智能门禁技术发展的主要阶段

一、感应卡自动识别门禁系统
　　门禁系统所用的卡片有接触式和非接触式两类。接触式卡必须与读卡机实际碰触，而非接触式卡则可借助于卡内的感应天线，使读卡机以感应方式读取卡内资料。两者比较见表9.1。非接触式卡统称为感应卡，又分为射频感应卡RFID、Mifare智能卡等多种。


　　卡式门禁系统利用射频等感应辨识技术，感应距离中长距离为40～300cm。感应式门禁系统工作流程框图如图9.4所示。

　　应卡的外观分为名片型1.8mm厚卡，0.7mm、0.8mm、1.1mm薄卡以及匙扣、手表、鸳鸯、肖像卡等多种异形卡。但内部结构大致相同，都是由一个电感线圈L、谐振电路和IC芯片组成。IC芯片是感应卡中存储识别号码及数据的核心元件，被封装在一块3mmX6mm或4mmX8mm的超薄电路基片上，最低启动工作电压为2～3V，最大工作电流2μA，芯片内设置有限压开关功能，当芯片在强力电磁场内产生感应电压超过5～7V时，限压开关开启，对过压电荷进行泄放，因此卡片不会有电气损坏。天线用来发射和接收电磁波，收发信息的电感线圈L由极细的自黏漆包线在专用设备上制成脱胎线圈。感应卡将射频识别技术和IC卡结合起来，解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一项重大突破。
　　整个感应卡系统根据工作频率的不同可分为高频、中频及低频系统。低频系统一般工作在100～500kHz；中频系统工作在10～15MHz左右；而高频系统则可达850～950MHz甚至2.4～5GHz的微波段；高频系统应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，如高速公路收费等系统，但天线波束较窄价格较高；中频系统在13.56MHz的范围，这个频率用于门禁控制和需传送大量数据的应用；低频系统用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制。
　　根据射频卡的不同可分成三种：可读写卡(RW)、一次写入多次读出卡(WORM)和只读卡(RO)。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多。WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，WORM卡比RW卡要便宜。RO卡存有一个惟一的号码，不能逐改，这样提供了安全性，RO卡最便宜。
　　 感应式门禁系统工作原理如图9.5所示。

二、人体生物特征识别系统
　　从开门方式上说，用钥匙开门是用“你拥有的东西(something you have)”，用密码开门是用“你知道的东西(something you know)”，而用视网膜等生物特征开门则是用“你的一部分(something you are)”。人体生物特征识别系统(Biometrics)是以人体生物特征作为辨识条件，有着“人各有异、终身不变”和“随身携带”的特点，因此具有无法仿冒与借用、不怕遗失、不用携带、不会遗忘、有着个体特征独特性、惟一性、安全性的特点，适用于高度机密性场所的安全保护。人体生物特征识别系统主要类别有生理特征(如指纹、掌纹、脸像、虹膜等)和行为特征(如语音、笔迹、步态等)两大类。
　　 1．指纹比对——最易实现的门禁
　　 指纹识别系统是以生物测量技术为基础，利用人类的生物特性——指纹来鉴别用户的身份。由于指纹的特殊特性，指纹识别具有高度的保密性和不可复制性。指纹是每个人所特有的东西，即使是双胞胎，两人指纹相同的概率也小于十亿分之一，而且在不受损伤的条件下，一生都不会有变化。指纹识别主要包括活体指纹图像获取，提取指纹特征和指纹比对三部分。其应用分为验证(Verification)和辨识(1dentification)两类。验证是将现场指纹与已登记的指纹进行一对一的比对，而辨识则是在指纹数据库中找出与现场指纹相匹配的指纹，是一对多匹配。指纹的用途很广，包括门禁控制、网络网际安全、金融和商业零售等。典型产品指标如表9.5所示。



　　美国BIOMATRIC公司的VERIPROX-HID指纹识别器采用嵌入式指纹识别屏，采用光学采样对比方式，全方位识别角度，使用十分方便。其特点是解决了因切割、玷污及膨胀因素造成的图像变形，不会对指纹图像识别产生影响。识别时间小于0.5s，错误拒绝率(拒真率FRR)为0.01，错误接受率(认假率FAR)小于10万分之一。指纹识别器可接入门禁系统的读卡器接口，使系统完全兼容使用。此外，用户可选用感应卡加指纹识别认证用户身份，做到高保密、高安全。VERIPROX-HID指纹识别器指标为：用户容量4500个，识别时间小于0.5s，影像格式：224X288，解析度为513DPI 8BIT映像点，工作频率：125kHz，接口标准有WIEGAND、DATA／CLOCK、RS232／RS485，尺寸：13cmX5cmX5.6cm。
　　以指纹识别作为基础的指纹门禁机，如美国Identix门禁产品Fingerscan V20，使用Identicator公司的ID Safe生物测定技术，输出门锁控制信号。使用时只需在面板的键盘上或无接触式读卡器上输入你的ID号码，同时扫描一下你的指纹，即可控制门的开启。指纹登录为单次抓拍，典型需时5s，指纹特征大小典型值为300字节，可登录用户数近万个，其锁控输出和多路继电器输出信号可通过RS-485、RS-232、TTLI／O、威根卡I／O传送，也能通过以太网或拨号调制解调器以300—56kbps的速率传送。其技术规范为验证时间1s，登记指纹一次需0。5s，指纹特征大小300字节，记录容量8000笔，波特率300～56kbps，可登记用户标准是512个，可扩展至32000用户，ID号为1～9位数字或读卡机输入，门控有锁控输出、Tamper Switch、3路辅助输出、4路辅助输入，通信方式可选RS485、RS232、TTL、Wiegand，可选以太网或Modem，读卡机输入可选威根(Wiegand)卡、HID卡、磁卡、条码卡，电源12VDC，重量2磅，尺寸7X7X3.5。

2．掌形比对——未来走遍全世界的护照
　　以三维空间测试手掌的形状、4指的长度、手掌的宽度及厚度、各手指的两个关节部分的宽与高等作为辨别的条件，通掌以俯视得到手的长度与宽度数据，从侧视得到手的厚度数据，最终将得到的手轮廓数据变换成若干个字符长度的辨识矢量，作为用户模板存贮起来。掌形识别侵入性小，资源节省，只需9个字节(72位)，可与门禁系统结合，应用面广。掌形机性能见表9.7。

　　
　　3．视网膜比对——视网膜的血管路径同指纹一样为各人特有，如果视网膜不受损的话，从3岁起就终生不变。此外，每个人的血管路径差异很大，外观看不出来，所以被复制的机会很小。市售装置是使用微弱的近红外线来检查出视网膜的路径。这种方法在不是生物活体时无法反应，因此不可能伪造。但是在眼底出血、白内障、戴眼镜的状态下也无法辨识比照。在误判率百万分之一的高精密度下，个人资料92位，登记1500枚时，识别时间在5s以下，误判率为零。
　　在技术上，基于可变灵敏度光检测单元VSPC(Variable sensitivity photodetection Cell)的人体视网膜芯片已经诞生。以其可完成影像感知、模式匹配、边缘探测、二维到一维的摄影等多种影像处理，出现了像素值128X128、352X288的二维空间滤波芯片(功耗15mW，约为CCD芯片的1／10)和人体视网膜摄影机。
　　4．虹彩比对——眼睛虹彩路径同视网膜一样为各人特有，出生第二年左右就终生不变。虹彩不同于视网膜，它存在于眼的表面(角膜的下部)，是瞳孔周围的有色环形薄膜，眼球的颜色由虹膜所含的色素决定。所以不受眼球内部疾病等影响。另外，以摄像机距离1m左右拍摄，比照时的阻碍非常少。新推出的产品，个人资料256位，可达到误判率十万分之一以下的高精度。在眼睛上贴眼球相片的伪造者，也会在眼线转动测试中被排除。
　　5．人像脸面识别技术——最具发展潜力的非侵犯性系统
　　人脸是比对人体特征时最有效的分辨部位。你只要看上某人一眼，就可以有对此人基本特征的认识。识别的特征有眼、鼻、口、眉、脸的轮廓(头、下巴、颊)的形状和位置关系，脸的轮廓阴影等都可利用。它有“非侵犯性系统”的优点，可用在公共场合特定人士的主动搜寻，也是今后用于电子商务认证方面的利器之一，各国都在竞相努力，并已经在ATM自动取款机、机场的登机控制、司法移民及警察机构、巴以加沙地带出入控制系统等开始应用。特别是在美国“9.11事件后，公共场合的安全已成为国际性课题，反恐怖活动的需求，刺激和推动了此项技术的发展。
　　用于安全防范的人像辨识机产品是以PC机(CPU PⅢ 800MHz以上)和Windows操作系统为平台，待成熟后再转变为更有保密性的专用机。可先研发二维人像辨识机，待条件成熟后，再研发三维人像辨识机。系统框图可如图9．15所示，包括：
　　

三、通过键盘输入密码的门控系统
　　该类系统以输入代码的正确与否来作为是否开门允许出入的判据，有面板固定式键盘和乱序键盘两种不同类型的键盘。固定式键盘上0～9数字在键盘上的位置是固定不变的，在输入密码时，易于被人窥视而仿冒，故现在仅用于与刷卡机配套使用。而乱序键盘上这10个数字在显示键盘上的排列方式不是固定式而是随机的，每次使用时在每个显示位置的数字都不同，这样就避免了被人窥视而泄漏密码之可能，既方便又实用，当然，乱序键盘输入密码与刷卡两者并用，则是最为理想的。