智能門禁技術(shù)發(fā)展的主要階段

一、感應(yīng)卡自動(dòng)識(shí)別門禁系統(tǒng)
　　門禁系統(tǒng)所用的卡片有接觸式和非接觸式兩類。接觸式卡必須與讀卡機(jī)實(shí)際碰觸，而非接觸式卡則可借助于卡內(nèi)的感應(yīng)天線，使讀卡機(jī)以感應(yīng)方式讀取卡內(nèi)資料。兩者比較見表9.1。非接觸式卡統(tǒng)稱為感應(yīng)卡，又分為射頻感應(yīng)卡RFID、Mifare智能卡等多種。


　　卡式門禁系統(tǒng)利用射頻等感應(yīng)辨識(shí)技術(shù)，感應(yīng)距離中長距離為40～300cm。感應(yīng)式門禁系統(tǒng)工作流程框圖如圖9.4所示。

　　應(yīng)卡的外觀分為名片型1.8mm厚卡，0.7mm、0.8mm、1.1mm薄卡以及匙扣、手表、鴛鴦、肖像卡等多種異形卡。但內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致相同，都是由一個(gè)電感線圈L、諧振電路和IC芯片組成。IC芯片是感應(yīng)卡中存儲(chǔ)識(shí)別號(hào)碼及數(shù)據(jù)的核心元件，被封裝在一塊3mmX6mm或4mmX8mm的超薄電路基片上，最低啟動(dòng)工作電壓為2～3V，最大工作電流2μA，芯片內(nèi)設(shè)置有限壓開關(guān)功能，當(dāng)芯片在強(qiáng)力電磁場內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓超過5～7V時(shí)，限壓開關(guān)開啟，對(duì)過壓電荷進(jìn)行泄放，因此卡片不會(huì)有電氣損壞。天線用來發(fā)射和接收電磁波，收發(fā)信息的電感線圈L由極細(xì)的自黏漆包線在專用設(shè)備上制成脫胎線圈。感應(yīng)卡將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡結(jié)合起來，解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。
　　整個(gè)感應(yīng)卡系統(tǒng)根據(jù)工作頻率的不同可分為高頻、中頻及低頻系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)一般工作在100～500kHz；中頻系統(tǒng)工作在10～15MHz左右；而高頻系統(tǒng)則可達(dá)850～950MHz甚至2.4～5GHz的微波段；高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合，如高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)，但天線波束較窄價(jià)格較高；中頻系統(tǒng)在13.56MHz的范圍，這個(gè)頻率用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用；低頻系統(tǒng)用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制。
　　根據(jù)射頻卡的不同可分成三種：可讀寫卡(RW)、一次寫入多次讀出卡(WORM)和只讀卡(RO)。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，WORM卡比RW卡要便宜。RO卡存有一個(gè)惟一的號(hào)碼，不能逐改，這樣提供了安全性，RO卡最便宜。
　　 感應(yīng)式門禁系統(tǒng)工作原理如圖9.5所示。

二、人體生物特征識(shí)別系統(tǒng)
　　從開門方式上說，用鑰匙開門是用“你擁有的東西(something you have)”，用密碼開門是用“你知道的東西(something you know)”，而用視網(wǎng)膜等生物特征開門則是用“你的一部分(something you are)”。人體生物特征識(shí)別系統(tǒng)(Biometrics)是以人體生物特征作為辨識(shí)條件，有著“人各有異、終身不變”和“隨身攜帶”的特點(diǎn)，因此具有無法仿冒與借用、不怕遺失、不用攜帶、不會(huì)遺忘、有著個(gè)體特征獨(dú)特性、惟一性、安全性的特點(diǎn)，適用于高度機(jī)密性場所的安全保護(hù)。人體生物特征識(shí)別系統(tǒng)主要類別有生理特征(如指紋、掌紋、臉像、虹膜等)和行為特征(如語音、筆跡、步態(tài)等)兩大類。
　　 1．指紋比對(duì)——最易實(shí)現(xiàn)的門禁
　　 指紋識(shí)別系統(tǒng)是以生物測量技術(shù)為基礎(chǔ)，利用人類的生物特性——指紋來鑒別用戶的身份。由于指紋的特殊特性，指紋識(shí)別具有高度的保密性和不可復(fù)制性。指紋是每個(gè)人所特有的東西，即使是雙胞胎，兩人指紋相同的概率也小于十億分之一，而且在不受損傷的條件下，一生都不會(huì)有變化。指紋識(shí)別主要包括活體指紋圖像獲取，提取指紋特征和指紋比對(duì)三部分。其應(yīng)用分為驗(yàn)證(Verification)和辨識(shí)(1dentification)兩類。驗(yàn)證是將現(xiàn)場指紋與已登記的指紋進(jìn)行一對(duì)一的比對(duì)，而辨識(shí)則是在指紋數(shù)據(jù)庫中找出與現(xiàn)場指紋相匹配的指紋，是一對(duì)多匹配。指紋的用途很廣，包括門禁控制、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)際安全、金融和商業(yè)零售等。典型產(chǎn)品指標(biāo)如表9.5所示。



　　美國BIOMATRIC公司的VERIPROX-HID指紋識(shí)別器采用嵌入式指紋識(shí)別屏，采用光學(xué)采樣對(duì)比方式，全方位識(shí)別角度，使用十分方便。其特點(diǎn)是解決了因切割、玷污及膨脹因素造成的圖像變形，不會(huì)對(duì)指紋圖像識(shí)別產(chǎn)生影響。識(shí)別時(shí)間小于0.5s，錯(cuò)誤拒絕率(拒真率FRR)為0.01，錯(cuò)誤接受率(認(rèn)假率FAR)小于10萬分之一。指紋識(shí)別器可接入門禁系統(tǒng)的讀卡器接口，使系統(tǒng)完全兼容使用。此外，用戶可選用感應(yīng)卡加指紋識(shí)別認(rèn)證用戶身份，做到高保密、高安全。VERIPROX-HID指紋識(shí)別器指標(biāo)為：用戶容量4500個(gè)，識(shí)別時(shí)間小于0.5s，影像格式：224X288，解析度為513DPI 8BIT映像點(diǎn)，工作頻率：125kHz，接口標(biāo)準(zhǔn)有WIEGAND、DATA／CLOCK、RS232／RS485，尺寸：13cmX5cmX5.6cm。
　　以指紋識(shí)別作為基礎(chǔ)的指紋門禁機(jī)，如美國Identix門禁產(chǎn)品Fingerscan V20，使用Identicator公司的ID Safe生物測定技術(shù)，輸出門鎖控制信號(hào)。使用時(shí)只需在面板的鍵盤上或無接觸式讀卡器上輸入你的ID號(hào)碼，同時(shí)掃描一下你的指紋，即可控制門的開啟。指紋登錄為單次抓拍，典型需時(shí)5s，指紋特征大小典型值為300字節(jié)，可登錄用戶數(shù)近萬個(gè)，其鎖控輸出和多路繼電器輸出信號(hào)可通過RS-485、RS-232、TTLI／O、威根卡I／O傳送，也能通過以太網(wǎng)或撥號(hào)調(diào)制解調(diào)器以300—56kbps的速率傳送。其技術(shù)規(guī)范為驗(yàn)證時(shí)間1s，登記指紋一次需0。5s，指紋特征大小300字節(jié)，記錄容量8000筆，波特率300～56kbps，可登記用戶標(biāo)準(zhǔn)是512個(gè)，可擴(kuò)展至32000用戶，ID號(hào)為1～9位數(shù)字或讀卡機(jī)輸入，門控有鎖控輸出、Tamper Switch、3路輔助輸出、4路輔助輸入，通信方式可選RS485、RS232、TTL、Wiegand，可選以太網(wǎng)或Modem，讀卡機(jī)輸入可選威根(Wiegand)卡、HID卡、磁卡、條碼卡，電源12VDC，重量2磅，尺寸7X7X3.5。

2．掌形比對(duì)——未來走遍全世界的護(hù)照
　　以三維空間測試手掌的形狀、4指的長度、手掌的寬度及厚度、各手指的兩個(gè)關(guān)節(jié)部分的寬與高等作為辨別的條件，通掌以俯視得到手的長度與寬度數(shù)據(jù)，從側(cè)視得到手的厚度數(shù)據(jù)，最終將得到的手輪廓數(shù)據(jù)變換成若干個(gè)字符長度的辨識(shí)矢量，作為用戶模板存貯起來。掌形識(shí)別侵入性小，資源節(jié)省，只需9個(gè)字節(jié)(72位)，可與門禁系統(tǒng)結(jié)合，應(yīng)用面廣。掌形機(jī)性能見表9.7。

　　
　　3．視網(wǎng)膜比對(duì)——視網(wǎng)膜的血管路徑同指紋一樣為各人特有，如果視網(wǎng)膜不受損的話，從3歲起就終生不變。此外，每個(gè)人的血管路徑差異很大，外觀看不出來，所以被復(fù)制的機(jī)會(huì)很小。市售裝置是使用微弱的近紅外線來檢查出視網(wǎng)膜的路徑。這種方法在不是生物活體時(shí)無法反應(yīng)，因此不可能偽造。但是在眼底出血、白內(nèi)障、戴眼鏡的狀態(tài)下也無法辨識(shí)比照。在誤判率百萬分之一的高精密度下，個(gè)人資料92位，登記1500枚時(shí)，識(shí)別時(shí)間在5s以下，誤判率為零。
　　在技術(shù)上，基于可變靈敏度光檢測單元VSPC(Variable sensitivity photodetection Cell)的人體視網(wǎng)膜芯片已經(jīng)誕生。以其可完成影像感知、模式匹配、邊緣探測、二維到一維的攝影等多種影像處理，出現(xiàn)了像素值128X128、352X288的二維空間濾波芯片(功耗15mW，約為CCD芯片的1／10)和人體視網(wǎng)膜攝影機(jī)。
　　4．虹彩比對(duì)——眼睛虹彩路徑同視網(wǎng)膜一樣為各人特有，出生第二年左右就終生不變。虹彩不同于視網(wǎng)膜，它存在于眼的表面(角膜的下部)，是瞳孔周圍的有色環(huán)形薄膜，眼球的顏色由虹膜所含的色素決定。所以不受眼球內(nèi)部疾病等影響。另外，以攝像機(jī)距離1m左右拍攝，比照時(shí)的阻礙非常少。新推出的產(chǎn)品，個(gè)人資料256位，可達(dá)到誤判率十萬分之一以下的高精度。在眼睛上貼眼球相片的偽造者，也會(huì)在眼線轉(zhuǎn)動(dòng)測試中被排除。
　　5．人像臉面識(shí)別技術(shù)——最具發(fā)展?jié)摿Φ姆乔址感韵到y(tǒng)
　　人臉是比對(duì)人體特征時(shí)最有效的分辨部位。你只要看上某人一眼，就可以有對(duì)此人基本特征的認(rèn)識(shí)。識(shí)別的特征有眼、鼻、口、眉、臉的輪廓(頭、下巴、頰)的形狀和位置關(guān)系，臉的輪廓陰影等都可利用。它有“非侵犯性系統(tǒng)”的優(yōu)點(diǎn)，可用在公共場合特定人士的主動(dòng)搜尋，也是今后用于電子商務(wù)認(rèn)證方面的利器之一，各國都在競相努力，并已經(jīng)在ATM自動(dòng)取款機(jī)、機(jī)場的登機(jī)控制、司法移民及警察機(jī)構(gòu)、巴以加沙地帶出入控制系統(tǒng)等開始應(yīng)用。特別是在美國“9.11事件后，公共場合的安全已成為國際性課題，反恐怖活動(dòng)的需求，刺激和推動(dòng)了此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。
　　用于安全防范的人像辨識(shí)機(jī)產(chǎn)品是以PC機(jī)(CPU PⅢ 800MHz以上)和Windows操作系統(tǒng)為平臺(tái)，待成熟后再轉(zhuǎn)變?yōu)楦斜Ｃ苄缘膶Ｓ脵C(jī)?？上妊邪l(fā)二維人像辨識(shí)機(jī)，待條件成熟后，再研發(fā)三維人像辨識(shí)機(jī)。系統(tǒng)框圖可如圖9．15所示，包括：
　　

三、通過鍵盤輸入密碼的門控系統(tǒng)
　　該類系統(tǒng)以輸入代碼的正確與否來作為是否開門允許出入的判據(jù)，有面板固定式鍵盤和亂序鍵盤兩種不同類型的鍵盤。固定式鍵盤上0～9數(shù)字在鍵盤上的位置是固定不變的，在輸入密碼時(shí)，易于被人窺視而仿冒，故現(xiàn)在僅用于與刷卡機(jī)配套使用。而亂序鍵盤上這10個(gè)數(shù)字在顯示鍵盤上的排列方式不是固定式而是隨機(jī)的，每次使用時(shí)在每個(gè)顯示位置的數(shù)字都不同，這樣就避免了被人窺視而泄漏密碼之可能，既方便又實(shí)用，當(dāng)然，亂序鍵盤輸入密碼與刷卡兩者并用，則是最為理想的。