便携式多生物特征采集设备

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便携式多生物特征采集设备\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于生物特征识别技术，尤其是指多生物特征采集验证设备技术。\n背景技术\n[0002] 在当今信息化时代，如何准确鉴定一个人的身份、保护信息安全，已成为一个必须解决的关键社会问题。传统的身份认证由于极易伪造和丢失，越来越难以满足社会的需求，目前最为便捷与安全的解决方案无疑就是生物识别技术。它不但简洁快速，而且利用它进行身份的确认具有安全、可靠、准确的优势。同时也易于配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。由于其广阔的应用前景、巨大的社会效益和经济效益，已引起各国的广泛关注和高度重视。\n[0003] 随着计算机技术的进步，信息安全问题成为越来越严重的问题，传统的指纹加密码的技术已经无法满足信息时代的要求。在现实生活中，密码记忆问题是一个很多的负担，密码往往成为信息安全中最薄弱的环节。应用生物特征识别技术，不但解决密码带来的各种困扰，也省去了记忆的问题，极大方便了用户的使用。除了信息安全，生物特征识别技术也可以应用于传统的安全产业，例如人脸识别技术可以用于小区楼宇的智能监控，而指纹识别技术则可以用于各种门禁系统和锁类产品中。通过生物特征识别技术，可以为我们的生活创造一个更方便，更安全的空间。\n[0004] 生物特征识别技术被认为是下一代信息安全技术的核心，它是通过人体的生物特征来实现身份识别的一种技术。生物特征分为身体特征和行为特点两类。身体特征包括：\n指纹、人脸、掌纹、眼睛(视网膜和虹膜)、手腕/手的血管纹理和DNA等；行为特点包括：签名、语音、行走的步态、击打键盘的力度等等。其实对于签名和指纹，在古代的商业领域就已经大量运用了。语音识别，行走步态等更是现实生活中人们常常会应用到这种方法来识别身边的人。\n[0005] 当前，在公安刑侦系统维护治安、侦破案件中，常会涉及到包括身份信息、指纹、人像等人员信息，也包括车牌、案发现场等其他信息的采集、识别、比对，每种信息都需要专门的设备进行采集，整个采集过程效率低，且难以做到信息的关联、同步。而传统的信息采集设备的另一个缺点，是无法对人员身份的真实性进行核查，容易录入虚假身份。\n[0006] 因此，公安干警急需一款综合信息采集设备，能够一站式地采集各种所需的人员信息，方便的将属于同一人的各种信息关联，并进行信息的传输与同步。另外，公安干警还需要一个后端平台来集中管理大量的前端设备以及从各种渠道采集(包括前端设备)的信息资料，同时，该平台还要处理前端设备发起的人员身份核查的任务，及时地返回查询结果。\n发明内容\n[0007] 针对上述生物特征识别技术现状和问题，本实用新型提供一种便携式多生物特征采集验证设备，解决公安民警采集信息难、核实身份难的问题。\n[0008] 本实用新型所采取的具体技术方案是：一种便携式多生物特征采集验证设备，其特征在于：包括前端设备和后台管理平台两部分，两者通过无线和有线通信方式连接。\n[0009] 进一步所述的前端设备包括如下操作模块：特征信息采集模块、特征信息处理模块、数据库、存管模块、比对模块、显示模块、通讯模块。\n[0010] 进一步所述的前端设备包括如下结构：嵌入式中心处理主板、外围电路、外壳，外围电路通过多个接口连接到嵌入式中心处理主板上，包括键盘和显示屏幕在内的外围电路平铺式布局在外壳上，嵌入式中心处理主板固定安装在外壳内。\n[0011] 进一步所述的后台管理平台包括数据库、比对单元、日志管理单元、通信单元。\n[0012] 进一步所述的通信方式支持USB、LAN、WIFI、WIMAX、3G、蓝牙、红外方式。\n[0013] 进一步所述比对模块包括本地比对模块和/或远程比对单元。\n[0014] 进一步所述的特征信息采集模块包括至少两种特征信息采集模块。\n[0015] 进一步所述特征信息采集模块是指纹信息采集子模块、人脸信息采集子模块、手写输入信息采集子模块、音频信息采集子模块、虹膜信息采集子模块、摄像/摄影信息采集子模块、笔迹信息采集子模块、二代证信息读卡采集子模块、二代证信息图像扫描采集子模块、键盘输入子模块；所述特征信息处理模块包括指纹信息处理子模块、人脸信息处理子模块、手写输入信息处理子模块、音频信息处理子模块、虹膜信息处理子模块、摄像/摄影信息处理子模块、笔迹信息处理子模块、二代证信息读卡处理子模块、二代证信息图像扫描处理子模块、键盘输入信息处理子模块。\n[0016] 进一步所述的存管模块空间不小于8GB。\n[0017] 前端设备为便携式生物特征采集、识别装置，可以对诸如指纹、人脸、笔迹、密码、证件信息等进行采集、预处理，同时又能进行本地识别、比对、验证，其体积小、质量轻，便于携带。后台管理平台是前端设备的有利支持，存储有海量数据，可供前端设备查询、比对，将查询比对结果返回给前端设备，同时又能数据更新。前端设备和后台管理平台间的数据交互通过无线、有线通信方式实现，通信方式支持USB、LAN、WIFI、3G等多种方式。\n[0018] 所述的前端设备从功能上划分，包括特征信息采集模块、特征信息处理模块、数据库、存管模块、比对模块、显示模块、通讯模块。\n[0019] 特征信息采集模块，其功能是采集不同的生物特征信息及其他身份信息。它包括指纹信息采集子模块，采用比较成熟的指纹采集模块，用于采集指纹特征信息；人脸信息采集子模块，采用成熟的自动对焦拍摄，用于采集人脸特征信息，采用摄像头拍照获取人脸图像，还可以拍摄其他场景的图像，如车牌照等；笔迹信息采集子模块，采集笔迹特征信息，主要是通过扫描或拍摄的方式获取笔迹特征信息；二代证信息采集子模块，采用二代证读取装置，采集二代证内部信息和证件表面记录信息；键盘输入子模块，通过键盘输入密码等设置的数据信息。\n[0020] 特征信息处理模块，其功能是将特征信息采集模块采集到的特征信息进行预处理，针对不同的特征信息，依据相应特征提取方法进行特征的提取。它包括指纹信息处理子模块，对指纹信息采集子模块采集到的指纹信息进行预处理，采用特定算法，对指纹质量进行判断、压缩，直至提取指纹特征信息；人脸信息处理子模块，对人脸信息采集子模块采集到的人脸图像进行预处理，提取人脸特征信息；笔迹信息处理子模块，对笔迹信息采集子模块采集到的笔迹信息进行预处理，提取笔迹特征信息；二代证信息处理子模块，对二代证信息采集子模块采集到的二代证信息进行预处理，分卡内和卡表面信息整理；键盘输入信息处理子模块，对通过键盘输入子模块输入的信息进行预处理。\n[0021] 数据库，存储有大量人员身份、特征及其他验证信息，主要是指事先录入的合法安全数据以及危险任务身份信息。在进行生物特征比对时由数据库中查询和调取。\n[0022] 存管模块，对处理的生物特征信息进行存储、管理。对采集到的生物特征信息进行统一管理，在进行比对过程中，发现有相符结果时，进行更新，不断完善数据库内容，并进行同步管理，在不断进行的生物特征采集和验证过程中，根据更新的数据内容进行同步比对验证，另外，还能在事后进行查询和调取。\n[0023] 比对模块，进行本地和远程比对，将采集到的特征信息，与前端设备中已存储的数据进行比对，如果比对发现有符合的结果，将结果显示模块显示，同时进行报警提示，如果本地比对发现没有符合的结果，将比对请求发给后台管理平台，扩大搜索比对范围。比对无论有无符合结果出现，比对结果都送显示模块进行显示。\n[0024] 显示模块，显示比对验证结果和报警提示信息。显示模块主要是用于本地比对和远程比对结果的输出，一般情况下，比对结果无相符时，不需要特别的显示输出，可以节约比对验证的时间，不浪费人力时间成本，在出现比对结果相符情况下，无论本地相符还是本地不相符后的远程比对相符，都将输出比对结果，显示在显示模块上，同时发出报警提示，提示操作人员进行及时处理，防止危险状况发生。此外，显示模块还支持触摸输入，是集输出显示与触摸输入一体的LCD显示屏幕。\n[0025] 通讯模块，用于与后台管理平台建立信息交互，主要功能分两部分，发送比对请求和接收比对返回结果。当前台设备在进行本地比对后，发现前台设备的数据库中没有与采集到的生物特征相符合数据时，将生物特征信息通过通讯模块发送给后台管理平台，从后台管理平台的数据库中进行更仔细的搜索查询与比对，比对的结果通过后台管理平台的通讯单元发送返回给前端设备，此时接收返回结果的正是前台设备的通讯模块。因此通讯模块是实现多生物特征比对获得更加详细、更加丰富的数据比对支持的重要环节，它的存在，可以适当得缩小前端设备的空间，减少本地对比的硬件计算处理量，从而降低硬件的制备成本，并且可以通过多种连接方式获得后台的快速、详细比对支持。\n[0026] 前端设备从结构上划分，包括嵌入式中心处理主板、外围电路、外壳。嵌入式中心处理主板是前端设备的核心，负责数据运算、分析、处理工作，其核心是嵌入式微处理器，主板设有多个接口，用于连接外围电路、电源等；外围电路通常是指键盘、显示、扩展存贮设备等，都通过多个接口连接到嵌入式中心处理主板上；包括键盘和显示屏幕在内的外围电路都是能实现人与机器直接交互的载体，在物理位置上，键盘、显示屏幕都平铺式布局在外壳上；嵌入式中心处理器固定安装在外壳内。\n[0027] 所述的后台管理平台包括数据库、比对单元、日志管理单元、通信单元几部分。\n[0028] 后台管理平台，首先，它能够对前端设备进行配置和信息同步管理；其次，它能对采集到的信息进行统一管理；另外，它还负责对各种客户端发起的身份查询任务进行调度，选择合适的后端比对引擎执行查询任务并返回结果。\n[0029] 数据库，首先从规模上讲，后台管理平台的数据库较前端设备的数据库要大得多，并且前端设备的数据全部包含于后台管理平台数据库中，即前端设备数据库为后台管理平台数据库的子集。其次，数据库自身是一个动态更新的结构，随着多生物特征采集比对验证的进行，数据库数据将不断增加和丰富，而且后台管理平台的数据库与前端设备的数据更新同步，在前端设备发出远程比对验证时，后台管理平台的数据库也进行同步数据更新。因此从双重意义上讲，后台管理平台的数据库数据量永远包含前端设备数据库数据，并且是最新最全的数据库。\n[0030] 日志管理单元，其功能有两方面，其一是对后台管理平台数据库数据的更新和丰富，其二是对数据进行统一管理、同步管理，完成前端设备发出远程比对请求时的数据查询管理工作。其有效工作是提高远程比对效率，对保证多生物特征验证顺利工作具有重要的意义，并且对科学管理庞大的数据库具有重要技术支持作用。\n[0031] 比对模块，其功能主要是完成前端设备发出的远程比对请求，其工作过程与前端设备的本地比对相似。但，完成比对时，又对比对结果进行综合分析，对于多种生物特征比对出现的本地特征比对不符、远程符合，本地比对不符、远程比对不符以及本地比对部分相符、远程比对增加相符特征结果进行分析，根据具体分析算法，给出具体比对结果以及处理建议，返回前端设备显示模块输出。\n[0032] 通讯单元，是与前端设备的通讯模块建立直接通讯联系，进行数据交互。是后台管理平台实现对前端设备技术支持的必由通道。其支持方式具有多样性，支持USB、WiFi、3G等多种连接方式。\n[0033] 本实用新型的有益效果是：多生物特征解决方案的潜在好处是能延伸到人体进入控制区域从而获取敏感数据，这样，就能使生物特征识别系统更安全，入侵者用人造物或模仿品来同时骗过多生物特征基本上是不可能的，而个人在某项特征不便时亦可灵活调换。\n多生物特征采集比对设备的体积较小，质量较轻，并且其外观设计紧凑，便于携带，可手持、车载等。设备的数据存储空间不小于8G，可存储大量的数据，前端设备可存储大量数据，同时后台管理平台空间更大，可不限量存储更新数据，其空间和数据规模更大。此外，设备采取了授权更新的方式，非授权人无法对设备数据进行修改、删除、获取等操作，因此数据的安全有保障。前端设备与后台支持平台间的交互方式多样，支持信息有线和无线交互，连接灵活。设备的稳定性高，能够长时间运行。实现每一个具体的功能所需按键操作次数不超过3次，操作简便。此外，可扩展、可集成性强，应用场合广，广泛推广潜力巨大。\n具体实施方式\n附图说明\n[0034] 图1为便携式多生物特征采集验证设备组成示意图。\n[0035] 图2为前端设备组成示意图。\n[0036] 图3为后台管理平台组成示意图。\n[0037] 图4为特征信息采集模块组成示意图。\n[0038] 图5为特征信息处理模块组成示意图。\n[0039] 图6为便携式多生物特征采集验证设备采集、比对工作流程图。\n[0040] 图7为便携式多生物特征采集验证设备多特征比对结果融合工作流程图。\n[0041] 其中，1、便携式多生物特征采集验证设备，\n[0042] 11、前端设备，\n[0043] 12、后台支持平台，\n[0044] 111、嵌入式中心处理板，\n[0045] 112、外围电路，\n[0046] 113、外壳，\n[0047] 101、特征信息采集模块，\n[0048] 102、特征信息处理模块，\n[0049] 103、数据库，\n[0050] 104、存管模块，\n[0051] 105、比对模块，\n[0052] 106、显示模块，\n[0053] 107、通讯模块，\n[0054] 201、数据库，\n[0055] 202、比对单元，\n[0056] 203、日志管理单元，\n[0057] 204、通信单元，\n[0058] 1011、指纹信息采集子模块，\n[0059] 1012、人脸信息采集子模块，\n[0060] 1013、笔迹信息采集子模块，\n[0061] 1014、二代证信息采集子模块，\n[0062] 1015、键盘输入子模块，\n[0063] 1021、指纹信息处理子模块，\n[0064] 1022、人脸信息处理子模块，\n[0065] 1023、笔迹信息处理子模块，\n[0066] 1024、二代证信息处理子模块，\n[0067] 1025、键盘输入信息处理子模块\n[0068] 实施例一\n[0069] 附图1所示，一种便携式多生物特征采集验证设备组成示意图。一种便携式多生物特征采集验证设备(1)主要由前端设备(11)和后台管理平台(12)两部分组成。前端设备(11)是便携式生物特征采集、识别装置，采集如指纹、人脸、密码、证件信息等特征信息，并对采集信息进行预处理，同时又能进行本地识别、比对，其体积小、质量轻。后台管理平台(12)是前端设备(11)的有利支持，存储有海量数据，可供前端设备查询、比对，将查询比对结果返回给前端设备(11)，同时又能更新数据。前端设备(11)和后台管理平台(12)间的数据交互通过无线、有线通信方式实现，通信方式支持USB、LAN、WIFI、3G等多种方式。\n[0070] 附图2所示，前端设备的构成示意图。前端设备(11)从功能上划分，包括特征信息采集模块(101)、特征信息处理模块(102)、数据库(103)、存管模块(104)、比对模块(105)、显示模块(106)、通讯模块(107)。\n[0071] 特征信息采集模块(101)，其功能是采集不同的生物特征信息及其他身份信息。如附图4所示，特征信息采集模块(101)包括指纹信息采集子模块(1011)，用于采集指纹特征信息；人脸信息采集子模块(1012)，用于采集人脸特征信息，采用摄像头拍照获取人脸图像；笔迹信息采集子模块(1013)，采集笔迹特征信息，主要是通过扫描或拍摄的方式获取笔迹特征信息；二代证信息采集子模块(1014)，采用而正证读取装置，采集二代证内部信息和证件表面记录信息；键盘输入子模块(1015)，通过键盘输入密码等设置的数据信息。\n[0072] 特征信息处理模块(102)，其功能是将特征信息采集模块采集到的特征信息进行预处理，针对不同的特征信息，依据相应特征提取方法进行特征的提取。如附图5所示，特征信息处理模块(102)包括指纹信息处理子模块(1021)，对指纹信息采集子模块(1011)采集到的指纹信息进行预处理，提取指纹特征信息；人脸信息处理子模块(1022)，对人脸信息采集子模块(1012)采集到的人脸图像进行预处理，提取人脸特征信息；笔迹信息处理子模块(1023)，对笔迹信息采集子模块(1013)采集到的笔迹信息进行预处理，提取笔迹特征信息；二代证信息处理子模块(1024)，对二代证信息采集子模块(1014)采集到的二代证信息进行预处理，分卡内和卡表面信息整理；键盘输入信息处理子模块(1025)，对通过键盘输入子模块(1015)输入的信息进行预处理。\n[0073] 数据库(103)，存储有大量人员身份、特征及其他验证信息，在进行生物特征比对时由数据库(103)中查询和调取。\n[0074] 存管模块(104)，对处理的生物特征信息进行存储、管理。对采集到的生物特征信息进行统一管理，在进行比对过程中，发现有相符结果时，进行更新，不断完善数据库内容，并进行同步管理，在不断进行的生物特征采集和验证过程中，根据更新的数据内容进行同步比对验证，另外，还能在事后进行查询和调取。\n[0075] 比对模块(105)，进行本地和远程比对，将采集到的特征信息，与前端设备中已存储的数据进行比对，如果比对发现有符合的结果，将结果显示模块显示，同时进行报警提示，如果本地比对发现没有符合的结果，将比对请求发给后台管理平台进行更大范围的搜索比对。比对无论有无符合结果出现，比对结果都送显示模块显示。\n[0076] 显示模块(106)，显示比对验证结果和报警提示信息。显示模块(106)主要是用于本地比对和远程比对结果的输出，比对结果无危险相符信息结果时，不需要特别的显示输出，可以直接放行被检测目标，节约比对验证的时间；在出现比对危险信息结果相符情况下，无论本地相符还是本地不相符后的远程比对相符，都将输出比对结果，显示在显示模块上，同时发出报警提示，提示操作人员进行及时处理，防止危险状况发生。另外，显示模块(106)还带有触摸输入功能。\n[0077] 通讯模块(107)，与后台管理平台(12)建立信息交互，发送比对请求和接收比对返回结果。\n[0078] 前端设备(11)从结构上划分，包括嵌入式中心处理主板(111)、外围电路(112)、外壳(113)。嵌入式中心处理主板(111)是前端设备(11)的核心，负责数据运算、分析、处理工作，其核心是嵌入式微处理器，采用DM6446Y为核心的硬件平台，主板(11)上设有多个接口，用于连接外围电路(112)、电源等；外围电路(112)通常是指键盘、显示、扩展存贮设备等，都通过多个接口连接到嵌入式中心处理主板(111)上；包括键盘和显示屏幕在内的外围电路(112)都是能实现人与机器直接交互的载体，在物理位置上，键盘、显示屏幕都平铺式布局在外壳上(113)；嵌入式中心处理器主板(111)固定安装在外壳(113)内。\n[0079] 所述的后台管理平台(12)包括数据库(201)、比对单元(202)、日志管理单元(203)、通信单元(204)几部分。\n[0080] 后台管理平台(12)，首先，它能够对前端设备(11)进行配置和信息同步；其次，它能对采集到的信息进行统一管理；另外，它还负责对发起的身份查询任务进行调度，选择合适的后端比对引擎执行查询任务并返回结果。\n[0081] 数据库(201)，首先从规模上讲，后台管理平台(12)的数据库(201)较前端设备(11)的数据库(103)要大得多，并且前端设备(11)的数据全部包含于后台管理平台(12)数据库(201)中，即前端设备(11)数据库(103)为后台管理平台(12)数据库(201)的子集。其次，数据库(201)自身是一个动态更新的结构，随着多生物特征采集比对验证的进行，数据库(201)数据将不断增加和丰富，而且后台管理平台(12)的数据库(201)与前端设备(11)的数据更新同步，在前端设备(11)发出远程比对验证时，后台管理平台(12)的数据库(201)也进行同步数据更新。\n[0082] 日志管理单元(202)，其功能有两方面，其一是对后台管理平台(12)数据库(201)数据的更新和丰富，其二是对数据进行统一管理、同步管理，完成前端设备(11)发出远程比对请求时的数据查询管理工作。\n[0083] 比对模块(203)，其功能主要是完成前端设备(11)发出的远程比对请求，其工作过程与前端设备(11)的本地比对相似，同时，它还融入了多特征比对结果综合分析算法，对多种比对结果进行具体分析，给出处理建议，返回给前端设备(11)。\n[0084] 通讯单元(204)，与前端设备(11)的通讯模块(107)建立直接通讯联系，进行数据交互，接收来自前端设备(11)通讯模块(107)发送来的远程比对请求，采集的特征信息数据以及将后台管理平台(12)比对模块(203)比对结果返回给前端设备(11)的通讯模块(107)，是后台管理平台(12)实现对前端设备(11)技术支持的必由通道。其支持方式有USB、WiFi、3G等多种连接方式。\n[0085] 图6所示，便携式多生物特征采集验证设备采集、比对工作流程图。可以概括工作过程为：前端设备(11)的特征信息采集模块(101)采集被监测目标相关特征信息，采集的特征信息经特征信息处理模块(102)进行预处理，按照相应的算法进行质量判断、压缩处理，直至进行特征的提取，处理后的生物特征信息进行本地数据暂存管理，将提取的特征信息与前端设备(11)数据库(103)中信息进行比对，比对的重点工作是相关证件和录入的合法信息的验证，以及危险信息的比对，判断危险信息比对是否有符合情况，如果没有符合信息结果，前端设备(11)向后台管理平台(12)发出远程比对申请，从后台管理平台(12)数据库(201)中查询有无危险信息相符结果，同时将比对结果进行记录，在出现危险警示情况下，进行数据库(201)的数据更新，并将比对结果返回前端设备进行显示，发出报警提示和处理建议。\n[0086] 图7为便携式多生物特征采集验证设备多特征比对结果融合工作流程图。其核心工作是对多生物特征比对结果的综合分析、处理，可概括为：出现本地比对结果加远程比对结果有危险信息相符时，将结果进行汇总，按采集的全部生物特征相符时，直接进行数据库数据的更新，同时将比对结果返回显示模块(106)；全部比对结果不相符，说明被检测目标为安全，直接输出合法通过结果，并放行，一般情况下，被检测目标为安全目标时，输出的通过提示采用简捷形式提示，可大大节约通过时间，节约时间、人力和物力成本；在出现本地结果与远程结果差异时，即远程比对不符结果多于本地比对时，此时根据相符的生物特征种类，进行具体判断，例如人脸、指纹等信息相符时，归为危险目标，进行数据库(201)的更新，并将结果返回前端设备显示，发出报警提示，给出处理建议，防止进一步危险状况的发生。