偽指紋計(jì)算機(jī)視覺(jué)傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效地防止偽指紋。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)對(duì)于目前出現(xiàn)的偽指紋的辨別率達(dá)到100%，且能有效地定位指紋中心位置。軟件運(yùn)行速度較快，偽指紋的平均判別時(shí)間僅為0.26 s，指紋的平均圖像預(yù)處理時(shí)間僅為0.28 s。相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)外其他研究成果[5]，本系統(tǒng)的成本低，有利于推廣應(yīng)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，指紋的應(yīng)用也將更為廣泛[6]，只有有效防止偽指紋，這些應(yīng)用才能變得可靠和穩(wěn)定，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才能更好地站在世界的前列。
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