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基于证件识别技术的访客管理系统

来源:一卡通世界      作者:付晓玲,吴杰伟      2010/6/27 21:45:07

    1 引言

    访客管理/门禁系统是对来访客人进行登记管理的系统,是重要部门安全机制的基本组成部分。传统的门禁系统多采用手工方式,一般需要访客出示身份证件、由管理员或访客自身填写登记单等步骤。而对于来访人员管理比较严、安全系数要求较高的单位,还需对用户出示证件进行扫描存档,与被访人进行电话联系确认、发放/回收出入证的等环节。然而这样的登记方式往往比较费时费工,所登记的信息不够全面、准确,保存的也只是纸质文档或以图片形式保存,非常不便于进行信息的管理和查询,形成了当前访客管理所面临的最大瓶颈,存在着一定的安全隐患。

    近年来,随着数码影像,OCR(光学字符识别)和信息技术的发展,对访客证件信息进行自动识别,并采用计算机进行存储和管理是解决上述问题的一个有效途径。不少公司推出了证件扫描和识别系统,这些系统包括专用证件扫描仪和相应的识别程序,可实现对身份证件(如身份证、驾驶证、护照等)进行扫描,并自动识别证件上的相关文字和图像信息,归类存储到数据库中,使信息的自动采集代替手工录入、以电子化管理代替纸质文档管理的方式成为可能。但是这些系统只负责证件识别和提供相应的编程接口,没有形成完整的管理信息系统,还不是最终产品。因此各单位还需要在这些系统的基础上进行二次开发,或与现有的管理系统进行无缝连接,以适合不同的具体应用。

    该文将给出一个基于证件识别技术的访客管理系统的解决方案,该系统在紫光文通公司的“e 验通”[1]证件识别系统的基础上实现,采取证件识别与即时采集的人脸图像识别相互验证的身份验证策略,避免了“人证不符”、“证像不符”等现象的可能,提高系统的准确和安全性。系统还提供信息查询和数据维护等功能,具有良好的信息管理能力和适应能力,可应用于政府机关、军事机构、企事业单位等不同安全级别、不同访客登记流程的单位和部门。

    2 技术背景

    2.1 证件识别

    身份证是人们使用最广泛也是最重要的身份证明文件。本文采用紫光文通公司的“e 验通”[1]作为身份证件采集与识别工具,身份证识别的基本步骤如图1 所示。

 身份证识别的基本步骤

图 1 身份证识别的基本步骤

    识别身份证需要解决的一个重要问题就是在扫描识别过程中如何避免身份证防伪标记的干扰。 “e 验通”分别从硬件和软件两方面进行技术处理:在硬件方面,采用了专用身份证影像传感器,在扫描时捕捉防伪信息并予以滤除,以获取身份证原始图像,为图像识别和信息采集铺平了道路;在软件方面则集成了基于TH-OCR 技术[2]而开发出的识别系统,通过高效识别算法分别对图像、字符、数字、编码等进行特定识别,进一步提高了识别的准确率。识别结果按姓名、地址、民族、身份证号码等项目分别显示在界面上,同时保留身份证的原始图像,方便工作人员进行检查核对,核对无误后便可将原始图像和识别结果分类写入数据库中。

    2.2 人脸检测

    为提高系统的准确性和安全性,避免出现他人冒用证件的“人证不符”等问题,系统设置了对访客人脸图像进行实时采集和处理的功能,访客进行自助登记时,自行站到指定的摄像区,本系统会自动检测出人脸并对人脸进行定位和方向识别,如果识别出人脸为侧面时,系统会自动提醒访客,要求访客正面对准摄像头,当人脸大小合适并且正面对着摄像头时,系统自动对访客进行拍摄。本文采用了基于肤色的人脸检测方法。首先利用皮肤肤色过滤法和背景去除技术过滤出类似皮肤的区域,再对过滤后的图像进行涂抹和填充,形成多个候选脸的连通区域,然后利用待测对象的高度变化为依据检测出人脸。由于采集的人脸图片是用于与证件照片进行识别比对,因此拍摄的人脸必须是正面照片,本文采用人脸的几何特征来判断人脸的方向(正面或侧面),当判断出人脸方向为侧面时,系统会提示访客校正他/她的脸部角度方向,然后进行拍摄。详细算法已另文描述[3]。

    3 系统的设计与实现

    3.1 访客登记流程

    一般情况下,访客登记过程可分为 7 个步骤,如图2 所示:

 访客登记流程

图2 访客登记流程

    以上步骤中,前三个和第(7)个步骤是必需的,其它步骤可根据需要选择进行与否。

    3.2 系统结构

    系统采用 C/S 结构实现。由“e 验通”证件扫描仪、摄像头、标签打印机、管理服务器、数据库服务器和客户端组成。系统拓扑结构如图3 所示。

系统拓扑结构

图 3 系统拓扑结构

    访客以自助方式进行登记,首先将身份证插入证件扫描仪,扫描仪扫描访客证件并自动识别证件信息,摄像头实时采集访客正面影像信息。访客图像存储后用于与访客证件上的头像进行比对。所采集的影像信息等还可以通过网络传到被访人客户端,供被访人进行访客确认。标签打印机用于打印访客出入标签,以代替传统的卡片式出入证。标签内容包括到访时间,访客和被访人姓名等信息,方便门卫查看放行。管理服务器作为整个系统的核心,在系统运行期间负责系统的管理工作,监控各个设备的运行,对数据的接收和处理进行统一管理。数据库服务器用于存储访客信息、访问记录和单位员工信息等数据。被访客户端一般为各单位员工办公时所使用的电脑,当有客人来访问被访人时,管理服务器通过查找保存在数据库中的“被访人-IP 地址”列表,可以把摄像头采集到的客人影像信息,传送到相应被访人所使用的客户端。被访人接收到影像信息后就可以进行访客确认。如果条件允许,系统还可以加装语音设备,通过视频和语音的联系简化对访客确认。

    3.2 软件结构

    系统主要由服务器程序和客户端程序组成,如图 4 所示。服务器程序由访客登记模块、数据维护模块、信息查询模块和通信模块组成,访客登记模块是访客管理的业务执行模块,它控制数据的采集和输出设备,负责整套访客登记流程;数据维护模块负责维护本地数据库,本地数据库用于保存系统采集到的访客记录等信息。同时它可以与远程数据库(如单位的人事库)进行连接以更新和维护本地数据库;信息查询模块主要负责访问记录等信息的查询工作;服务器的通信模块与客户端的通信模块连接,负责把摄像头采集到的视频信息传输到客户端,以及各种控制信息的交互。

    客户端主要由通信模块和数据采集模块组成,数据采集包括证件信息采集和实时图像信息采集。证件采集模块与紫光e 验通接口,获取证件识别后的分类数据。图像采集模块获得访客实时图像,经检测后得到访客人脸图像数据。

图 4 系统软件结构

    3.3 系统实现

    系统在 Windows 2000,Visual C++ 6.0 环境下开发,数据库使用SQL Server 2000,证件扫描仪采用紫光e 验通,标签打印机为SP-POS88IIIP。视频技术采用基于源代码级的DirectX[4]开发,视频数据的压缩采用MPEG 系列和H.XXX 系列标准[5],在此采用H.263 Video Codec。证件扫描仪和标签打印机都提供了相应的编程接口,主要是一些DLL 文件,使用时先载入这些文件,然后当需要扫描或打印时就可以调用相应的接口完成所需的工作,这样就可以把它们整合到系统中。下面给出访客登记中调用扫描仪扫描证件并显示图片的过程:

    public:

        CPicture m_stcPic; 显示证件图片
        CRect m_rect; 保本窗体原位置
        BOOL m_bLoad;;标识是否正确载入识别核心
        IDCARD_ALL m_Card; 保存识别信息

    protected:

        int OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct);
        创建图片显示控件m_stcPic,加载扫描仪驱动和、识别核心
        void OnSize(UINT nType, int cx, int cy);
        void OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point);
        void OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point);
        以上三个函数同CCapWnd 中同名函数。

    public:

        BOOL Scan(short sType);
        根据sType 调用不同类型函数对证件进行扫描
        返回为 TRUE 则扫描成功;
        CPicture* GetPic(); 返回图片控件m_stcPic 的指针;
        系统实现效果如图 5 所示。

访客登记界面

图5 访客登记界面

    4 小结

    基于证件识别技术的访客管理系统提供了访客信息化管理解决方案,解决了传统手工登记中的弊病,实现了门禁系统的信息化管理和规范化管理,提高了来访客人登记的效率和安全防范水平。基于该方案实现的访客系统已经用于赛迪时代公司的访客系统中。实践证明了系统的有效性。

    5 本文作者创新点:

    提出了基于证件识别与实时视频图像相互验证的方法来证实来访者身份的解决方案。在此基础上实现了一个访客信息管理系统。

    参考文献
    [1] “e 验通”身份证件识别系统[EB/OL]. http://www.szwintone.com/products/ocr/sfz.asp.
    [2] TH-OCR 9.0 [EB/OL]. http://www.wintone.com.cn/
    [3] 顾吉涛,刘文萍.智能访客系统中的人脸检测及方向判别算法[J].计算机应用与于软件,2007.5, VOL.24,NO.5,pp.160-162.
    [4] Microsoft DirectX [EB/OL]. 世界网络与多媒体,2000,7:18-21.http://www.microsoft.com/windows/directx/default.mspx.
    [5] 曹莉华,胡晓峰.视频压缩编码标准的进展[M].
    [6] 刘文萍,付晓玲.人脸跟踪技术在智能家庭服务系统中的应用.[J].计算机应用研究.2004.10
    [7] 张友明,朱秋煜.视频安保系统中人脸的快速检测和定位[J].微计算机信息2005.2,pp.172-173
    [8] 沈冯怡, 施鹏飞.基于肤色及脸部特征的脸像检测及其应用[J].微计算机信息,2007,8-1:21-23.

    作者简介:
    付晓玲(1955-),女,河北,教授,硕士,主要研究方向为多媒体技术;北方工业大学信息工程学院
    吴杰伟(1981-),男,广西,硕士研究生,主要研究方向为多媒体技术;北方工业大学信息工程学院

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