指纹识别技术与GDLIS的整合探析

曲靖师范学院图书馆 聂建国

GDLIS以功能全面、价格低廉、升级维护快速等特点，备受许多高校图书馆的青睐。以云南省高校为例，目前云南省有各类高校60余所，使用GDLIS的就有48所。在GDLIS的读者管理中，与读者身份关联的是一个一维或二维的数字条码，同时采用读者“照片+条码+密码”的证卡人工识别模式，这种识别模式在图书馆管理中极易带来“认物不认人”的麻烦，阻碍了图书馆工作的正常开展。指纹作为人体一种唯一的、难以模仿的生物特征，具有安全性高、防伪、防盗能力强，验证速度快[1-2]等优点，可以用来准确、快速地鉴定个人身份。基于此，本文将指纹技术嵌入GDLIS的功能模块中，实现GDLIS功能的最优化，有效解决了“认物不认人”的问题，提高了工作效率和服务质量，进一步提高读者的安全等级和图书馆的现代化管理水平。

1.GDLIS功能模块简介

GDLIS采用TCP/IP协议和C/S、B/S模式在网络上运行，.XP版本主要要采用SQL Server数据库，.NET版本在.XP的基础上进行了升级，主要采用oracle数据库。系统分为文献管理系统和电子阅览室管理系统两部分，其中，文献管理系统包含采购编目、流通控制、期刊管理、阅览室等9个功能模块（如图1示）。

在这些功能模块中，流通控制、期刊管理及阅览室模块因涉及读者与图书馆的业务办理，跟读者关联最大，而采购编目、典藏管理、资源管理、情报检索、系统管理及系统控制主要与图书馆管理有关，与图书馆员关联；读者可以通过电子阅览室检索网络信息、学习网络课程等，该系统也与读者息息相关。在流通控制模块内的借还、读者、查询、预约等子模块以及期刊管理内的借还子模块均与读者管理关联。在GDLIS的读者数据库中，与读者身份关联的是一个一维或二维的数字条码，该条码与读者借阅证上的条码完全相同，读者在图书馆办理相关业务时，只需在借阅终端上扫描该条码就能从读者数据库中调取读者相关信息，如：读者姓名、所在学院、级别等信息。读者识别主要采用“读者照片+读者条码+密码”的人工识别模式。

2.指纹识别技术嵌入GDLIS的构想

在现行的图书馆管理系统中，大都使用条形码技术对读者进行管理，而对读者的身份识别则仍使用传统的人工识别模式[3]。对于GDLIS来说，仍然如此。系统中与读者身份关联的是一个一维或二维的数字条码，采取“读者照片+读者条码+密码”的人工识别模式。读者照片主要与拍照时间、拍照环境、拍摄质量以及读者是否化妆等因素有关，而且，识别读者身份时，主要靠图书馆员核对读者借阅证上的照片与终端内显示的照片是否一致，极易形成“认物不认人”；读者条码中的数字通常是读者的学号，学号属于连续号码，极易被推断和泄露；部分高校图书馆在读者借阅证刚发放时，为方便读者记忆，读者的初始密码与读者条码是一致的，需要读者拿到借阅证后尽快修改。笔者在实际工作中发现，许多读者在借阅证使用很长时间未修改；读者易忘记密码；部分读者借阅证混用，甚至密码彼此都熟悉；传统的“回避法”、“遮挡法”，在实际工作中存在一定难度。在密码输入过程中，读者一般不会要求馆员活其他读者回避[4]。这些情形均会导致读者密码外泄。此外，读者借阅证也极易忘带、遗失；高校扩招，在校学生数量急剧增加，图书馆员工作负担较重，使得读者身份识别工作变得越来越困难。以上问题，最终会导致读者权益受到侵害、图书馆财产受到损失等问题，给图书馆管理工作带来极大不便。人体指纹具有唯一性、难以模仿的生物特征，尤其，手指不易出现忘带甚至丢失的现象。另外，指纹安全性高，防伪、防盗能力强，验证速度快，可以用来准确、快速地定位个人身份。基于此，笔者提出，如果将读者指纹与图书馆管理系统中的一维或二维的数字条码关联起来，利用指纹验证的优点，将读者指纹嵌入GDLIS中，用读者指纹代替系统内的读者条码，既可以有效地避开GDLIS读者管理的缺点，减轻、简化图书馆工作人员验证工作，提高工作效率，同时，还可以进一步完善GDLIS的功能，进而更有效地保障读者数据的安全和图书馆财产安全。

3.指纹识别技术嵌入GDLIS的实现

对图书馆来说，GDLIS已经存在，所以，要实现指纹技术与GDLIS的整合应用（如图2[5]示），必须解决以下关键问题。

3.1 建立读者指纹数据库

建立读者指纹数据库，主要包括读者指纹图像采集、处理、保存和读取四个过程。读者指纹信息属于个人隐私，为保障读者指纹信息的安全，必须由学校的专门部门进行采集与管理。一枚指纹的存储大小仅为3~15KB，采集读者指纹时，尽量采集两枚以上指纹，最好分左右手进行采集，避免系统识别时出错，给读者带来不必要的麻烦。采集读者指纹的设备较多，市场上常见的有光学和硅晶体采集器两种，购买指纹识别器，要优先考虑高识别率、低价格和紧凑体积等三个因素[6]。采集到的指纹需要进行去噪处理，使之更清晰，以便增强指纹识别仪对其的识别灵敏度。还需对指纹图像二值化，其目的是减少图像所占的存储空间，同时减少图像识别过程中的干扰。指纹图像处理结束后，可利用MATLAB将指纹图像转换为数值型的数据，直接存储在数据库中。

因为采集到的指纹是一个图像，经处理后仍为改变其属性，而在GDLIS中，用于识别读者身份的是一个一维或二维条码数字，系统无法识别图像信息。所以，进行指纹识别时，必须将读者指纹图像转为数值型数据。将图像转换为数值型数据，可用MATLAB来实现，例如：一枚指纹图像经MATLAB转换后，得到一个矩阵，通过矩阵就可算出指纹图像对应的数值[7]，该数值就可以代替读者条码直接写入GDLIS中。在进行指纹比对时，读者不用事先声明自己的身份，可直接在指纹识别仪上扫描指纹，系统提取当前指纹特征值后与数据库中指纹模板进行比对，若找到匹配的指纹特征，则GDLIS输出该学生的姓名和学号等信息，否则输出错误提示信息[8]。

图1 GDLIS功能模块

图2 GDLIS嵌入指纹技术

进行指纹识别，多采用1：N识别模式，该模式可实现在大量的指纹数据中快速搜索、比对、识别，其速度可达每秒数千枚。不过，1：N的算法虽然速度较快，但易受网络环境、比对指纹数量等因素影响。所以，网络环境和指纹数量仍然是指纹识别速度的瓶颈。对此，孟立辉[9]提出，可采用最大类间方差法来对图像进行分割处理，该方法具有最小的错分概率，并且获取的最佳阈值使得目标和背景之间的分离性最好，从而明显提高了指纹图像的分割效果和识别效率。

3.2 读者数据问题

指纹经采集、处理、转换并存储在读者指纹数据库中，数据库中读者的姓名、性别、院系、学号应与GDLIS中读者数据库的相应信息完全对应起来。尤其需要注意的是，经MATLAB转换并计算出的指纹数值一定要与GDLIS中读者数据库的“读者借阅证号（条形码）”对应起来，形成嵌入的连接标识。这样，该数值就形成了两个数据库之间连接的桥梁，这也是开发第三方接口程序的依据和关键。此外，实现两个数据库对接后，必须注意系统内原有读者数据和新读者数据的管理。对于读者原数据，如有变动，例如，读者因某种原因改变已登记的指纹信息，则可在相应数据库内修改即可；主要是因新生或新进教师产生的新数据，需要尽快为他们采集指纹和照片，并在两个数据库生成相关读者数据，以方便新读者到图书馆办理相关业务。

3.3 数据库接口程序[10]

接口程序是读者指纹嵌入GDLIS的关键。文中提到，读者指纹图像经MATLAB处理后得出的指纹数值是两个数据库间连接的桥梁和统一标识，所以，在研发数据转换的第三方接口程序（ThirdSeverice.exe）时，应充分利用这个关键点，做好数据接口程序的研发。第三方接口程序可聘请GDLIS的开发商北京金沙汇科技有限公司进行研发，这样做可以让研发方快速掌握图书馆嵌入读者指纹的目的和意图。建议在建立读者指纹数据库时就聘请北京金沙汇科技有限公司的研发人员参与，让其明确图书馆的意图，进而快速、准确地研发出该接口程序。

3.4 嵌入读者指纹后的GDLIS调试与维护

GDLIS嵌入读者指纹后，需要对系统作出调试与维护。为进一步完成系统的调试工作，图书馆需要在各借阅窗口、电子阅览室等管理终端安装指纹识别仪，因此，各种软件、硬件的安装及调试成为系统能否正常运作的关键。需要特别注意的是，虽然GDLIS的文献管理系统采用了oracle数据库，但是电子阅览室管理系统仍然采用SQL Server数据库，所以，在嵌入读者指纹、建立指纹数据库以及进行系统调试时，必须考虑到这个特殊性。系统调试完毕，能正常运作后，系统维护成为系统运用的重心工作，尤其系统数据库的维护工作更是系统正常运作的重中之重。所以，培养一支具备高素质计算机人才队伍是系统软、硬件维护的需要，更是图书馆工作能否正常开展的根本。

随着指纹识别技术的日趋成熟，指纹识别将成为安全、省时、可靠的身份认证方式。2011年10月29日，十一届全国人大常委会第二十三次会议表决通过了《关于修改居民身份证法的决定》，修改后的居民身份证法规定，公民申请领取、换领、补领身份证，应登记指纹信息[11]。该法案的修改很大程度上促进了指纹的民用化和普遍化。将指纹技术嵌入图书馆GDLIS中，实现与图书馆GDLIS的有机整合，并应用到图书馆日常业务管理和数字图书馆建设中，是图书馆管理工作的一种积极、有效的尝试与探索，必定会大大提高读者的安全级别，实现图书馆计算机管理系统功能的最优化，同时，也将给未来数字图书馆的建设带来质的飞跃。

[1]于波.邮政绿卡指纹身份论证系统[J].中国邮政,2004(6):42-44.

[2]尹义龙等.自动指纹识别技术的发展与应用[J].南京大学学报(自然科学),2002(1):29-35.

[3]金志敏.浅谈指纹识别技术在图书馆中的应用[J].中国防伪,2005(10):30-31.

[4]李华.指纹识别技术在数字图书馆中的应用[J].图书馆论坛,2005,6(3):92-94.

[5]朱克亮,李春.指纹识别技术在图书馆中的应用[J].现代图书情报技术,2OO2(4):23-24.

[6]曹广忠,谢玉峰,费跃农.指纹识别技术原理及应用研究[J].深圳大学学报(理工版),2001(3):36-42.

[7]刘凡馨.指纹技术及其在读者证件系统中的应用[J].现代图书情报技术,2007(3):83-86.

[8]李翠华等.指纹识别在新型学籍管理系统中的应用[J].厦门大学学报(自然科学版),2010,49(2):181-185.

[9]孟立辉.指纹识别关键技术在图书馆管理中的实现[J].微计算机信息,2011,27(3):131-133.

[10]钟庞和.自动指纹识别技术在图书馆中的应用[J].江苏图书馆学报,2002(4):21-23.

[11]王亦君,崔丽文.修改后的居民身份证法规定 警察查验身份证范围扩大[N].中国青年报,2011-10-30(01).