一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，该身份认证系统由嵌入式模块、上位机和服务器组成，所述的嵌入式模块用于搜集用户的ID，同时对采集的指纹图像进行预处理提取指纹特征数据，被处理过的数据经过上位机发送至服务端，服务端通过用户指纹进行验证，判断用户身份，并将认证结果返回到上位机；本发明专利技术提供的认证系统采用ZFM-206光学指纹模块，可实现对校园指纹信息的采集、认证功能，该认证系统具有便携式、体积小、价格低廉、智能化等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于嵌入式认证技术，尤其涉及一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统。
技术介绍
网络安全是信息安全领域的重要组成部分。随着计算机技术、以及互联网技术的迅猛发展，信息化建设正发生着日新月异的变化。如何提高信息系统的安全性，已经成为研究人员和管理者关注和研究的重要课题。网络通信通常是以身份认证开始的，因此身份认证安全对整个系统的安全至关重要。传统的网络身份认证方式基于数字和字母的组合，这种方式具有易遗忘、易丢失的缺点；USBkey的使用也只是对物而不是对“人”的认证。本专利技术针对传统网络身份认证方式存在的问题，对指纹识别技术在网络身份认证的应用进行深入研究，并构建了一个基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，用来保证网络安全。由于近年来校园（特别是中小学校园）安全事故频发，政府、社会和校方都急切要求加强校园出入管理。但是，目前90%以上的中小学，特别是中西部地区学校都还停留在人工管理、手写登记的不规范管理上，特别容易造成校园安全管理的疏漏。正是基于此背景情况，研发了该系统，用极易操作，实现每位学生的身份准确、快速识别，用相对低成本的方式来解决学校的安全问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，该认证系统具有便携式、体积小、价格低廉、智能化等优点，可实现对校园人员的身份认证，避免不安全隐患。为了实现上述任务，本专利技术采用如下的技术解决方案：一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，其特征在于，该身份认证系统由嵌入式模块、上位机和服务器组成；所述的嵌入式模块将处理过的指纹信息通过USB接口与上位机相连，所述上位机通过互联网与服务器相连；所述的嵌入式模块用于采集用户的指纹ID，同时对采集的指纹图像进行预处理提取指纹特征数据，被处理过的数据经过上位机发送至服务端，服务端通过用户的指纹信息进行验证，判断用户身份，并将认证结果返回到上位机。 在该嵌入式身份认证系统中，所述嵌入式模块选用ZFM-206光学指纹模块，所述ZFM-206光学指纹模块以高性能高速DSP处理器AS601为核心，在无需上位机参与管理的情况下，具有指纹录入、图像处理、指纹比对、搜索和模板储存功能；指纹的图像信息由指纹录入功能获得，ZFM-206光学指纹模块对图像进行正反矫正后得到大小为256*288的灰度图，获得图像后再对指纹特征进行特征提取，其中单个指纹特征文件大小为256字节，包含特征信息与总体信息；重复上述操作，由传感器接受指纹并提取特征，并把两次提取的特征合并为特征模板PBuf；所述特征模板是两个相同指纹之后，长度为512字节，合并两个特征的目的是确保指纹特征的稳定性，提高比对的精确度。 在该嵌入式身份认证系统中，所述图像处理功能包括图像分割、图像增强、图像二值化和图像细化；所述图像分割结合平均灰度值和图像灰度分布进行分割，用于区分指纹图像的前景区和背景区，并且在前景区中去掉质量太差而无恢复的指纹纹线区域；所述图像增强采用Gabor滤波器对图像中有效信息进行强化的同时对噪声干扰进行削弱消除；所述图像二值化即设定局部阀值，将图像转换为仅有两个灰度值的图像；所述图形细化是将图像变成单像素宽的纹线，而且细化后的纹线相当于原图的中轴。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了基于指纹认证的网络身份认证方式，指纹认证方式相对于其它生物认证方式具有稳定性、唯一性、易于用户接受、算法速度快并且准确率高的优点。针对现有低质量指纹图像的缺点采用了基于纹线搜索的指纹图像分割算法，采用两次提取指纹特征形成特征模板的方式确保指纹特征的稳定性。这些改进方法优化了对指纹图像的处理效果，提高了指纹匹配率。嵌入式系统采用一体式指纹采集仪ZFM-206与PC机的通信，采集仪采集指纹图像、提取指纹特征并上传给上位机。在硬件选择上，ZFM-206具有体积小（56*20*21.5mm）、标准USB接口、识别率高的特点。其中采集仪可以完成采集图像，对干湿手指都有良好的成像质量，并依次对图像进行分割、增强、二值化、细化，最后提取指纹特征。而且采集仪为免驱动设备，可以直接通过设备密码的验证获得设备句柄，并且打开设备。对ActiveX控件添加方法实现PC机与指纹采集模块的连接采集指纹图像以及提取特征，并将提取的指纹特征传给上位机，这样在网页中可以调用ActiveX控件，为用户身份认证和注册提供指纹特征。实现基于指纹特征的嵌入式Web身份认证系统，采用JSP技术在客户端发送用户请求将指纹信息传至PC机，并到达服务器端数据库系统，实现用户身份认证与注册功能。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的解释说明。图1是基于指纹特征的嵌入式身份认证系统框架；图2是指纹识别基本原理框图；图3是用户身份认证原理框图；图4是系统整体框架图；图5是用户身份注册流程；图6是用户身份认证流程。具体实施方式图1是基于指纹特征的嵌入式身份认证系统框架，由于实现的是网络身份认证，所以可以把整体框架分为客户端和服务端两大部分。客户端主要用于搜集用户的ID、采集指纹图像经过预处理提取指纹特征数据，同时把这些信息经PC机发送至服务器端。服务器通过对用户指纹进行验证，判断用户身份，并将认证结果返回给客户端，由客户端显示给用户。图2是指纹识别基本原理框图，系统首先通过指纹采集仪获取指纹图像，然后对图像进行预处理（图像分割、图像增强、二值化、细化），将无用的噪声信息消除，把有用的信息增强，指纹识别算法是将采集到的指纹图像与指纹模板进行比对，判断他们是否来自同一根手指。图3是用户身份认证原理框图，基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，主要完成用户身份的注册和登录过程。注册流程如下：用户输入用户ID并点击注册按钮，服务器会首先在系统数据库中检查是否该用户ID已注册过，是的话就提醒用户该用户名ID已被注册，请重新注册，否则就会触发控件的Regist方法，完成PC机与指纹采集仪连接并获取图像提取指纹特征，由数据库系统存储用户信息，同时服务器端还会将注册成功的消息发送给客户端，由客户端显示给用户。用户认证流程如图3所示，为了完成认证过程用户需要在登录界面中输入用户ID，并通过页面中的登录按钮通知服务器进行认证过程。网络数据库会查证此ID是否存在，如果用户ID有效即已被注册，客户端就会触发控件的Login方法，采集指纹图像并进行预处理及提取特征Chara1，Chara1与服务器中ID对应的特征模板进行比对，比对结果传给客户端，由界面把认证结果显示给用户。图4是系统整体框架图，客户端通过对ActiveX插件的调用向服务器发出HTTP请求，服务器响应请求，返回HTML文件，由浏览器显示给用户。图5是用户身份注册流程，注册客户端利用JSP技术生成register.jsp页面，用户进入register.jsp页面后输入用户ID提交给RegisterCl.jsp页面，RegisterCl.jsp页面链接SQL并在user表中查找该ID是否已被注册，否则RegisterCl.jsp页面调用ActiveX控件并提取指纹特征模板后将用户信息插入SQL。图6是用户身份认证流程，登录客户端利用JSP技术生成Login.jsp页面，用户在Login.jsp页面输入ID并提交给LoginC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，其特征在于，该身份认证系统由嵌入式模块、上位机和服务器组成；所述的嵌入式模块将处理过的指纹信息通过USB接口与上位机相连，所述上位机通过互联网与服务器相连；所述的嵌入式模块用于采集用户的指纹ID，同时对采集的指纹图像进行预处理提取指纹特征数据，被处理过的数据经过上位机发送至服务端，服务端通过用户的指纹信息进行验证，判断用户身份，并将认证结果返回到上位机。

【技术特征摘要】
1.一种基于指纹特征的嵌入式身份认证系统，其特征在于，该身份认证系统由嵌入式模块、上位机和服务器组成；所述的嵌入式模块将处理过的指纹信息通过USB接口与上位机相连，所述上位机通过互联网与服务器相连；所述的嵌入式模块用于采集用户的指纹ID，同时对采集的指纹图像进行预处理提取指纹特征数据，被处理过的数据经过上位机发送至服务端，服务端通过用户的指纹信息进行验证，判断用户身份，并将认证结果返回到上位机。2.如权利要求1所述的嵌入式身份认证系统，其特征在于，所述嵌入式模块选用ZFM-206光学指纹模块，所述ZFM-206光学指纹模块以高性能高速DSP处理器AS601为核心，在无需上位机参与管理的情况下，具有指纹录入、图像处理、指纹比对、搜索和模板储存功能；指纹的图像信息由指纹录入功能获得，ZFM-206光学指纹模块对图像进行正反矫正后得到大小为256*288的灰度图...

【专利技术属性】
技术研发人员：严波，
申请(专利权)人：成都中杰联控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51