指纹自动识别技术在教育领域的应用
王福奇、朱文龙、徐睿、刘丽敏、胡庆庆、王迎军
（中国科学院 中科软件集团 100080）

一、 前言
在我国第一个提到用指纹鉴别个人身份的是唐代作家贾公彦，表明中国从唐朝或更早就使用指纹鉴别个人身份。在文物中更有大量例子可以证明这一点。使用指纹来鉴别个人身份，必须对指纹进行识别。指纹识别有两种办法，就是人工识别和自动识别。指纹识别最早应用在刑侦领域，目前最成熟的应用也在刑侦领域。指纹具有人人不同、终生不变的特点，可以很好地解决个人身份验证的问题。
指纹识别无论是人工识别还是自动识别都是按照右图标记出来的特征进行的，指纹中心点、纹型、三角点、纹线、特征点（包括分叉点和端点），只是方法和精度不同而已。随着信息技术的快速发展，指纹自动识别技术的水平也在迅速提高，在公安刑侦领域几十年的应用表明：指纹自动识别技术已经相当成熟。我国也已经准备在某些领域大范围应用指纹，所以国家有关部门已开始制定相应的国家标准。
北京中科软件集团有限公司凭借多年在自动识别领域的技术积累和成功应用，成为这个工作组成员之一，最近一段时间内，我们利用指纹自动识别技术和产品在教育领域也做了大量有益的探索工作，下面与大家交流一下。

二、 技术分析
指纹自动识别技术是从20世纪60年代，在计算机技术比较发达的国家开始的，从最早的半自动识别过程发展而来的。半自动识别过程是指在采集到的指纹图像基础上，由人工修正计算机提取的指纹特征，保证指纹特征数据的正确性和完整性，利用计算机运行速度快的特点，来代替人工快速完成指纹特征的查找。目前在刑侦领域，还可以看到这个过程。指纹自动识别过程没有人工来修正错误信息，所以指纹自动识别算法的开发单位一般都会有雄厚的软件开发力量，尤其需要在自动识别技术方面具有雄厚的技术基础。在指纹技术方面还需要指纹学家的指导，才有可能完成一套优秀的指纹自动识别算法。北京中科软件集团有限公司有雄厚的软件技术力量，是国际自动识别协会和中国自动识别协会的会员单位，在著名指纹学家的指导下，完成了具有自主知识产权的指纹自动识别算法，经过测试误识率小于0.001%，拒识率小于0.01%。也设计了适合多种应用的产品和系统。
三、 在教育领域的应用
生物特征包括面相、指纹、掌纹、骨骼、声音、虹膜和DNA。指纹做为自动识别首选的生物特征，具有采集方便、成本低、产品体积小、识别速度快、产品稳定性好和仿制技术难等诸多优点，已经具有广泛应用的基础。下面列出在教育领域应用的一些其他特点：
1、 随身携带，没有被忘记、丢失等弊病，指纹操作只需手指轻轻一按，简单方便。
2、 安全性好，现实生活中，一个人可以和很多人长的非常像，包括孪生子、兄弟姐妹和其他人，或者经过手术改造后非常像。指纹学家已经证明指纹与面相和遗传没有必然联系，指纹学家通过人工识别指纹，可以做到50亿人中可能有二人指纹非常像，计算机自动识别指纹也可以做到10万人以上中才会有二人指纹非常像，把面相和指纹联合起来共同来验证个人身份，基本上可以做到万无一失。
3、 指纹采集设备都具有活体检测功能，一般从温度、湿度、凸凹度、汗腺和毛细血管等人体天然形成的特点来采集指纹图像，因此伪造一枚特定的指纹是非常困难的，如果采集时有人工在旁监视，是可以做到万无一失。
4、 指纹系统相对独立并且接入简单，加入指纹接口模块时基本不修改原来的系统，更不会影响原系统的稳定性和安全性。
指纹在教育领域的具体应用可以大致分为以下几个方面：
1、 指纹准考证：我们国家目前判断学生学习的最重要的指标是考试成绩，考试时要保证考试的公平、合理，但是目前有很多考生在考试时作弊，通过找其他人替考来骗取好成绩，特别是社会化考试考生之间互相不认识，更为这种作弊提供了条件，如果在考生考试报名时同时采集相片和指纹，制作出IC卡指纹准考证，IC卡表面打印出考生考号、姓名、相片和其他信息，如果信息很多，可以打印在另外的纸上。考生在进入考场时可以人工查看考生准考证，核对相片，并采用专用设备对考生在报名时和进入考场时的指纹进行自动比对，可以有效防止替考的人进入考场，正常情况下每个考生需要5秒左右的时间检查完成。如果设备比较少，可以先让考生参加考试，在开考前或考生交卷后对有怀疑的考生单独验证指纹。考生的准考证应该保留，对通过考试录取的考生其录取学校在其报到时也可以验证指纹来确定考生身份。当然也可以用于试卷等机密文件的运输交接。
2、 校园一卡通：校园就是一个小社会，校园一卡通就是为在校园内工作、学习、生活的人提供一个便利的条件，在一卡通表面打印持卡人的信息，如姓名、住址、编号和相片等，在IC卡内保存持卡的电子信息和多个手指的指纹特征数据，这张卡可以是工作证或学生证，进入办公室、图书馆、教室地点，如果有已经建有校园网的条件，还可以到食堂、餐厅、商店等地点消费，使用指纹校园一卡通可以得到两个保证，通过指纹专用检测设备检测的就是持卡人本人，检测时自动保存检测记录，如果卡丢失或被窃，活体指纹的采集和匹配技术可以有效保证卡连带其他信息的安全，其他人无法使用，本人到指定地点重新办理一张就可以继续使用。采用指纹做校园一卡通的密码真正做到了既使用方便又安全环保。
3、 数据加解密系列：利用指纹每次按捺采集的特征都不会完全一样的特点来生成数据加解密中的密码，具有很好的加密效果，只有加密者本人或授权人，才能够使用指纹打开加密数据。对各种文档、数据、资料等需要在计算机中保存的电子信息进行加密，使得即使计算机硬件被窃，加密数据也不会失密。这一应用现成的产品有指纹数据加解密系统等。可以应用在试卷电子版等机密数据在网络传输过程中的保密。
四、 结束语
目前指纹自动识别技术和产品还有以下缺点：
1、 没有被公众广泛接受，尤其是由于历史原因，使指纹和犯罪总是联系在一 起。
2、 没有国际标准和国家标准来检测各厂商的指纹产品，产品性能良莠不齐，并且各厂商的指纹产品基本不兼容，阻碍了指纹的推广。
3、 由于刚刚开始大量应用，产品的价格还比较高。
4、 由于指纹在日常生活中可能有损伤，所以指纹应用时必须有其他备用手段。
但是应当看到，随着第二代居民身份证件中采用指纹技术，公众会逐步接受和使用指纹。中国的国家标准已经开始编写，国际标准的编写也已经准备，标准公布后，相应的检测机构也会成立，通过检测的指纹产品也一定会互相兼容。随着指纹产品的大量应用，价格会不断下降，性能会不断提高，我们相信在不久的将来，指纹自动识别技术会应用在很多领域。进出校园、教室、图书馆、办公室、考场等场所只需手指轻轻一按，就可以表明身份，在校园内不需要使用现金和菜票等替代品，使用电子货币既方便又卫生，还可以杜绝假币、假票在校园内流通，指纹校园一卡通不怕被窃和丢失，便于理财。数据保存和网络传输加密，只有指定的人才可能解开加密数据。指纹在日常生活中可能有损伤，就象身份证或者存折可能丢失一样，但是每人都有十个指纹，就算会一起损伤，还有其他备用手段来保证完成所需要的操作。
中科软件集团不但有自主的指纹核心技术和产品，还有指纹自动识别技术在教育领域应用的完整解决方案和应用产品，愿意与各方合作，来推广指纹自动识别产品在教育领域的应用。