摘要：本文介绍了智能卡和指纹识别技术，论述了智能卡在校园综合信息管理中的应用及其特点。提出了一种基于智能卡和指纹识别技术的校园综合管理信息系统的解决方案。
    关键词：智能卡，指纹识别，管理信息系统

    1、前言

    近几年来，由于网络通信技术和全球互联网（Internet）的迅猛发展，把人类引入信息新纪元。计算机在教育中的应用，尤其是人工智能技术和互联网技术的问世，对传统教育的各个方面产生极大的影响，不可避免的带来一系列安全性问题，尤其是在“数字化”校园中，安全问题显得更为重要，传统的管理系统一般都采取用户ID 和口令进行用户身份确认或者使用IC 卡登录，存在着口令难以记忆、易被破解和IC 卡携带不方便、易丢失等问题。基于人体的生物识别技术就是根据人类自身的特征（如指纹、脸像、虹膜、语言等）和行为（如签名、笔迹）特征鉴别确定一个人的身份。随着计算机技术的发展以及各种识别算法的不断改进，以指纹识、虹膜特征为代表的生物特征识别技术作为一种准确、快速和高效的身份识别技术，正越来越广泛的应用于各种需要进行身份认证的领域。指纹识别技术是应用最早，技术上最成熟的一种识别技术。本文提出了将智能卡技术和指纹识别技术相结合，应用于校园综合管理信息系统的实现方案。

    2、智能卡技术

    智能卡（IC 卡）是一种集成电路卡，它把集成电路镶在塑料卡片上。芯片一般是不易挥发性存储器（ROM，EPROM，EEPROM）。ROM 用于存放操作系统加解密算法模块等，EEPROM 中存放有关用户的个人化参数和数据，EEPROM 中的数据只能通过智能卡中的操作系统访问，外部应用程序不能直接访问数据，将用户的指纹信息和其他信息存放在智能卡中，在进行通信时，必须有相应的指纹，智能卡中的敏感数据才可以读取。

    3、指纹识别系统

    在传统的管理信息系统中，人们一般是利用用户密码来进行用户的身份验证，但是，这种方法存在其自身的很多缺点，比如不容易记忆，容易被破译，网络黑客常常通过网络数据窃听、截取重放攻击、穷举攻击等手段来破译密码。对信息的安全性造成了很大的威胁。而指纹识别是在模式识别理论的基础上，结合图像处理的方法，应用计算机根据指纹进行个人身份识别的过程，因为指纹具有唯一性、不变性和易采集性、防伪性等优点，使得指纹识别方式被广泛的采用。

    指纹处理系统的框图如下图所示：在指纹采集系统中内置了一个智能卡读卡器，可高速地采集高质量的人体指纹，实现指纹的录入、验证。

图 1、智能卡和指纹识别的校园综合管理信息系统框图

    指纹处理系统主要有以下几部分组成：

    3.1、指纹采集及图像处理

    指纹采集大都通过各种采集仪进行，分光学和COMS 两类。光学采集仪采集图像失真小，但成本高，COMS 采集仪成本低，但图像质量略差，不管哪种采集仪都会受到环境的影响，从而影响指纹图像质量。所以需要将其中的信息增强，进行图像处理，指纹图像处理分为平滑处理，二值化，细化三个步骤，所采集指纹的真实性通过指纹的温度，油脂分布，纹理三大特征来保证。

    ⑴ 平滑处理：指纹图像是通过扫描仪的模拟信号，采样量化后，以矩阵形式存入计算机，平滑处理的任务是除去那些干扰噪声，而不使图像失真。文献[3]的偶对称Gabor 滤波方法性能较好，因此在识别系统中用它对指纹图像进行平滑处理。
    ⑵ 二值化：分析二值图像以获取指纹图像的特征，二值图像是指整幅图像画面内仅有黑（灰度值为0）白（灰度值为1）值的图像，在它们上面不呈现出灰度的变化。对于指纹识别系统，有用的信息包含在脊线和谷线的二值描述中。因而必须根据原始的灰度图像来确定图像上的每一个点应属于客体区域还是背景区域，从而产生对应的二值图像，它不仅可大大减少存储量，另外还可以根据指纹的模式（螺旋型、环型、弧型等信息）将指纹分类，这样可以大大提高指纹识别的速度。
    ⑶ 细化：在二值图像处理领域，细化是很重要的一个处理过程。细化减少了大量的多余信息，更加突出了指纹纹线的特征，方便了特征点的提取。

    3.2、指纹特征匹配

    指纹特征匹配是在指纹特征提取的基础上建立指纹匹配模式。指纹处理系统将待鉴别指纹的纹理图与智能卡中事先存储的指纹纹理图进行比较，或者将待识别指纹的纹理图与指纹库中的指纹纹理图进行比较，并最终得到正确的匹配结果，以进行身份验证。

    4、基于智能卡和指纹识别的校园综合管理信息系统

    4.1 概述

    利用指纹的特性，把指纹识别技术同 IC 卡结合起来，可以应用到校园综合管理信息系统。该技术把卡的主人的指纹（加密后）存储在IC 卡上，并在IC 卡的读卡机上加装指纹识别系统，当读卡机阅读卡上的信息时，一并读入持卡者的指纹，通过比对卡上的指纹与持卡者的指纹就可以确认持卡者的是否卡的真正主人，从而进行下一步的操作。在更加严格的场合，还可以进一步同后端主机系统数据库上的指纹作比较。

    整个系统以校园计算机局域网为基础，智能卡应用为主线，将以前彼此独立甚至相互割裂的各种信息联系在一起，可以真正做到信息资源的一致和共享。充分利用智能卡的大存储量的优势，在一张智能卡上实现学生证、出入证，图书证、准考证、医疗卡上机卡、存储卡、就餐卡、钥匙等功能，在校园管理方面形成一种简捷，高效的现代化管理模式，减少人力物力的消耗，提高工作效益，提高学校的现代化管理水平。

    4.2 系统功能

    ⑴指纹智能卡代替目前学校使用的学生证、借书证等，实现校园内的货币支付和管理电子化，将校园系统集中整合成一套数据共享、数据交换的综合校园管理系统，减少重复投资，节约校方资金。
    ⑵指纹智能卡包含银行卡支付功能，以指纹智能卡的银行帐户为中心，依托银行网络系统完成代收代付，代缴代扣，异地汇款、金融支付、消费结算等功能，拓展了银行卡的应用领域，保护了银行投资，分散了金融风险并增加了安全性。
    ⑶完成和学校综合管理相关的其它功能，如：学籍管理、图书借阅、食堂售饭等，减轻在校职工的工作负担，节约校园管理费用，结合互联网技术的应用对校园进行信息化改造和建设，将传统的校园建设成网上的“数字校园”。
    ⑷替代现金的支付功能，在食堂饭店、超市商店、文体活动中心、学杂费交纳、上机上网费等处替代现金流通，减少现金的使用对提高交易速度、加快资金清算、节约交易成本

    4.3 系统的优点

    （1）利用指纹的易采集性和唯一性，通过指纹识别对持卡人的身份进行确认，用户无需记忆复杂的口令，避免了被窃取和遗忘的可能，由于用户的个人信息存储在智能卡上，即使攻击者窃取了某一张系统内部实际使用的智能卡，并且知道智能卡的口令，但无法通过指纹对比，因此无法进入系统。
    （2）指纹识别中使用的模板并不是原始的指纹图，而是从指纹图中提取的关键特征，这样可使系统模板的存储量减少，另外，输入的指纹提取关键特征后，可以大大减少网络传输的负荷，便于实现指纹异地匹配。
    （3）由于指纹信息的对比是在客户端进行，加快了验证的速度，也使得不用在网上传输，指纹特征值等附加信息，从而减轻了网络传输的负担，处理速度大大加快，并且指纹识别在智能卡内部进行，因此使攻击者无法窃取指纹信息。

    5、结束语

    本文提出了将指纹识别技术和智能卡相结合，应用于校园信息管理的方案。它可以极大的提高校园现代信息化管理水平，有效避免非法用户采用搜索，盗取，分析等手段冒充合法用户进行违法犯罪活动，可以大大提高用户操作的安全性。

    参考文献：
    [1] Dhem J f.Guisquater J J. Lossless Compression algorithins for smart cards , aprogress report Future Generation computer systems 1997(13)27-28
    [2] Auit Jain ,Lin Hong,sharath pankanti Boimetric dentification [7],communications ofthe SCM . 2000 .43(2):90-98
    [3] 刘元宁，苑森淼，朱晓东，用于身份识别的指纹图像增强算法研究于应用高技术通用 2001.01
    [4] 基于指纹识别的网络安全保密系统微型电脑应用 2003.08 尚韬周怀北
    [5] 方艳梅，陈跃峰等一种分布式网络指纹识别系统计算机工程与应用2001:20(50-52)

    作者简介：
    李鑫（1977-），女（满），在读硕士，辽宁工程技术大学电子与信息工程系，专业：通信与信息系统
    Author Introduce : Li,Xin (1977-), female, master, Department of Electronic and Information Engineering,Liaoning Technical University ，Communication and Information System .
    Tel: 0418-6512801 ; E-mail :janerli@sina.com (123000 辽宁工程技术大学131# ) 李鑫 惠晓威 张全贵

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    本文章参考文献被引用格式： [1]李鑫；惠晓威；张全贵等．基于智能卡和指纹识别的校园综合管理信息系统［J］．微计算机信息．