【摘 要】
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目前指静脉识别作为第二代生物识别技术具有活体认证、高度防伪、采集便捷、安全性高等优势,在生物识别领域得到快速发展。然而设备互换性差、只适用本地识别的缺陷极大限制了指静脉识别技术的进一步发展和应用。因此一种能够适用大规模身份认证应用场景的云端识别系统显得尤为重要。本文研究设计基于C/S架构的指静脉云端识别认证系统,包含指静脉采集端、客户端和服务端,主要组成部分和关键技术为:1)指静脉采集仪具有GD3
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目前指静脉识别作为第二代生物识别技术具有活体认证、高度防伪、采集便捷、安全性高等优势,在生物识别领域得到快速发展。然而设备互换性差、只适用本地识别的缺陷极大限制了指静脉识别技术的进一步发展和应用。因此一种能够适用大规模身份认证应用场景的云端识别系统显得尤为重要。本文研究设计基于C/S架构的指静脉云端识别认证系统,包含指静脉采集端、客户端和服务端,主要组成部分和关键技术为:1)指静脉采集仪具有GD32F407核心控制模块、输入和指示模块、摄像头采集模块以及通信模块。通过输入模块的触摸单元实现手指正确搭放、检测并触发红外灯光源,通过GC0308摄像头获取手指有效区静脉图片,通过USB模组实现高速安全通信。其中关键技术:A、摄像头参数配置以达到图片各项参数指标最优化;B、图像裁剪和灰度化算法获取图片有效区并压缩传输数据;C、基于行业标准通信协议设计通信接口函数和数据包格式;D、以像素点位置统计信息加密原始静脉数据,保障数据交互安全性和保密性。2)指静脉云C/S架构设计包含了客户端和服务端;客户端管理平台连接指静脉采集仪和算力中心服务器,主要功能模块有设备控制（设备连接、图片获取以及设备状态查询、固件升级）、联网服务、云端注册认证、日志查阅以及用户管理。其关键技术为设计实现采集仪统一的驱动程序、为应用层提供动态链接库接口,基于Requests和Open SSL开发与服务端网络加密通信、设计统一的HTTPS通信协议标准。服务端包括了代理服务器、web服务器、应用服务器、数据库服务器以及运维服务器和备用服务器。其关键技术为:A、以Nginx服务器作为IP代理,分发请求接口以做到动静分离、提高服务端负载压力;B、应用服务器使用web框架（Flask）搭建云平台实现高并发接收和处理客户端数据包;C、构建My SQL数据库集群以实现用户和特征数据的动静分离和分布式存储;D、以Nginx、u WSGI、supervisor为基础构建服务端运维系统以实现实时监控、应用升级、动态维护以及故障排查。3)指静脉图像识别算法部分首先设计静脉图像的预处理算法流程,并改进SIFT（Scale Invariant Feature Transform）算法实现特征提取和特征匹配,进一步测试和验证相关算法性能指标。其关键技术为:A、将归一化、ROI（Region of Interest）定位提取、去噪和灰度化增强以及谷型分析结合作为图像预处理算法;B、设计SIFT特征描述符融合的特征表达,并基于欧氏距离和Lowe’s算法实现两层筛选改进匹配算法。总体而言,本论文设计的指静脉云端识别系统从采集仪、客户端、服务端三个方面进行研究和设计。测试表明采集仪结构简单、使用可靠方便,服务端集群功能稳定、性能高效、配置灵活,算法引擎具有较高匹配准确率和冗余性,能够满足指静脉云端生物识别的功能需求,在大规模生物认证系统领域中具有潜在的市场价值和战略意义。
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