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指纹识别技术在考试系统中的应用

发布时间:2018-07-02 01:07:00 文章来源:未来智讯    
    关键词:身份认证;指纹识别;考试系统
    中图分类号:TP391.4 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 17-0000-02
    Fingerprint Recognition Technology Usingin the Examination System
    Hou Xuelian1,Gao Jingshu2
    (1.Shandong Electric Power School Information Center,Tai'an271000,China;2.Information Center of Jinan Power Company,Jinan250012,China)
    Abstract:This paper describes a fingerprint authentication technology in the Web services-based examination system application,describes the examination system to achieve server-side and client-side functionality,designed for the overall examination system structure and work processes.Paper shows that fingerprint authentication technology in the examination system is effective,practical key technologies.
    Keywords:Authentication;Fingerprint identification;Examination system
    一、前言
    随着计算机应用不断推广,社会对人员的计算机应用能力的要求不断提高。对青少年学生,教育部门加大了计算机应用能力的教育,国家和工作单位对在职人员的计算机应用能力提出了更高要求。计算机课程的学习更注重实践能力,对计算机应用能力的考核方式也以实际操作能力为主。Internet技术的发展使得考试的技术手段发生了很大的变化,它的开放性、分布性和巨大的计算能力打破了传统考试的常规性[1]。本文介绍了基于Web技术的信息技术考试系统中的身份认证技术,并研究了服务器端和客户端功能,给出了考试系统的总体结构和工作流程。
    二、身份认证技术
    考试管理过程中,一个关键问题是考生的身份认证。考生的身份认证问题分为识别和确认。其中识别是建立一个鉴别的主题[2],而确认是指接受或拒绝一个人对自己身份的声明。有效的、可靠的身份认证技术可以较好的减少或杜绝作弊情况的发生。目前在大多数的考试中,报考人员提供身份证复印件,考试管理部门制作准考证,考试时对比考生准考证与身份证上的照片,进行考生身份的认证。但是往往因各种原因身份证上的照片与本人不太一致,让某些人有了可乘之机,在一定程度上影响了考试的公正与公平。最近考试管理部门开始采用在考试报名时现场照相的方法得到考生最新照片,有效的防止了冒名顶替的现象,但仍无法予以完全杜绝。因此,选取有效的身份认证技术成为考试管理系统中的关键技术。
    人的生物特征包括声音、面孔、虹膜、指纹等。指纹作为人体生物特征之一,具有惟一性、稳定性、不可复制、不可移植的特点。指纹识别技术是目前发展比较成熟的生物识别技术,将指纹识别技术作为考试系统中的身份认证技术,可以有效地解决身份的认证问题。
    (一)常用生物识别技术。生物识别技术是利用人的生物特征进行身份验证的技术[2]。生物识别系统首先对生物特征进行采样,提取样本的唯一的特征并且转化成数字代码,然后将这些代码组织成特征模板。进行身份认证时,识别系统先获取其特征,与数据库中的特征模板进行匹配,根据匹配结果来决定接受或拒绝。
    (二)指纹。指纹具有两个重要特性:稳定性和唯一性。指纹特征分为全局特征和局部特征[3]。全局特征包括指纹的纹形和模式区(包括中心点、三角点和纹线数),中心点在读取指纹和比对指纹时作为参考点,纹线数用于比对指纹。局部特征包括纹线的起点、终点、分叉点、汇合点、纹线构成的小眼和桥等。在进行指纹识别时,既要比对全局特征,也要比对局部特征。图1给出了一个指纹示意图。
    
    图1:指纹特征示意图
    (三)指纹识别的基本原理。指纹识别技术不是直接存储指纹图像,而是在指纹图像上提取指纹特征并进行比对,一般分为批指纹图像预处理、指纹特征提取和指纹比对三个部分[4-5]。指纹的预处理一般包括四个过程:灰度滤波过程、二值化过程、二值去噪过程和细化过程,目的是改善输入指纹图像的质量,提高特征提取的准确性。指纹特征提取就是统计预处理后的指纹的末梢点数目和分叉点数目,记录其特征信息结构供以后比对。在进行指纹比对前,在指纹数据库中保存同一枚指纹的3-5个样本[6]。比对时将待匹配的指纹图像经过预处理和特征提取后,与指纹数据库中的样本进行比对,并输出识别结果。
    三、基于Web service的考试系统
    采用.NET和Web Service技术具有以下优点:
    (一)实现了异构系统之间的兼容。同传统分布式计算模型相比较,Web Service彼此之间是松散耦合的。连接中的任何一方均可更改执行机制,但不会影响应用系统的正常运行。
    (二)提高了系统并发访问和权限并发控制的能力。在数据库决策支持系统应用过程中,大量的用户会同时访问系统,还有权限并发的控制问题。ADO.NET提供了对SQL Server等数据源以及通过OLE DB和XML公开的数据源的一致访问,使用对数据的不连接访问,减少了多个用户争用有限资源的可能性,实现了最大程度的数据共享。
    (三)简化了系统开发、集成、调试和维护方法。.NET运行环境和Web Service技术,提供了所有.NET程序和服务的通用平台,为应用层提供了一致的用户接口,屏蔽了不同硬件之间的差异性,解决了开发语言统一的难题。另外,ASP.NET的对象模型更结构化,并且面向对象,可以增强代码的重用性,提供了丰富的Web控件,同时允许开发人员自定义Web控件,方便程序的开发和集成。
    (四)便于多源数据融合。XML使不同来源的结构化、非结构化的数据很容易集成在一起,给基于Web的应用软件赋予了强大的功能和灵活性,给开发者和用户提供了方便。
    四、系统总体结构
    系统采用B/S三层结构:表示层、功能层和数据层。其中表示层位于客户端。用户通过浏览器向网络Web服务器提出服务请求,服务器对用户验证身份后,将所需的数据传送给客户端,客户机接收传来数据并显示;功能层是具有应用程序扩展功能的Web服务器,包括事务处理逻辑,位于服务器端。
    (一)系统结构。该系统中,数据接口统一由Web Service提供的API来实现。(1)Web服务器端:Web层是连接客户层和业务层的桥梁,客户层通过Web层对业务层的服务进行调用,业务层通过Web层将处理结果回送、展示给客户层。在这个过程中,Web层需要处理用户请求、输入校验、访问控制以及会话管理。(2)应用服务器端:主要处理业务逻辑,实现数据服务接口。它通过组件实现对数据的服务和管理,数据被组织后打包,通过Web服务器传送到客户端进行处理。
    (二)身份认证系统结构。考试系统中的身份认证系统由5部分组成:指纹采集仪、采样控制模块、图像处理模块、识别模块和指纹数据库管理模块(如下图2所示)。
    
    图2:身份认证系统结构示意图
    身份认证系统主要包括以下功能:指纹登记功能,考生报考时采集考生指纹并存入指纹数据库;指纹修改和更新功能;身份认证功能,在需要身份认证时,将采集到的指纹与指纹数据库中的指纹进行比对,认证考生身份。
    指纹数据库管理模块用于实现对指纹数据的存储和管理。指纹数据库存放考生指纹和考生基本信息,每位考生存放5个样本指纹。工作原理为:首先利用采样控制模块,通过指纹采集仪进行指纹的采集;然后通过图像处理模块处理采集到的指纹样本,提取指纹特征,存入数据库或交付识别模块;识别模块将采集到的指纹与指纹库中指纹进行匹配、验证,最终完成考生身份的认证。
    (三)硬件系统结构。身份认证系统硬件系统主要实现指纹采集与传输、比对结果输出等功能,硬件系统结构如下图3所示:
    
    图3:硬件系统结构示意图
    硬件系统采用两级分布式结构。第一级为终端,完成指纹采集和结果显示;第二级数据处理端,由主机和服务器组成,完成数据处理。数据量较小时服务器和主机可使用同一台计算机。
    五、结束语
    文中所研究的考生身份认证系统有效的保证了身份认证的准确性。身份认证系统也可应用在科研管理、财务管理、人事管理等方面。指纹识别技术的应用,提高了管理部门的工作效率,减少了相应验证工作中的差错率,提高了准确度,为各项管理工作的顺利进行提供了有力保障。
    参考文献:
    [1]马莉.基于Internet远程课程考试系统[J].计算机工程与应用,2001,22:32-34
    [2]于焱.指纹识别技术在考试管理信息系统应用的研究[J].长春大学学报,2003,13(1):61-64
    [3]王波涛,蔡安妮,孙景鳌.生物图像识别技术及其应用[J].计算机工程与设计,2001,22(4):78-82
    [4]王波涛,蔡安妮,孙景鳌.指纹图像识别技术及其应用[J].计算机工程与应用,2001,7:79-82
    [5]王祟文,李见为,王廷才.指纹取象与指纹识别[J].计算机工程与应用,2002,20:92-95
    [6]林坤辉,许晓毅,林锡来等.机房指纹身份鉴别系统的研制[J].厦门大学学报(自然科学版),2001,40(4):852-856

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