指紋識(shí)別在普通話考試系統(tǒng)中的應(yīng)用

夏文忠

摘 要：指紋識(shí)別相關(guān)技術(shù)的成熟推動(dòng)了指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，本文就普通話考試系統(tǒng)中難于驗(yàn)證身份的問題，采用指紋和面部識(shí)別技術(shù)，給出一種指紋識(shí)別的具體應(yīng)用，有效解決了普通話機(jī)測的身份識(shí)別問題，大大提高了普通話機(jī)測的驗(yàn)證速度，是一種有效解決普通話機(jī)測身份識(shí)別的解決方案。

關(guān)鍵詞： 指紋識(shí)別；防作弊；機(jī)測

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）17-0169-02

Application of Fingerprint Identification in the Test System of Mandarin

XIA WEN-Zhong

（Zhaotong University， Zhaotong 657000，China）

Abstract： Fingerprint identification technology of mature and promote the application of fingerprint identification technology， in this paper， the mandarin is difficult to verify the identity of problems in the examination system， fingerprint and face recognition technology， given a concrete application of fingerprint identification， effectively solve the identification problem of ordinary telephone survey， greatly improving the ordinary telephone， the speed of verification test is an effective solution to ordinary telephone identification solution.

Key words： Fingerprint identification； Anti-cheating； Machine test

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，語音識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，普通話考試已全部采用計(jì)算機(jī)測試。計(jì)算機(jī)測試極大的降低了普通話考試測評(píng)員的工作強(qiáng)度，但在測試過程中，身份識(shí)別也變得極為重要。如在機(jī)器測試過程中，機(jī)器測評(píng)人員不能很好的識(shí)別考生信息，將會(huì)造成考生替考、代考現(xiàn)象的發(fā)生。傳統(tǒng)的身份識(shí)別方式是考試組織方自己制作準(zhǔn)考證，要求考生攜帶準(zhǔn)考證和個(gè)人居民身份證參加考試。在考試過程中，要求監(jiān)考人員憑個(gè)人感知判斷考生身份信息，這個(gè)識(shí)別考生信息的過程給考試帶來了很大的困難。

基于指紋識(shí)別的考試系統(tǒng)有效的解決了身份識(shí)別帶來的困難，可以采用考生考試前提取考生指紋，考試前考生只需錄入自己剛采集的指紋即可進(jìn)行考試系統(tǒng)登錄，試卷抽取等工作，有效的解決了考生身份識(shí)別的問題，為防止考生作弊提出一種行之有效的解決方案。

1 指紋識(shí)別技術(shù)簡介

指紋[1]，是每個(gè)人與生俱來的唯一的、終身不變的和方便的一種生物特征。它是指人的手指末端下面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn)，稱為指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)。每個(gè)人的十個(gè)手指即有十種不同的指紋，在全世界范圍內(nèi)，兩個(gè)人的指紋相同的概率趨近于0，所以可以用作唯一識(shí)別個(gè)人身份的一種生物特征碼。

由此便產(chǎn)生了指紋識(shí)別技術(shù)，指紋識(shí)別即指通過比較不同的指紋特征點(diǎn)來進(jìn)行指紋鑒別判斷。指紋識(shí)別涉及圖像識(shí)別、模式識(shí)別[2]、計(jì)算機(jī)視覺[3]、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、小波分析等眾多學(xué)科。指紋識(shí)別技術(shù)的基本原理是：首先根據(jù)指紋的全局特征，比如弓形，漩渦形，右旋，左旋等形狀特征，進(jìn)行初步分類。在此基礎(chǔ)之上分析研究指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)。細(xì)節(jié)特征點(diǎn)是指紋紋線上的端點(diǎn)、分叉以及轉(zhuǎn)折點(diǎn)[4]。指紋識(shí)別技術(shù)即通過相應(yīng)的算法自動(dòng)提取經(jīng)過預(yù)處理后的指紋圖像的全局特征和細(xì)節(jié)特征點(diǎn)并保存進(jìn)數(shù)據(jù)庫，識(shí)別時(shí)使用指紋采集器采集指紋，之后進(jìn)行圖像預(yù)處理，再將其與數(shù)據(jù)庫中的模板配準(zhǔn)在同一坐標(biāo)系下，對(duì)比由上述細(xì)節(jié)特征點(diǎn)組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是指紋模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過其擬合與否判斷是否為同一指紋[5]。若判斷為同一指紋則允許正常登錄考試系統(tǒng)，繼而進(jìn)行正常的考試。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 指紋考試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

指紋識(shí)別考試系統(tǒng)因在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)完成，考試機(jī)器采用科大訊飛的考試軟件，因數(shù)據(jù)量較大，故采用C/S的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。后臺(tái)數(shù)據(jù)采用開源的Mysql數(shù)據(jù)庫作數(shù)據(jù)后臺(tái)支撐處理。系統(tǒng)由考生報(bào)名模塊、考試信息設(shè)置模塊、指紋識(shí)別模塊、身份證與面部識(shí)別模塊、生成隨機(jī)座位號(hào)等五個(gè)模塊組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 考生報(bào)名模塊和身份證與照片面部識(shí)別模塊

考生報(bào)名模塊實(shí)現(xiàn)考生考試報(bào)名與基本信息采集與維護(hù)管理，考生通過學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)報(bào)名，教務(wù)管理系統(tǒng)管理員把考生報(bào)名考生基本信息導(dǎo)出后，調(diào)整為普通話考試系統(tǒng)需要的格式后導(dǎo)入普通話考試系統(tǒng)。在考試時(shí)，考生通過報(bào)名時(shí)的序號(hào)再錄入指紋信息、采集照片信息，在進(jìn)行照片采集的同時(shí)使用二代身份證讀卡器識(shí)別身份證中的照片，然后與現(xiàn)場采集的照片進(jìn)行圖像比對(duì)，從而確定考生身份。該模塊主要硬件有指紋識(shí)別儀、二代身份證識(shí)別器和照片采集設(shè)備組成。表1是用戶信息表的關(guān)鍵字段。

考生報(bào)名模塊在錄入考生基本信息的同時(shí)，進(jìn)行考生照片的采集與照片比對(duì)操作，通過二代身份證讀卡器讀取考生身份證基本信息，同時(shí)拍攝考生照片進(jìn)行比對(duì)，以確定考生信息。完成考生信息辨別后，錄入考生指紋和考生照片信息，隨機(jī)抽取考生座位機(jī)號(hào)。

3.2 指紋識(shí)別模塊

考試前現(xiàn)場錄入考生指紋信息和考生照片，生成指紋信息后存入指紋信息庫，當(dāng)考生完成考試準(zhǔn)備后進(jìn)入考試機(jī)房，并按指定的考試機(jī)位號(hào)對(duì)號(hào)入座，考生再次錄入指紋信息，比對(duì)入場前錄入的指紋信息，如比對(duì)成功，則正常登錄系統(tǒng)，當(dāng)所有機(jī)器正常登錄后，監(jiān)考老師發(fā)布開考指令，如某考生指紋比對(duì)不成功，則終止其考試。指紋采集設(shè)備需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，通過廠家提供的SDK進(jìn)行二次開發(fā)，從而完成指紋信息的錄入與驗(yàn)證工作。指紋識(shí)別模塊程序軟件的系統(tǒng)流程如圖2所示。

3.3 其它功能模塊

指紋識(shí)別系統(tǒng)中，指紋識(shí)別模塊是核心，其它模塊是輔助?？忌畔⒛K、試卷管理模塊和生成隨機(jī)座位號(hào)模塊是為指紋識(shí)別模塊服務(wù)的子模塊，采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)表來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、識(shí)別考生身份信息，通過指紋識(shí)別來確定考生的考試身份的唯一性。以16個(gè)考試機(jī)位為例，考生在錄入指紋和采集照片時(shí)，從中隨機(jī)抽取一個(gè)機(jī)位號(hào)進(jìn)行考試準(zhǔn)備，第二個(gè)考生則在剩下的15個(gè)機(jī)位中抽取一個(gè)機(jī)位號(hào)進(jìn)行考試準(zhǔn)備，第三個(gè)考生在剩下的14個(gè)機(jī)位號(hào)中抽取一個(gè)機(jī)位號(hào)進(jìn)行考試準(zhǔn)備，依次類推，直接最后一個(gè)考生獲得機(jī)位號(hào)，完成一個(gè)批次的考生。

4 系統(tǒng)驗(yàn)證

本系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)學(xué)期，4000人左右的考試，替考、代替全部正常檢出，座位號(hào)打印符合設(shè)置規(guī)則，平均指紋處理時(shí)間小于0.04秒，拒真率小于等于0.01%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語

使用指紋識(shí)別和照片信息識(shí)別的普通話考試系統(tǒng)，極大的方便了普通話考試的組織、實(shí)施。讓監(jiān)考老師可以輕松識(shí)別替考者，進(jìn)一步減少了作弊行為。經(jīng)過測試使用，系統(tǒng)性能良好，符合設(shè)計(jì)要求，可推廣到其它計(jì)算機(jī)機(jī)房考試系統(tǒng)當(dāng)中。

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