虹膜识别技术在智慧校园中的应用

周靖雄 陈梅

摘 要：运用虹膜识别技术填补智慧校园中的空缺，从而解决：考勤、节能、支付、进出等各方面问题。

关键词：虹膜识别技术；智慧校园；支付；考勤

1 引言

智慧校园是一个新世纪名词，目前而言智慧校园只能在小部分程度上进行智慧处理。但是在考勤、校园支付、宿舍与实验室的节能等方面都没有达到智慧的程度。我们可以使用虹膜技术识别技术将将这些问题进项相应的解决功能。虹膜技术在信息安全、教育考试、司法安检、银行金融、门禁考勤发挥着不可替代的作用。

2 虹膜技术概论与优点

人眼睛的外观图由巩膜、虹膜、瞳孔三部分构成。外观上看，由许多腺窝、皱褶、色素斑等构成（图 1眼睛构造），是人体中最独特的结构之一。在包括指纹在内的所有生物识别技术中，虹膜识别是当前应用最为方便和精确的一种。[1]

虹膜识别的优点：

（1）便于用户使用；

（2）可能会是最可靠的生物识别技术；

（3）不需物理的接触；

（4）可靠性高。

3 虹膜技术系统

虹膜识别系统主要由扫描眼睛、提取虹膜、进行预处理、与虹膜数据库检测、反馈是否成功，共五个部分组成

扫描眼睛即确定合适的位置，获取最清晰的虹膜图像。虹膜图像的预处理主要包括虹膜定位、归一化处理以及虹膜信息增强等[2]。特征提取主要是使用相关算法提取虹膜的纹理信息，制作成虹膜特征模板，作为身份验证的模板。特征匹配是对两个虹膜的特征进行比较，计算其相似程度，最终确定识别的结果[3]。

4 虹膜识别在校园中的应用

在智慧校园——虹膜技术是指应用物联网、数据分析等信息技术对数据进行收集、整理和分析，从而使得学生可以较为方便的在校园中活动，提高学生的校园幸福指数。

4.1基于虹膜技术的门禁系统

虹膜识别门禁系统的终端设备有电控锁、备用电源、网络等组成部件，中间处理设备由采集器、处理器等部件组成；内部处理有存储虹膜模型的数据库服务器。

虹膜识别门禁系统是收先使用采集器对于个人红虹膜模型进行采集，通过处理器进行相关数据转换与数据分析；通过网络将相关数据传输到云端，通过数据库的相关语句进行相关匹配。若匹配成功则通过门禁系统，并且反馈到大屏幕。门禁系统可运用在宿舍的进出、图书馆的进出、主要实验室进出等。防范其他非相关者的进出，单门双向认证的应用就是典型的门禁系统的应用。

4.2基于虹膜技术的考勤系统

如今在校园中主要利用刷卡、人工登记的形式进行人员信息的记录，有着结果不准确与操作不方便的缺点。我们可以在门禁系统的基础上，延展数据库与其他数据库之间的联系，在进出的时候进行打卡操作。在进出门的时，对出入的人进行虹膜采集以及登记。对于是否签到成功会在相关平台上进行反馈。

对于学生的考勤，教师可以通过相关系统对学生考勤进行设定分值以及迟到早退的应扣分值。若出现迟到、早退现象学生可以通过相关平台考到迟到（早退）的提示以及最后的考勤剩余分值。

对于教师的考勤，相关部门与教师可以在相关平台上看到迟到（早退）次数，以便于最后的统计。

4.3基于虹膜技术的节能系统。

在校园中，最常用的是手动式开关。但是在大多数的时候会忘记关电灯、风扇等设施就关门离开，造成了能源浪费。通过虹膜技术可以改善这一现象，通过改进宿舍门禁系统是最直接的一种方法。

当学生进行宿舍门禁的识别的时候，会自动连接到相关数据库进行匹配宿舍号，若匹配成功，则通过内部处理机进行宿舍电源的打开（预计耗时：30s）。若宿舍中某个学生离开宿舍楼，那么将会通过相关操作在数据库中进行标记。当宿舍的全部人离开宿舍楼的时候，将过通过内部处理机进行宿舍的断电处理，并且会自动加锁，以确保宿舍的安全性与节能性。

在實验室可是如此。当有人进入实验楼，就会进行数据库的相关数据匹配。若有人属于多间实验室，在进行门禁系统的时候会提供选择进入哪个实验室[4]。选择完成后，与宿舍节能系统的操作一致。

4.4基于虹膜技术的校园支付

在大润发中已经采用自主结账机，在结账的时候可以有多种选择，并且降低了排队人工扫码结账的时间。但是在校园中常用的支付手段是：手机扫码、校园卡。通过虹膜技术使支付手段结合起来，是学生可以自助进行支付。学生只需在校园个人金融平台上进行充值，就可以使用无手机、无校园卡就可以走遍学校。

在校园超市中，可以使用无人结账机进行结账。在最后的支付环节可以使用红膜识别技术所支持的虹膜支付，对个人的信息进行匹配，最终于个人金融平台进行相连接，在该平台上进行扣款。

在校园餐厅中，学生可以选择两种付款方式：校园卡或者是虹膜扫描支付。

学生打餐食进行通过食物扫描区进行菜品估价，最终在支付区进行支付。在餐厅的虹膜支付与超市中的支付方式是一致的。

5 虹膜技术的挑战

将虹膜识别技术应用到校园中，必定会给智慧校园带来巨大的变革与发展。但是也将面临一些问题，如：①设备较贵：对于最基本的扫描设备售价大致在1万-3万之间。②模型数据的更新问题：对于生物体而言在每一个时刻都是在变化的，同时在大一的时候收集到的模型数据与大四的模型数据在一定程度上就是有着偏差，虽说在整体而言都是无变化的，但是在扫描的时候有时会出现偏差。③识别、检验算法的精准度：在进行扫描匹配的时候光照、眨眼睛等都会影响收集结果。若出现两个相似的虹膜模型，最后只能进行人工操作。④传输与处理问题：虽说目前云计算、大数据可以使得计算能力有着质的飞跃。但是对于图像的收集、处理、匹配还是需要庞大的计算能力。

6 结语

基于虹膜识别技术的门禁系统、校园支付系统、考勤系统、校园节能系统，这四个系统在一定程度上可以使学生的吃、出、住较比以前会相对舒适。与此同时，这四大模块可以使智慧校园在一定程度上更加的智慧。

*基金项目：本文系山东协和学院2016年教学改革项目——““创客”思维下高等院校校内外协同创新创业人才培养模式改革”项目的研究成果（学生成果），项目编号：2016xh34

参考文献

[1]刘晓敏，张思，李川汇.高晶一种虹膜内外轮廓检测方法[J].佳木斯大学学报（自然科学版）.2011

[2]王迎春.虹膜识别算法的研究[D].重庆大学.2010

[3]朱卫东.计算机安全基础教程[M].清华大学出版社.2009

[4]连坚.基于开放管理的实验室智能门禁设计[J].新校园（上旬刊）.2017.2

[5]刘敏，侯显玲.虹膜识别在智慧酒店中的应用研究[J].电脑知识与技术2016.31

（作者单位：山东协和学院）