基于RFID技术的多模态生物特征识别系统设计

引言 

  未来战争主要是信息战,为适应这种新的作战形态,21世纪战场士兵的身份也应通过信息网络实现数字化、 隐形化、 安全化。生物特征识别技术是利用人体固有的生理或行为特征来进行身份识别和鉴定的科学,它比传统的基于口令和身份号码的方法更为安全、 可靠和有效,正在越来越被人们所关注,并应用于各个领域。军人身份牌, 又称/士兵牌0或/生命牌0,早在美国南北战争时,美军就开始配发这种小金属牌,作为士兵随身携带的身份标志物。为了适应现代高技术局部战争的需要,利用生物特征识别技术的特点,基于无限射频识别技术 ( RadioFrequency Ident i ficati on , 简称 RFID),将人体信息如指纹、 面像及 DNA 等,通过信息融合技术储存在后台数据库中,并将检索关键信息载入 RFID 卡, 即/士兵牌0。用它来作为士兵身份准确识别的唯一依据,并通过计算机终端与网络数据库服务器组建成了/战场个人身份识别系统0。

  目前,基于各种生物特征识别技术的身份识别系统,正在越来越受人们的青睐,并逐步应用于各个领域。但是,由于单个生物特征识别的信息表达和特征描述存在一定的局限性,为此,采用信息融合技术,通过对指纹、 面像及 DNA 等信息融合处理的个人多模态生物特征识别系统,不仅加强了身份识别的安全性,更提高了它的准确性,并将填补我军类似/军人牌0或/士兵牌0在相关领域的研究空白。 

1  系统总体设计 

  目前,基于各种生物特征识别技术的身份识别系统,正逐步应用于各个领域。但是, 在 /战场个人身份识别系统0中是否需要在后台数据库中存储指纹、 面像及DNA 等大容量的人体信息,必须根据应用需求进行确定。为此,针对/士兵牌0作为士兵随身携带的身份标志物,应具有价格低廉、 防水、防磁、 耐高温、 使用寿命长等要求。我们针对生物特征信息的特点,主要对部分生物特征进行采集和信息处理。同时,按照具体作战环境的需求,依据总体设计,分别扩展了不同的内容和功能,比如:多生物特征信息融合和 GPS定位等等。 

  个人多模态生物特征识别系统主要通过计算机终端, 首先将指纹、面像和 DNA等,以及文字信息,采集输入微处理器,进行信息融合后,通过网络写入后台个体生物特征信息数据库管理系统,并可与其他有关军人的军事信息,政治信息,医疗、被装、工薪、住房等供应关系信息等进行数据关联。同时,产生一个唯一的ID序列号,并由 RFI D读写器及其生物特征辅助信息写入 RFI D 卡中。然后,识别时只需用 RFID读写器读取ID和生物特征辅助信息,输入计算机终端后,经由无线通讯网络或局域网在个体生物特征信息数据库中对其进行匹配查询。如图1:

  其中计算机终端可应用基于Windows . net操作系统的微型计算机,内部配置 RFID读写器,并由扩展接口,连接生物特征采集器,除 DNA外,目前可对其他特征实时采集、读写。RFI D卡中的信息在写入的同时需对其进行加密保护。最终建立个体生物特征信息数据库。以下主要针对生物特征的采集、多模态生物特征信息的融合与 RFID系统的设计详细论述。 

2  生物特征的采集设计 

  2 . 1  生物特征识别技术 

  生物特征识别技术就是指通过计算机与光学声学和生物统计学原理等相结合,利用人体固有的生理或行为特征,来进行个人身份识别和鉴定的科学。人们通常将生理特征和行为特征统称为生物特征。生理特征与生俱来,多为先天性的;行为特征则是习惯使然,多为后天性的。然而,人类任何生理或行为特征为实现身份识别,必须满足以下几个条件:

  第一,普遍性: 即必须每个人都具备这种特征; 

  第二,唯一性: 即任何两个人的特征是不一样的; 

  第三,可采集性:即特征可测量; 

  第四,稳定性:即特征在一段时间内不改变。 

  同时,在实际应用时,还应考虑其他因素:实时性和准确性等等。常用的生物特征包括:指纹、掌纹、人脸、虹膜、视网膜、DNA、手形、签名、语音、步态等。与传统的基于口令和身份号码的身份识别方法相比,生物特征识别技术具有不易遗忘或丢失;防伪性能好,不易伪造或被盗; 随身携带0, 随时随地可用;价格低廉、易用性高、安全保密等诸多优点。下面分别介绍系统中用到的生物特征识别技术。