虹膜識別技術在智慧校園中的應用

周靖雄 陳梅

摘 要：運用虹膜識別技術填補智慧校園中的空缺，從而解決：考勤、節能、支付、進出等各方面問題。

關鍵詞：虹膜識別技術；智慧校園；支付；考勤

1 引言

智慧校園是一個新世紀名詞，目前而言智慧校園只能在小部分程度上進行智慧處理。但是在考勤、校園支付、宿舍與實驗室的節能等方面都沒有達到智慧的程度。我們可以使用虹膜技術識別技術將將這些問題進項相應的解決功能。虹膜技術在信息安全、教育考試、司法安檢、銀行金融、門禁考勤發揮著不可替代的作用。

2 虹膜技術概論與優點

人眼睛的外觀圖由鞏膜、虹膜、瞳孔三部分構成。外觀上看，由許多腺窩、皺褶、色素斑等構成（圖 1眼睛構造），是人體中最獨特的結構之一。在包括指紋在內的所有生物識別技術中，虹膜識別是當前應用最為方便和精確的一種。[1]

虹膜識別的優點：

（1）便于用戶使用；

（2）可能會是最可靠的生物識別技術；

（3）不需物理的接觸；

（4）可靠性高。

3 虹膜技術系統

虹膜識別系統主要由掃描眼睛、提取虹膜、進行預處理、與虹膜數據庫檢測、反饋是否成功，共五個部分組成

掃描眼睛即確定合適的位置，獲取最清晰的虹膜圖像。虹膜圖像的預處理主要包括虹膜定位、歸一化處理以及虹膜信息增強等[2]。特征提取主要是使用相關算法提取虹膜的紋理信息，制作成虹膜特征模板，作為身份驗證的模板。特征匹配是對兩個虹膜的特征進行比較，計算其相似程度，最終確定識別的結果[3]。

4 虹膜識別在校園中的應用

在智慧校園——虹膜技術是指應用物聯網、數據分析等信息技術對數據進行收集、整理和分析，從而使得學生可以較為方便的在校園中活動，提高學生的校園幸福指數。

4.1基于虹膜技術的門禁系統

虹膜識別門禁系統的終端設備有電控鎖、備用電源、網絡等組成部件，中間處理設備由采集器、處理器等部件組成；內部處理有存儲虹膜模型的數據庫服務器。

虹膜識別門禁系統是收先使用采集器對于個人紅虹膜模型進行采集，通過處理器進行相關數據轉換與數據分析；通過網絡將相關數據傳輸到云端，通過數據庫的相關語句進行相關匹配。若匹配成功則通過門禁系統，并且反饋到大屏幕。門禁系統可運用在宿舍的進出、圖書館的進出、主要實驗室進出等。防范其他非相關者的進出，單門雙向認證的應用就是典型的門禁系統的應用。

4.2基于虹膜技術的考勤系統

如今在校園中主要利用刷卡、人工登記的形式進行人員信息的記錄，有著結果不準確與操作不方便的缺點。我們可以在門禁系統的基礎上，延展數據庫與其他數據庫之間的聯系，在進出的時候進行打卡操作。在進出門的時，對出入的人進行虹膜采集以及登記。對于是否簽到成功會在相關平臺上進行反饋。

對于學生的考勤，教師可以通過相關系統對學生考勤進行設定分值以及遲到早退的應扣分值。若出現遲到、早退現象學生可以通過相關平臺考到遲到（早退）的提示以及最后的考勤剩余分值。

對于教師的考勤，相關部門與教師可以在相關平臺上看到遲到（早退）次數，以便于最后的統計。

4.3基于虹膜技術的節能系統。

在校園中，最常用的是手動式開關。但是在大多數的時候會忘記關電燈、風扇等設施就關門離開，造成了能源浪費。通過虹膜技術可以改善這一現象，通過改進宿舍門禁系統是最直接的一種方法。

當學生進行宿舍門禁的識別的時候，會自動連接到相關數據庫進行匹配宿舍號，若匹配成功，則通過內部處理機進行宿舍電源的打開（預計耗時：30s）。若宿舍中某個學生離開宿舍樓，那么將會通過相關操作在數據庫中進行標記。當宿舍的全部人離開宿舍樓的時候，將過通過內部處理機進行宿舍的斷電處理，并且會自動加鎖，以確保宿舍的安全性與節能性。

在實驗室可是如此。當有人進入實驗樓，就會進行數據庫的相關數據匹配。若有人屬于多間實驗室，在進行門禁系統的時候會提供選擇進入哪個實驗室[4]。選擇完成后，與宿舍節能系統的操作一致。

4.4基于虹膜技術的校園支付

在大潤發中已經采用自主結賬機，在結賬的時候可以有多種選擇，并且降低了排隊人工掃碼結賬的時間。但是在校園中常用的支付手段是：手機掃碼、校園卡。通過虹膜技術使支付手段結合起來，是學生可以自助進行支付。學生只需在校園個人金融平臺上進行充值，就可以使用無手機、無校園卡就可以走遍學校。

在校園超市中，可以使用無人結賬機進行結賬。在最后的支付環節可以使用紅膜識別技術所支持的虹膜支付，對個人的信息進行匹配，最終于個人金融平臺進行相連接，在該平臺上進行扣款。

在校園餐廳中，學生可以選擇兩種付款方式：校園卡或者是虹膜掃描支付。

學生打餐食進行通過食物掃描區進行菜品估價，最終在支付區進行支付。在餐廳的虹膜支付與超市中的支付方式是一致的。

5 虹膜技術的挑戰

將虹膜識別技術應用到校園中，必定會給智慧校園帶來巨大的變革與發展。但是也將面臨一些問題，如：①設備較貴：對于最基本的掃描設備售價大致在1萬-3萬之間。②模型數據的更新問題：對于生物體而言在每一個時刻都是在變化的，同時在大一的時候收集到的模型數據與大四的模型數據在一定程度上就是有著偏差，雖說在整體而言都是無變化的，但是在掃描的時候有時會出現偏差。③識別、檢驗算法的精準度：在進行掃描匹配的時候光照、眨眼睛等都會影響收集結果。若出現兩個相似的虹膜模型，最后只能進行人工操作。④傳輸與處理問題：雖說目前云計算、大數據可以使得計算能力有著質的飛躍。但是對于圖像的收集、處理、匹配還是需要龐大的計算能力。

6 結語

基于虹膜識別技術的門禁系統、校園支付系統、考勤系統、校園節能系統，這四個系統在一定程度上可以使學生的吃、出、住較比以前會相對舒適。與此同時，這四大模塊可以使智慧校園在一定程度上更加的智慧。

*基金項目：本文系山東協和學院2016年教學改革項目——““創客”思維下高等院校校內外協同創新創業人才培養模式改革”項目的研究成果（學生成果），項目編號：2016xh34

參考文獻

[1]劉曉敏，張思，李川匯.高晶一種虹膜內外輪廓檢測方法[J].佳木斯大學學報（自然科學版）.2011

[2]王迎春.虹膜識別算法的研究[D].重慶大學.2010

[3]朱衛東.計算機安全基礎教程[M].清華大學出版社.2009

[4]連堅.基于開放管理的實驗室智能門禁設計[J].新校園（上旬刊）.2017.2

[5]劉敏，侯顯玲.虹膜識別在智慧酒店中的應用研究[J].電腦知識與技術2016.31

（作者單位：山東協和學院）