指紋識(shí)別技術(shù)與GDLIS的整合探析

曲靖師范學(xué)院圖書館 聶建國(guó)

GDLIS以功能全面、價(jià)格低廉、升級(jí)維護(hù)快速等特點(diǎn)，備受許多高校圖書館的青睞。以云南省高校為例，目前云南省有各類高校60余所，使用GDLIS的就有48所。在GDLIS的讀者管理中，與讀者身份關(guān)聯(lián)的是一個(gè)一維或二維的數(shù)字條碼，同時(shí)采用讀者“照片+條碼+密碼”的證卡人工識(shí)別模式，這種識(shí)別模式在圖書館管理中極易帶來(lái)“認(rèn)物不認(rèn)人”的麻煩，阻礙了圖書館工作的正常開(kāi)展。指紋作為人體一種唯一的、難以模仿的生物特征，具有安全性高、防偽、防盜能力強(qiáng)，驗(yàn)證速度快[1-2]等優(yōu)點(diǎn)，可以用來(lái)準(zhǔn)確、快速地鑒定個(gè)人身份?；诖耍疚膶⒅讣y技術(shù)嵌入GDLIS的功能模塊中，實(shí)現(xiàn)GDLIS功能的最優(yōu)化，有效解決了“認(rèn)物不認(rèn)人”的問(wèn)題，提高了工作效率和服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)一步提高讀者的安全等級(jí)和圖書館的現(xiàn)代化管理水平。

1.GDLIS功能模塊簡(jiǎn)介

GDLIS采用TCP/IP協(xié)議和C/S、B/S模式在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，.XP版本主要要采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，.NET版本在.XP的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)，主要采用oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)分為文獻(xiàn)管理系統(tǒng)和電子閱覽室管理系統(tǒng)兩部分，其中，文獻(xiàn)管理系統(tǒng)包含采購(gòu)編目、流通控制、期刊管理、閱覽室等9個(gè)功能模塊（如圖1示）。

在這些功能模塊中，流通控制、期刊管理及閱覽室模塊因涉及讀者與圖書館的業(yè)務(wù)辦理，跟讀者關(guān)聯(lián)最大，而采購(gòu)編目、典藏管理、資源管理、情報(bào)檢索、系統(tǒng)管理及系統(tǒng)控制主要與圖書館管理有關(guān)，與圖書館員關(guān)聯(lián)；讀者可以通過(guò)電子閱覽室檢索網(wǎng)絡(luò)信息、學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程等，該系統(tǒng)也與讀者息息相關(guān)。在流通控制模塊內(nèi)的借還、讀者、查詢、預(yù)約等子模塊以及期刊管理內(nèi)的借還子模塊均與讀者管理關(guān)聯(lián)。在GDLIS的讀者數(shù)據(jù)庫(kù)中，與讀者身份關(guān)聯(lián)的是一個(gè)一維或二維的數(shù)字條碼，該條碼與讀者借閱證上的條碼完全相同，讀者在圖書館辦理相關(guān)業(yè)務(wù)時(shí)，只需在借閱終端上掃描該條碼就能從讀者數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取讀者相關(guān)信息，如：讀者姓名、所在學(xué)院、級(jí)別等信息。讀者識(shí)別主要采用“讀者照片+讀者條碼+密碼”的人工識(shí)別模式。

2.指紋識(shí)別技術(shù)嵌入GDLIS的構(gòu)想

在現(xiàn)行的圖書館管理系統(tǒng)中，大都使用條形碼技術(shù)對(duì)讀者進(jìn)行管理，而對(duì)讀者的身份識(shí)別則仍使用傳統(tǒng)的人工識(shí)別模式[3]。對(duì)于GDLIS來(lái)說(shuō)，仍然如此。系統(tǒng)中與讀者身份關(guān)聯(lián)的是一個(gè)一維或二維的數(shù)字條碼，采取“讀者照片+讀者條碼+密碼”的人工識(shí)別模式。讀者照片主要與拍照時(shí)間、拍照環(huán)境、拍攝質(zhì)量以及讀者是否化妝等因素有關(guān)，而且，識(shí)別讀者身份時(shí)，主要靠圖書館員核對(duì)讀者借閱證上的照片與終端內(nèi)顯示的照片是否一致，極易形成“認(rèn)物不認(rèn)人”；讀者條碼中的數(shù)字通常是讀者的學(xué)號(hào)，學(xué)號(hào)屬于連續(xù)號(hào)碼，極易被推斷和泄露；部分高校圖書館在讀者借閱證剛發(fā)放時(shí)，為方便讀者記憶，讀者的初始密碼與讀者條碼是一致的，需要讀者拿到借閱證后盡快修改。筆者在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，許多讀者在借閱證使用很長(zhǎng)時(shí)間未修改；讀者易忘記密碼；部分讀者借閱證混用，甚至密碼彼此都熟悉；傳統(tǒng)的“回避法”、“遮擋法”，在實(shí)際工作中存在一定難度。在密碼輸入過(guò)程中，讀者一般不會(huì)要求館員活其他讀者回避[4]。這些情形均會(huì)導(dǎo)致讀者密碼外泄。此外，讀者借閱證也極易忘帶、遺失；高校擴(kuò)招，在校學(xué)生數(shù)量急劇增加，圖書館員工作負(fù)擔(dān)較重，使得讀者身份識(shí)別工作變得越來(lái)越困難。以上問(wèn)題，最終會(huì)導(dǎo)致讀者權(quán)益受到侵害、圖書館財(cái)產(chǎn)受到損失等問(wèn)題，給圖書館管理工作帶來(lái)極大不便。人體指紋具有唯一性、難以模仿的生物特征，尤其，手指不易出現(xiàn)忘帶甚至丟失的現(xiàn)象。另外，指紋安全性高，防偽、防盜能力強(qiáng)，驗(yàn)證速度快，可以用來(lái)準(zhǔn)確、快速地定位個(gè)人身份?；诖耍P者提出，如果將讀者指紋與圖書館管理系統(tǒng)中的一維或二維的數(shù)字條碼關(guān)聯(lián)起來(lái)，利用指紋驗(yàn)證的優(yōu)點(diǎn)，將讀者指紋嵌入GDLIS中，用讀者指紋代替系統(tǒng)內(nèi)的讀者條碼，既可以有效地避開(kāi)GDLIS讀者管理的缺點(diǎn)，減輕、簡(jiǎn)化圖書館工作人員驗(yàn)證工作，提高工作效率，同時(shí)，還可以進(jìn)一步完善GDLIS的功能，進(jìn)而更有效地保障讀者數(shù)據(jù)的安全和圖書館財(cái)產(chǎn)安全。

3.指紋識(shí)別技術(shù)嵌入GDLIS的實(shí)現(xiàn)

對(duì)圖書館來(lái)說(shuō)，GDLIS已經(jīng)存在，所以，要實(shí)現(xiàn)指紋技術(shù)與GDLIS的整合應(yīng)用（如圖2[5]示），必須解決以下關(guān)鍵問(wèn)題。

3.1 建立讀者指紋數(shù)據(jù)庫(kù)

建立讀者指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括讀者指紋圖像采集、處理、保存和讀取四個(gè)過(guò)程。讀者指紋信息屬于個(gè)人隱私，為保障讀者指紋信息的安全，必須由學(xué)校的專門部門進(jìn)行采集與管理。一枚指紋的存儲(chǔ)大小僅為3~15KB，采集讀者指紋時(shí)，盡量采集兩枚以上指紋，最好分左右手進(jìn)行采集，避免系統(tǒng)識(shí)別時(shí)出錯(cuò)，給讀者帶來(lái)不必要的麻煩。采集讀者指紋的設(shè)備較多，市場(chǎng)上常見(jiàn)的有光學(xué)和硅晶體采集器兩種，購(gòu)買指紋識(shí)別器，要優(yōu)先考慮高識(shí)別率、低價(jià)格和緊湊體積等三個(gè)因素[6]。采集到的指紋需要進(jìn)行去噪處理，使之更清晰，以便增強(qiáng)指紋識(shí)別儀對(duì)其的識(shí)別靈敏度。還需對(duì)指紋圖像二值化，其目的是減少圖像所占的存儲(chǔ)空間，同時(shí)減少圖像識(shí)別過(guò)程中的干擾。指紋圖像處理結(jié)束后，可利用MATLAB將指紋圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)值型的數(shù)據(jù)，直接存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

因?yàn)椴杉降闹讣y是一個(gè)圖像，經(jīng)處理后仍為改變其屬性，而在GDLIS中，用于識(shí)別讀者身份的是一個(gè)一維或二維條碼數(shù)字，系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別圖像信息。所以，進(jìn)行指紋識(shí)別時(shí)，必須將讀者指紋圖像轉(zhuǎn)為數(shù)值型數(shù)據(jù)。將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)值型數(shù)據(jù)，可用MATLAB來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如：一枚指紋圖像經(jīng)MATLAB轉(zhuǎn)換后，得到一個(gè)矩陣，通過(guò)矩陣就可算出指紋圖像對(duì)應(yīng)的數(shù)值[7]，該數(shù)值就可以代替讀者條碼直接寫入GDLIS中。在進(jìn)行指紋比對(duì)時(shí)，讀者不用事先聲明自己的身份，可直接在指紋識(shí)別儀上掃描指紋，系統(tǒng)提取當(dāng)前指紋特征值后與數(shù)據(jù)庫(kù)中指紋模板進(jìn)行比對(duì)，若找到匹配的指紋特征，則GDLIS輸出該學(xué)生的姓名和學(xué)號(hào)等信息，否則輸出錯(cuò)誤提示信息[8]。

圖1 GDLIS功能模塊

圖2 GDLIS嵌入指紋技術(shù)

進(jìn)行指紋識(shí)別，多采用1：N識(shí)別模式，該模式可實(shí)現(xiàn)在大量的指紋數(shù)據(jù)中快速搜索、比對(duì)、識(shí)別，其速度可達(dá)每秒數(shù)千枚。不過(guò)，1：N的算法雖然速度較快，但易受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、比對(duì)指紋數(shù)量等因素影響。所以，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和指紋數(shù)量仍然是指紋識(shí)別速度的瓶頸。對(duì)此，孟立輝[9]提出，可采用最大類間方差法來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行分割處理，該方法具有最小的錯(cuò)分概率，并且獲取的最佳閾值使得目標(biāo)和背景之間的分離性最好，從而明顯提高了指紋圖像的分割效果和識(shí)別效率。

3.2 讀者數(shù)據(jù)問(wèn)題

指紋經(jīng)采集、處理、轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)在讀者指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)中讀者的姓名、性別、院系、學(xué)號(hào)應(yīng)與GDLIS中讀者數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)信息完全對(duì)應(yīng)起來(lái)。尤其需要注意的是，經(jīng)MATLAB轉(zhuǎn)換并計(jì)算出的指紋數(shù)值一定要與GDLIS中讀者數(shù)據(jù)庫(kù)的“讀者借閱證號(hào)（條形碼）”對(duì)應(yīng)起來(lái)，形成嵌入的連接標(biāo)識(shí)。這樣，該數(shù)值就形成了兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間連接的橋梁，這也是開(kāi)發(fā)第三方接口程序的依據(jù)和關(guān)鍵。此外，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接后，必須注意系統(tǒng)內(nèi)原有讀者數(shù)據(jù)和新讀者數(shù)據(jù)的管理。對(duì)于讀者原數(shù)據(jù)，如有變動(dòng)，例如，讀者因某種原因改變已登記的指紋信息，則可在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)修改即可；主要是因新生或新進(jìn)教師產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)，需要盡快為他們采集指紋和照片，并在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)生成相關(guān)讀者數(shù)據(jù)，以方便新讀者到圖書館辦理相關(guān)業(yè)務(wù)。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)接口程序[10]

接口程序是讀者指紋嵌入GDLIS的關(guān)鍵。文中提到，讀者指紋圖像經(jīng)MATLAB處理后得出的指紋數(shù)值是兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)間連接的橋梁和統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，所以，在研發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的第三方接口程序（ThirdSeverice.exe）時(shí)，應(yīng)充分利用這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，做好數(shù)據(jù)接口程序的研發(fā)。第三方接口程序可聘請(qǐng)GDLIS的開(kāi)發(fā)商北京金沙匯科技有限公司進(jìn)行研發(fā)，這樣做可以讓研發(fā)方快速掌握?qǐng)D書館嵌入讀者指紋的目的和意圖。建議在建立讀者指紋數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)就聘請(qǐng)北京金沙匯科技有限公司的研發(fā)人員參與，讓其明確圖書館的意圖，進(jìn)而快速、準(zhǔn)確地研發(fā)出該接口程序。

3.4 嵌入讀者指紋后的GDLIS調(diào)試與維護(hù)

GDLIS嵌入讀者指紋后，需要對(duì)系統(tǒng)作出調(diào)試與維護(hù)。為進(jìn)一步完成系統(tǒng)的調(diào)試工作，圖書館需要在各借閱窗口、電子閱覽室等管理終端安裝指紋識(shí)別儀，因此，各種軟件、硬件的安裝及調(diào)試成為系統(tǒng)能否正常運(yùn)作的關(guān)鍵。需要特別注意的是，雖然GDLIS的文獻(xiàn)管理系統(tǒng)采用了oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，但是電子閱覽室管理系統(tǒng)仍然采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，所以，在嵌入讀者指紋、建立指紋數(shù)據(jù)庫(kù)以及進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，必須考慮到這個(gè)特殊性。系統(tǒng)調(diào)試完畢，能正常運(yùn)作后，系統(tǒng)維護(hù)成為系統(tǒng)運(yùn)用的重心工作，尤其系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)工作更是系統(tǒng)正常運(yùn)作的重中之重。所以，培養(yǎng)一支具備高素質(zhì)計(jì)算機(jī)人才隊(duì)伍是系統(tǒng)軟、硬件維護(hù)的需要，更是圖書館工作能否正常開(kāi)展的根本。

隨著指紋識(shí)別技術(shù)的日趨成熟，指紋識(shí)別將成為安全、省時(shí)、可靠的身份認(rèn)證方式。2011年10月29日，十一屆全國(guó)人大常委會(huì)第二十三次會(huì)議表決通過(guò)了《關(guān)于修改居民身份證法的決定》，修改后的居民身份證法規(guī)定，公民申請(qǐng)領(lǐng)取、換領(lǐng)、補(bǔ)領(lǐng)身份證，應(yīng)登記指紋信息[11]。該法案的修改很大程度上促進(jìn)了指紋的民用化和普遍化。將指紋技術(shù)嵌入圖書館GDLIS中，實(shí)現(xiàn)與圖書館GDLIS的有機(jī)整合，并應(yīng)用到圖書館日常業(yè)務(wù)管理和數(shù)字圖書館建設(shè)中，是圖書館管理工作的一種積極、有效的嘗試與探索，必定會(huì)大大提高讀者的安全級(jí)別，實(shí)現(xiàn)圖書館計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)功能的最優(yōu)化，同時(shí)，也將給未來(lái)數(shù)字圖書館的建設(shè)帶來(lái)質(zhì)的飛躍。

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