專利名稱：指紋卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指紋卡，屬于計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各種信用卡、現(xiàn)金卡等也如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來(lái)，它們對(duì)繁榮市場(chǎng)、刺激消費(fèi)、加快貨幣回籠起到了難以估量的作用，為人們的生活提供了極大的便利。在發(fā)達(dá)國(guó)家，人均持卡量已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度或繁榮程度的標(biāo)尺?？梢灶A(yù)料的是，我國(guó)“三金”工程的實(shí)施必將極大地推動(dòng)這種電子貨幣的普及和發(fā)展。目前，我國(guó)的磁卡應(yīng)用已經(jīng)起步，最常見的如銀行的通存通兌，磁卡電話等。由于磁卡易偽造，存儲(chǔ)容量小，安全性差，在某些場(chǎng)合必須配有嚴(yán)格的驗(yàn)證、授權(quán)等安全措施才能防止冒領(lǐng)和大額惡意透支。此外，為了使用這類卡，持有者必需牢記密碼，萬(wàn)一丟失了卡，也還有被冒領(lǐng)的可能。
科學(xué)上早已證實(shí)人的指紋終生不變，而且世界上沒(méi)有兩個(gè)人的指紋完全相同，因而可把指紋作為鑒別身份的可靠依據(jù)。以前，一直用專人識(shí)別指紋，不僅費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，而且工作量相當(dāng)大。近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路制造技術(shù)和相關(guān)理論的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的指紋識(shí)別及管理已經(jīng)成為可能。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種指紋卡，將指紋存在卡上，作為識(shí)別身份的標(biāo)志，并設(shè)計(jì)指紋卡的管理及圖象處理系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、智能卡等多種電子設(shè)備以及光電技術(shù)、圖象處理、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)于一體。充分利用指紋卡保密性強(qiáng)、“攜帶方便”等優(yōu)點(diǎn)，最大限度地減少現(xiàn)金交易，并用一卡實(shí)現(xiàn)眾多的功能，為實(shí)現(xiàn)指紋卡型“電子貨幣”提供先進(jìn)的設(shè)備和手段。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的指紋卡，包括指紋攝取儀，該指紋攝取儀由三棱鏡、光源和攝像機(jī)等組成。指紋卡還包括用于完成指紋的攝取、處理、識(shí)別等工作的FPC-96板，用于運(yùn)行FPC-96板上軟件的微機(jī)以及用于對(duì)指紋卡上的內(nèi)容進(jìn)行讀寫操作的讀寫器，讀寫器的型號(hào)可為迪科IC卡讀寫器。其中的FPC-96板包括下述各部分一、DSP單元，它包括1、用以運(yùn)行指紋圖象處理程序的中央處理器U0。
2、用以存放數(shù)字圖象(由圖象采集單元送來(lái))的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U105-U104。
3、用以存放、運(yùn)行各種處理程序和存放圖象處理結(jié)果的程序存儲(chǔ)器U101-U104。
4、用以隔離數(shù)據(jù)總線的U201、U202；隔離地址總線的U203、U204，而U211、U212為地址變換隔離器件。
5、用以產(chǎn)生隔離器控制邏輯的U205。
二、圖象采集單元，它包括1、用以將指紋圖象攝取儀送來(lái)的視頻信號(hào)進(jìn)行分離的同步分離器U501。
2、用以將同步分離后的水平同步信號(hào)進(jìn)行延遲處理的定時(shí)器U509。
3、用以將來(lái)自取指器的圖象信號(hào)進(jìn)行隔離的緩沖放大器U507和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D變換器U504。
4、用以存儲(chǔ)圖象幀信號(hào)的存儲(chǔ)器U213、U214。
5、用以進(jìn)行仲裁控制的電路U207。
6、用以產(chǎn)生圖象采集地址信號(hào)的U502、U503。晶振U505產(chǎn)生的方波經(jīng)U506分頻后可得到圖象采集所需的點(diǎn)時(shí)鐘等信號(hào)。
7、用以供給圖象采集電路所需電源的器件V501、V502及V503。
8、用以產(chǎn)生A/D變換所需時(shí)鐘的晶振U1。
三、PC機(jī)總線存儲(chǔ)器接口包括1、PC機(jī)AT總線62線插槽U401。
2、PC機(jī)AT擴(kuò)展總線36線插槽U402。
3、用以提供PC機(jī)系統(tǒng)總線與FPC-96板卡外部總線進(jìn)行隔離的總線緩沖器。其中，U406、U407為地址總線隔離器；U403、U404、U405、U409為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線隔離器。U301、U302、U311為I/O數(shù)據(jù)總線隔離器。U408為存儲(chǔ)器隔離控制邏輯生成器；U412為PC機(jī)16位總線控制器。
四、PC機(jī)與FPC-96板的I/O交互部分，它包括1、PC機(jī)八位狀態(tài)輸入口U303；十六位控制輸出口U304、U305以及十六位數(shù)據(jù)輸入口U306、U307；十六位數(shù)據(jù)輸出口U308、U309。
2、DSP片的八位控制口U206以及相應(yīng)的十六位數(shù)字輸入輸出口。
3、用以產(chǎn)生同步握手信號(hào)的U209。
4、用以產(chǎn)生I/O空間(數(shù)據(jù)總線寬度變換和)隔離控制的U411。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的指紋卡具有存儲(chǔ)容量大、安全性高、使用壽命長(zhǎng)、便于攜帶和易于實(shí)現(xiàn)一卡多用等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該卡的防磁、防靜電、抗干擾能力較強(qiáng)，其自身具有的特點(diǎn)也是磁卡無(wú)法比擬的。本指紋卡的操作非常簡(jiǎn)單、直觀。用戶只要根據(jù)提示把指紋卡插入讀寫器，并把手指平放在指紋攝取儀上，系統(tǒng)很快就可自動(dòng)鑒別出用戶的身份，因而無(wú)需培訓(xùn)即會(huì)使用。以銀行應(yīng)用為例。幾秒鐘內(nèi)即可完成儲(chǔ)戶的開戶工作。用戶取款也只需幾秒鐘的時(shí)間，而完成的操作包括身份驗(yàn)證及登卡、存檔等，這就極大地提高了銀行的工作效率。此外，用戶不用記密碼、也不必?fù)?dān)心卡的丟失，使用起來(lái)不僅方便可靠，而且克服了持卡顧客對(duì)電子貨幣的不信任感。因而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看極具優(yōu)勢(shì)，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的原理框圖。
圖2是本發(fā)明中所用的指紋攝取儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3、圖4和圖5是圖象處理系統(tǒng)中DSP單元的電路原理圖。
圖6和圖7是圖象處理系統(tǒng)中PC機(jī)與FPC-96板進(jìn)行I/O交互單元的電路原理圖。
圖8是圖象處理系統(tǒng)中PC機(jī)總線存儲(chǔ)器接口單元的電路原理圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
圖2是本發(fā)明所用的指紋攝取儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，1是光學(xué)三棱鏡，2是攝像機(jī)，3是平面光源，4是指紋隆線。指紋圖象攝取儀的功能是將指紋隆起的高度信息轉(zhuǎn)化為圖象的灰度變化，再將其轉(zhuǎn)化為電視信號(hào)送到指紋圖象處理系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。光源3發(fā)出的平面光投射到棱鏡1的上表面a，由于指紋隆線部分緊貼棱鏡面，它吸收了射來(lái)的光線，而指紋溝部分全反射了光線，這就形成了黑白相間的指紋圖象，經(jīng)CCD攝象機(jī)2，就使指紋圖象成為了電視信號(hào)并送到圖象處理系統(tǒng)。
FPC-96板包括DSP單元，圖象采集單元，PC機(jī)總線存儲(chǔ)器接口單元以及PC機(jī)與FPC-96板的I/O交互單元。
為了充分發(fā)揮高性能DSP單元的高速特性，特為它設(shè)計(jì)了一個(gè)嚴(yán)格隔離的高速處理局部環(huán)境，并使用有關(guān)部分的速度相互匹配。本發(fā)明使DSP可訪問(wèn)局部?jī)?nèi)存，圖象幀存儲(chǔ)器并可通過(guò)條件I/O接口與PC機(jī)通訊。此外，PC機(jī)既可對(duì)板卡功能進(jìn)行一定的控制，對(duì)DSP的局部?jī)?nèi)存空間、圖象幀存儲(chǔ)器等進(jìn)行讀寫操作，還可通過(guò)條件I/O接口與DSP進(jìn)行通訊，從而實(shí)現(xiàn)了二者的并行在線處理。
由圖3的DPS(U0)，圖4的程序存儲(chǔ)器U101、U102、U103、U104，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U105、U106、U107、U108構(gòu)成了上述的高速處理局部環(huán)境，該局部環(huán)境無(wú)譯碼器，以保證最小的信號(hào)延遲，從而使存儲(chǔ)器與CPU的速度得以充分發(fā)揮。局部環(huán)境與外部設(shè)備的電氣隔離是由圖5的下列器件完成的U201、U202隔離數(shù)據(jù)總線，而U203、U204、U211、U212隔離地址總線。這樣，既可使DSP訪問(wèn)位于外部總線上的圖象幀存儲(chǔ)器，又可使PC機(jī)訪問(wèn)DSP的局部?jī)?nèi)存。地址總線，數(shù)據(jù)總線的隔離控制由U205(GAL16V8)實(shí)現(xiàn)。
圖5中的U213、U214組成了圖象幀存儲(chǔ)器，用以存放由圖象采集部分送來(lái)的圖象數(shù)據(jù)。由于它的地址總線與數(shù)據(jù)總線通過(guò)上述隔離器與高速DSP環(huán)境的局部總線相連，因此可視為掛在了DSP的外部總線上。圖象幀存儲(chǔ)器映入DSP的頁(yè)面地址由U206(74LS573)發(fā)生，而映入PC機(jī)的頁(yè)面地址由U304產(chǎn)生。對(duì)圖象幀存儲(chǔ)器的訪問(wèn)由U207進(jìn)行仲裁。U208為下拉電阻排，其主要作用是對(duì)I/O空間的高位數(shù)據(jù)進(jìn)行屏蔽。
在這一部分，DSP(U0)控制程序的運(yùn)行，對(duì)圖象采集部分送來(lái)的指紋圖象進(jìn)行二值化，細(xì)化，提取特征等各種處理，并把有關(guān)的數(shù)據(jù)與存在指紋數(shù)據(jù)庫(kù)或指紋卡里的圖象檔案特征進(jìn)行比較，進(jìn)而對(duì)持卡者的身份作出鑒別。
圖8的圖象采集部分由隔離放大器U507，同步分離器U501、A/D變換器U504，延時(shí)器U509組成。采集所需的點(diǎn)時(shí)鐘信號(hào)由U505、U506產(chǎn)生，而采集的地址信號(hào)由U502、U503供給。這部分的作用是把指紋攝取儀得到的圖象變成可由DSP單元進(jìn)行操作的數(shù)字圖象信號(hào)。其工作過(guò)程如下正極性黑白復(fù)合全電視信號(hào)VINP進(jìn)入系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)阻抗匹配，一路送到U501同步分離器進(jìn)行同步分離，以產(chǎn)生水平同步信號(hào)，垂直同步信號(hào)以及奇偶場(chǎng)信號(hào)。把有關(guān)信號(hào)送入U(xiǎn)502、U503就可產(chǎn)生采集圖象的地址信號(hào)。與此同時(shí)，還把VINP加到U507進(jìn)行緩沖放大，再經(jīng)二極管限幅后，送到U504進(jìn)行A/D變換，這就產(chǎn)生了采集的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)。把這一信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)總線送到圖4中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U105-U108及程序存儲(chǔ)器U103、U104，就會(huì)把圖象進(jìn)行處理，最終得到指紋的鑒別結(jié)果。
圖8中的V501、V502、V503是圖象采集部分的模擬電源，主要作用是可以降低電源噪聲，對(duì)提高采集圖象的質(zhì)量是有利的。
U505和U506用于產(chǎn)生圖象采集的點(diǎn)時(shí)鐘及A/D數(shù)據(jù)寫等各種信號(hào)。
圖6和圖7的電路主要用于實(shí)現(xiàn)PC機(jī)總線存儲(chǔ)器的接口以及PC機(jī)與FPC-96板進(jìn)行交互的各種功能。
為實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與FPC-96板的并行運(yùn)行，對(duì)PC機(jī)系統(tǒng)總線與板的外部總線進(jìn)行了隔離。其中，U406、U407為地址總線隔離，U403、U404、U405為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線隔離。U408為存儲(chǔ)器隔離控制邏輯生成器。U301、U302、U311為I/O數(shù)據(jù)總線隔離，U412為PC16位總線控制。
圖6的電路主要實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與FPC-96板間的條件數(shù)據(jù)交互及板卡控制。其中，U303為八位狀態(tài)輸入口，可將條件I/O信息，圖象采集同步信息等反饋給PC機(jī)。U304、U305組成了16位控制輸出輸出以鎖存PC機(jī)發(fā)出的控制信息。PC機(jī)I/O端口譯碼及隔離控制邏輯由U411實(shí)現(xiàn)。
此外，圖3中的U2為JTAG仿真頭接口。圖6中的U311與圖7中的U409是為適應(yīng)8位ISA總線設(shè)計(jì)的。對(duì)286以上的微機(jī)可以省略。
本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)是，對(duì)指紋身份鑒別的錯(cuò)誤拒絕率＜0.002
錯(cuò)誤接受率＜0.0000001處理時(shí)間 ＜3秒(對(duì)一般指紋)可讀寫IS07816-1，2，3標(biāo)準(zhǔn)的IC卡，該卡數(shù)據(jù)可保存十年以上且可寫入，擦除十萬(wàn)次以上。
安全性好本系統(tǒng)可設(shè)置三級(jí)主管，且指紋卡只對(duì)授權(quán)的持卡者有效，其余任何人均無(wú)權(quán)使用。如若丟失，只需向有關(guān)發(fā)卡部分另領(lǐng)一卡，即可繼續(xù)使用。
用戶界面友好系統(tǒng)界面采用了中文顯示，按鈕操作，并配有鮮艷的畫面，使界面生動(dòng)靈活，操作直觀方便。
數(shù)據(jù)保密性好所攝取的指紋圖象，只保留在IC卡上，系統(tǒng)中并不保留指紋數(shù)據(jù)，而對(duì)寫入指紋卡的所有數(shù)據(jù)，系統(tǒng)都進(jìn)行可靠的加密處理。另外，也可根據(jù)用戶的要求將指紋同時(shí)存入管理系統(tǒng)，作為遠(yuǎn)程發(fā)布命令、文件及銀帳往來(lái)時(shí)身份鑒別的依據(jù)。
靈活機(jī)動(dòng)的使用方式本發(fā)明可用于單機(jī)或多用戶。在通訊環(huán)境良好，即在有通信設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的場(chǎng)所，也可聯(lián)網(wǎng)使用，從而發(fā)揮出更大的作用。
可移植性好，擴(kuò)展性強(qiáng)本系統(tǒng)能運(yùn)行于多種PC機(jī)及其兼容機(jī)。既可用于Windows操作系統(tǒng)也可用于XNIX操作系統(tǒng)。對(duì)已存在的系統(tǒng)(如銀行、飯店管理系統(tǒng)等)，可以很方便地將本系統(tǒng)移入其中，故可充分利用原有的設(shè)備及系統(tǒng)，因而投資少，易于實(shí)現(xiàn)。另外，還可根據(jù)用戶的需求，開發(fā)各種實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)。
本發(fā)明的主要應(yīng)用領(lǐng)域有金融系統(tǒng)可滿足目前銀行對(duì)安全性、保密性的高要求，代替現(xiàn)行金融系統(tǒng)中的客戶密碼、印簽等。
賓館、飯店服務(wù)系統(tǒng)可用指紋卡作成門禁系統(tǒng)，電子錢包系統(tǒng)以及指紋卡查詢系統(tǒng)，結(jié)算系統(tǒng)等。
門禁系統(tǒng)大、中商場(chǎng)的購(gòu)物和促銷系統(tǒng)用指紋卡作為電子貨幣，可方使用戶在商場(chǎng)購(gòu)物，使用戶無(wú)“丟錢”、“丟卡”的后顧之憂，還可加快商場(chǎng)的資金周轉(zhuǎn)，提高商場(chǎng)工作效率。
考勤報(bào)到系統(tǒng)證件管理系統(tǒng)主要完成各種證件的發(fā)行、識(shí)別、修改、登記、統(tǒng)計(jì)等功能。由于指紋卡容量較大，除可寫入姓名、性別、年齡外，還可添加民族、婚姻、職業(yè)、文化程度、工作單位等與證件有關(guān)的信息，又由于指紋信息無(wú)法假冒，故可更好地發(fā)揮證件的功能。
自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。
總之，本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，凡對(duì)安全、保密性要求較高的地方都可以采用。
權(quán)利要求
1.一種指紋卡，包括指紋攝取儀，指紋攝取儀由三棱鏡、光源和攝像機(jī)組成，其特征在于還包括用于完成指紋的攝取、處理、識(shí)別的FPC-96板，用于運(yùn)行FPC-96板上軟件的微機(jī)及用于對(duì)指紋卡上的內(nèi)容進(jìn)行讀寫操作的讀寫器，所述的FPC-96板包括下述各部分一、DSP單元，它包括(1).用以運(yùn)行指紋圖象處理程序的中央處理器U0；(2).用以存放數(shù)字圖象(由圖象采集單元送來(lái))的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U105-U104；(3).用以存放、運(yùn)行各種處理程序和存放圖象處理結(jié)果的程序存儲(chǔ)器U101-U104；(4).用以隔離數(shù)據(jù)總線的U201、U202；隔離地址總線的U203、U204，而U211、U212為地址變換隔離器件；(5).用以產(chǎn)生隔離器控制邏輯的U205；二、圖象采集單元，它包括(1).用以將指紋圖象攝取儀送來(lái)的視頻信號(hào)進(jìn)行分離的同步分離器U501；(2).用以將同步分離后的水平同步信號(hào)進(jìn)行延遲處理的定時(shí)器U509；(3).用以將來(lái)自取指器的圖象信號(hào)進(jìn)行隔離的緩沖放大器U507和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D變換器U504；(4).用以存儲(chǔ)圖象幀信號(hào)的存儲(chǔ)器U213、U214；(5).用以進(jìn)行仲裁控制的電路U207；(6).用以產(chǎn)生圖象采集地址信號(hào)的U502、U503。晶振U505產(chǎn)生的方波經(jīng)U506分頻后可得到圖象采集所需的點(diǎn)時(shí)鐘等信號(hào)；(7)、用以供給圖象采集電路所需電源的器件V501、V502及V503；(8).用以產(chǎn)生A/D變換所需時(shí)鐘的晶振U1；三、PC機(jī)總線存儲(chǔ)器接口包括(1).PC機(jī)AT總線62線插槽U401；(2).PC機(jī)AT擴(kuò)展總線36線插槽U402；(3).用以提供PC機(jī)系統(tǒng)總線與FPC-96板卡外部總線進(jìn)行隔離的總線緩沖器，其中，U406、U407為地址總線隔離器；U403、U404、U405、U409為存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線隔離器。U301、U302、U311為I/O數(shù)據(jù)總線隔離器，U408為存儲(chǔ)器隔離控制邏輯生成器；U412為PC機(jī)16位總線控制器；四、PC機(jī)與FPC-96板的I/O交互部分，它包括(1).PC機(jī)八位狀態(tài)輸入口U303；十六位控制輸出口U304、U305以及十六位數(shù)據(jù)輸入口U306、U307；十六位數(shù)據(jù)輸出口U308、U309；(2).DSP片的八位控制口U206以及相應(yīng)的十六位數(shù)字輸入輸出口；(3).用以產(chǎn)生同步握手信號(hào)的U209；(4).用以產(chǎn)生I/O空間(數(shù)據(jù)總線寬度變換和)隔離控制的U411。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種指紋卡，該指紋卡包括用于取得指紋的指紋攝取儀、用于完成指紋的攝取、處理、識(shí)別等工作的FPC-96板、用于運(yùn)行FPC-96板上軟件的微機(jī)以及用于對(duì)指紋卡上的內(nèi)容進(jìn)行讀寫操作的讀寫器。本發(fā)明集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、智能卡等多種電子設(shè)備以及光電技術(shù)、圖象處理、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)于一體，并充分利用指紋卡保密性強(qiáng)、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，最大限度地減少現(xiàn)金交易，用一卡實(shí)現(xiàn)眾多功能，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1155128SQ9612041
公開日1997年7月23日 申請(qǐng)日期1996年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者王文淵, 閻平凡, 卓晴 申請(qǐng)人:清華大學(xué)