專利名稱：基于手掌靜脈網(wǎng)絡特征認證的實名制火車票檢票系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于信息安全技術領域，尤其涉及一種基于手掌靜脈網(wǎng)絡特征認證的實名 制火車票檢票系統(tǒng)。
背景技術：
隨著時代的發(fā)展，人們對于自己的信息安全越來越重視，對于個人信息保護的需 求也越來越迫切。當前我國基本國情是人口眾多，在乘坐火車等交通工具時本身就存在買 票賣票難等問題，而黃牛黨的存在，非法販賣車票等現(xiàn)象無異于雪上加霜。為此，鐵道部出 臺了一系列政策，其中最關鍵的就是實名制火車票制度。但這種實名制火車票主要存在以 下幾個關鍵問題1.將旅客的姓名和身份證號碼打印在了票面上，造成了個人信息的泄露，信息安 全受到了很大威脅；2.在買票和檢票時有效證件繁多，或是身份證件丟失，都會造成時間的浪費，在人 流量很大的情況下會給人們帶來很多的不便；3.現(xiàn)有實名制火車票會增加售票的信息錄入時間和驗票的信息核對時間，降低工 作效率，影響人流疏散，加劇人群滯留，容易形成擠壓傷人事件隱患；4.如果實名制要求旅客登記的內容只是姓名、性別、年齡、證件號碼，那么就很有 可能造成假證件的泛濫和證件出租成風，而且還不能杜絕票販子的倒票渺票行為。
發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于手掌靜脈網(wǎng)絡特征認證的實名制火 車票檢票系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案包括如下步驟手掌靜脈采集模塊獲得手掌靜脈圖像；利用中值濾波算法對采集到的圖像進行預處理；利用手掌靜脈網(wǎng)絡提取算法對預處理后的圖像進行處理，得到二值化的純手掌靜 脈網(wǎng)絡圖像；利用特征提取算法提取出手掌靜脈特征，保存至預先設定的數(shù)組中；得到手掌靜脈特征后，對提取的靜脈網(wǎng)絡特征進行置亂，設定算法密鑰，將密文 進行無損數(shù)據(jù)壓縮，系統(tǒng)進一步添加用戶身份信息，得到二維條碼信息，將所述信息送至 PDF147碼生成程序生成二維條碼，完成注冊功能；利用掃描設備讀出二維條碼，對所述信息進行上述過程的逆處理得到與二維條碼 對應的靜脈特征信息，與檢票時提取的靜脈特征一起送至比對算法，完成認證功能。所述手掌靜脈采集模塊為近紅外手掌靜脈采集器。所述采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的底部，為紅外LED陣列。所述采集器上表面刻有5道手指形狀的凹槽。
所述采集器采用密封結構設計。所述采集器的成像系統(tǒng)利用可調節(jié)曝光量的攝像頭，攝像頭輸出為8位二進制直 接輸出，使用DSP的IO 口直接讀寫。本發(fā)明所提供系統(tǒng)的軟件核心是手掌靜脈網(wǎng)絡特征提取和認證算法，由手掌靜脈 圖像采集部分、手掌靜脈網(wǎng)絡提取部分、加解密部分、壓縮解壓縮部分、打印堆疊式二維碼 PDF417碼部分和認證部分等六部分組成。本發(fā)明將生物認證技術及二維碼技術結合在一起，用以解決現(xiàn)有實名制火車票實 行過程中存在的實時性不高和信息泄漏的問題，將用戶的身份認證信息(手掌靜脈網(wǎng)絡特 征)加密后嵌入到符合國標的二維條碼中，然后打印到火車票上，檢票時通過掃描二維條 碼得到特征信息與當場采集的用戶手掌靜脈網(wǎng)絡特征對比認證。這樣在售票時無需錄入身 份證號等信息，檢票時亦無需出示任何身份證件，從而在確保檢票實時性的基礎上，保證了 用戶信息的安全。
下面結合附圖對本發(fā)明作詳細說明圖1為系統(tǒng)框圖；圖2為制票過程圖；圖3為檢票過程圖；圖4為系統(tǒng)軟件流程圖；圖5為靜脈特征處理流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的系統(tǒng)框圖如圖1所示，其中虛線框內各個模塊均在嵌入式開發(fā)平臺上實 現(xiàn)。硬件核心為嵌入式開發(fā)平臺如AM開發(fā)平臺的工業(yè)級處理器芯片。硬件總體上分為三 大部分采集部分、平臺部分和掃描部分。采集部分采用自行設計的手掌靜脈網(wǎng)絡特征采 集器，通過功能擴展板與開發(fā)板相連，完成對手掌靜脈網(wǎng)絡特征的采集；掃描部分采用市場 上比較主流的掃描槍，通過RS232串口與開發(fā)板相連，通過掃描注冊得到的堆疊式二維碼 PDF417碼獲得驗證信息；對于嵌入式開發(fā)平臺部分，利用現(xiàn)有一般開發(fā)板的硬件資源，在 開發(fā)板上集成采集模塊和掃描模塊，利用開發(fā)板上的CPU的系統(tǒng)資源，一方面對采集到的 手掌靜脈網(wǎng)絡進行一系列快速處理，最終將其特征嵌入到二維條碼中，完成注冊(此過程 可利用PC機完成)，如圖2所示；另一方面對掃描槍獲得的數(shù)據(jù)進行一系列快速處理，將其 與現(xiàn)場采集的手掌靜脈網(wǎng)絡特征對比，完成認證(檢票)，如圖3所示。本發(fā)明提供的系統(tǒng)最小基于AM處理器就可實現(xiàn)，只需一個RS232串口接掃描槍， 一個視頻輸入口接攝像頭模擬輸入模塊和一個VGA接口連接顯示屏，利用一般平臺都會自 帶的蜂鳴器發(fā)出提示音來判斷是否認證成功。硬件部分中手掌靜脈采集器與掃描槍取得的數(shù)據(jù)是認證比對信息的來源，而顯示 屏則能實時地顯示手掌靜脈采集的圖片，可以將人的手掌靜脈網(wǎng)絡直觀地展現(xiàn)在眼前。手掌靜脈采集器利用紅外光透射、攝像頭采集的原理，紅外燈的波長約為850nm， 設計紅外燈控制電路，控制光強，利用紅外照射手掌，靜脈血細胞吸收紅外線，形成灰度差，手掌靜脈網(wǎng)絡特征信息 (占用113個字節(jié)，占總共信 息可存儲量的22%)，剩余字 節(jié)依次存儲姓名、身份證號、 始發(fā)站、終點站、發(fā)車時間和 車次
PDF417 二維碼 認證模塊主要運用了歸一化相關思想。當拿到上一模塊得到的兩塊數(shù)據(jù)后，從掃 描槍得到的數(shù)據(jù)當中截取一個小窗，然后讓這個小窗在現(xiàn)場采集的手掌靜脈特征數(shù)據(jù)上逐
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從而得到血管的網(wǎng)絡分布，進而提取出手掌靜脈網(wǎng)絡信息，利用功能擴展板將攝像頭輸入 的模擬信號轉化成數(shù)字信號并送入嵌入式開發(fā)板進行處理。功能擴展板能夠檢測NTSC/ PAL/SECAM 4*10位等格式的視頻，支持對RGB和YCbC,信號進行A/D轉換。此外，可利用嵌 入式開發(fā)板上的VGA模塊實時地將采集的圖像顯示在VGA顯示屏。掃描槍接到嵌入式開發(fā)平臺的RS232串口接口。通過掃描票面上的二維條碼，可 以還原出原來的靜脈網(wǎng)絡特征系數(shù)，與通過手掌靜脈采集器獲取的手掌靜脈特征進行匹配 認證，達到了本系統(tǒng)的檢票認證目的，如圖3所示。系統(tǒng)流程如附圖4所示，總體而言，可將軟件系統(tǒng)分為采集模塊、手掌靜脈特征提 取模塊、靜脈特征信息處理模塊和認證模塊。手掌靜脈的采集使用低成本的NTSC制式的攝 像頭，基于V4L2協(xié)議標準，通過mmap映射方法，分別為capture和display建立內存映射。 數(shù)據(jù)流采用幀緩沖機制，將capture緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)拷貝到display緩沖區(qū)，實現(xiàn)CRT實時觀 察圖像采集效果。為了使捕獲到符合要求的手掌靜脈圖像，系統(tǒng)設計了裁切圖像和提取Y 分量操作。裁切圖像從原始720*480的圖像中裁切出居中的380*480的圖像區(qū)域，提取Y 分量操作是將采樣格式為4:2:2的YCbC;中提取需要的Y分量，舍棄色度分量Cb和(；。得到手掌靜脈特征后，系統(tǒng)做一系列的數(shù)據(jù)處理，如圖5所示。先對提取的靜脈網(wǎng) 絡特征進行置亂，設定算法密鑰k，k為待加密靜脈網(wǎng)絡特征矩陣的長度，將密文進行無損 數(shù)據(jù)壓縮，系統(tǒng)再添加用戶身份信息，得到需要的二維條碼信息，將此信息送至PDF147碼 生成程序就可生成二維條碼，完成注冊功能。利用掃描槍讀出二維條碼，對該信息進行上述 過程的逆處理就可得到與二維條碼對應的靜脈特征信息，與檢票時提取的靜脈特征一起送 至比對算法，完成認證功能。其中設計的PDF417碼生成程序得到的堆疊式 同之處如表1所示。表1 二維條碼區(qū)別表
權利要求
1.基于手掌靜脈網(wǎng)絡特征認證的實名制火車票檢票系統(tǒng)，其特征在于， 手掌靜脈采集模塊獲得手掌靜脈圖像；利用中值濾波算法對采集到的圖像進行預處理；利用手掌靜脈網(wǎng)絡提取算法對預處理后的圖像進行處理，得到二值化的純手掌靜脈網(wǎng) 絡圖像；利用特征提取算法提取出手掌靜脈特征，保存至預先設定的數(shù)組中； 得到手掌靜脈特征后，對提取的靜脈網(wǎng)絡特征進行置亂，設定算法密鑰，將密文進行無 損數(shù)據(jù)壓縮，系統(tǒng)進一步添加用戶身份信息，得到二維條碼信息，將所述信息送至PDF147 碼生成程序生成二維條碼，完成注冊功能；利用掃描設備讀出二維條碼，對所述信息進行上述過程的逆處理得到與二維條碼對應 的靜脈特征信息，與檢票時提取的靜脈特征一起送至比對算法，完成認證功能。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述手掌靜脈采集模塊為近紅外手掌靜脈 米集器。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的底部， 為紅外LED陣列。
4.如權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集器上表面刻有5道手指形狀的凹槽。
5.如權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集器采用密封結構設計。
6.如權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集器的成像系統(tǒng)利用可調節(jié)曝光 量的攝像頭，攝像頭輸出為8位二進制直接輸出，使用DSP的IO 口直接讀寫。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于手掌靜脈網(wǎng)絡特征認證的實名制火車票檢票系統(tǒng)。在AM開發(fā)平臺上，集成了手掌靜脈網(wǎng)絡特征采集器和二維條碼掃描槍。系統(tǒng)通過靜脈網(wǎng)絡特征采集提取、特征數(shù)據(jù)壓縮加密處理，并分為身份特征的注冊與認證兩個不同過程的處理，將手掌靜脈生物特征與二維條碼有機結合，在確保用戶信息安全的基礎上，解決了實名制火車票檢票實時性問題。
文檔編號G07B11/00GK102063740SQ20101054655
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者丁曉明, 李志超, 王升輝, 程冰冰 申請人:北京交通大學