護照閱讀器軟硬件的發展與運用

■傅俊勇

護照閱讀器軟硬件的發展與運用

■傅俊勇

隨著中國國際貿易的發展和對外交流活動的日益增多，護照，越來越成為人們生活中不可缺少的證件。這就為護照閱讀器帶來了龐大的市場。

目前護照閱讀器發展情況以及國際標準

隨著中國成為國際貿易中不可或缺的一員，護照越來越成為人們生活中不可缺少的證件。護照閱讀器,是用于讀取護照信息的光學儀器。目前主要用于國際口岸的出入關檢查、領事館簽證、涉外飯店住宿登記以及海關檢查、國際航班旅客資料采集等領域。護照閱讀器的主要功能為快速準確地讀出各種符合ICAO 9303標準的機讀旅行證件（包括機讀簽證、港澳居民來往大陸通行證等）上的機讀碼，并將護照特殊的機讀碼傳上傳給上級管理數據庫系統，以便對此證件信息進行比對和登錄。

護照閱讀器應用國際標準的近紅外面陣圖像傳感器成像技術原理，迅速讀取依據國際民航組織標準ICAO Doc 9303設計的本式或卡式OCR證件，如機讀護照、簽證、大陸居民前往臺灣通行證、港澳居民來往內地通行證等。實現持證人個人信息的自動錄入，減少檢查員工工作壓力及人為失誤，加快了通關速度。

普通證件閱讀器采用白光和紅外光進行掃描，可以讀取與ICAO 9303兼容的證件—護照、簽證和公民身份證信息；可以讀取IATA標準ATB、TAT證件信息；也可讀取所有3軌和4軌磁道中獲取磁性編碼數據信用卡、常旅卡和ATB2s信息；還可讀取1D條形碼的信息。整頁式證件閱讀器采用白光、紅外光和紫外光進行掃描，可以讀取包括照片在內的整頁信息，還有證件防偽校驗功能。

傳統護照證件和防偽技術概述

傳統照證件指以印刷為基本形式制作的護照證件。目前世界上大多數國家，都在使用這種護照證件。根據國際民用航空組織)制定的標準，大部分國家所制作的護照都采取統一的標準、規格，為了防止本國護照被偽造，大都采取一系列的防偽措施，特別是一些發達國家，為了遏制非法出入境和移民，更是在護照的防偽上煞費苦心。綜觀世界主要國家，如美國、日本、加拿大、瑞士等國護照證件，所采取的防偽措施主要有：

紙張方面

大多數國家的護照所選用的紙張都是質地較好的幣紙，并且在紙張上設計許多防偽技術，常見的有：水印、熒光纖維和熒光點、安全線（防偽條等）。

水印(Watermark)，通常是在紙張的生產過程中，用事先設計好的模具或印刷滾筒壓制而成，將紙張對著光可清楚地看到水印，在紫光燈下水印沒有反應。這種技術已普遍用于護照的制作過程，不同的國家采用不同的水印圖案，如美國護照按照各個州成立的先后順序分別將該州的地圖圖形制成水印加入相應的頁碼。

安全線(Security thread)，是用一條合成磁帶(有時是縮微文字)穿過紙張，以防紙頁被揭換或偽造，通常是在紙張生產過程中制作而成，如瑞士的護照及身份證上就有熒光的安全線。

熒光纖維和熒光點(Fluorescent fibers dots)，這種暗記在正常光線下看不出來，只有于熒光燈下在紫外線光的作用下，產生光激發現象，熒光點和熒光纖維處才會發亮發光，較其他部位明亮。

印刷方面

護照的印刷一般來說比較精致，在印刷中也常常采取許多先進技術，如背景印刷、凹印、暗影圖像、熒光印刷、縮微字母印刷、彩虹印刷、扭紋印刷等。

背景印刷，將許多圖案、花紋印制在護照紙張上，護照的內容則印在背景圖案上。這樣，如果偽造者進行涂改，就會破壞圖案的連貫性和一致性。背景圖案已成為護照最普通的特點。

凹印(Intaglio printing)，印出的圖案是由豐富的線條組成的，將凹紋印刷技術和特殊印刷墨水使用于紙張表面，會使圖案周邊有隆起的效果，而平面印刷圖案則給人以呆板的感覺。

暗影圖像(Latentimage)，這種圖像使用的是凹印技術，將有圖像的區域朝向光源改變角度，圖像會逐漸變得清晰可見，看見的圖像是在光線平射時由凹印隆起邊緣的陰影形成的。最典型的是加拿大簽證，其“IMMIGRATION”（移民局）字樣隱藏在凹印的渦卷形顯示的國名“CANADA”（加拿大）字樣中，當朝向光源，在一個很低的角度從下往上看時，“IMMIGRATION”字樣就會顯現出來。

熒光印刷(Fluorescent printing)，已日益成為最普遍的防偽手段，它應用在自然光下不可見的熒光墨水，紫光燈下有熒光反應，如我國新版護照在紫光燈下有長城熒光圖案，很多國家則把國徽作為熒光圖案印刷在護照頁上。

縮微字母印刷，用極小的尺寸印刷，肉眼很難看出，防偽非常有效，如美國護照頁碼下有--條黑色的線，用肉眼看只是條直線，但在顯微鏡下，則會清晰地看到這條“黑線”是由一系列“UNITED STATES”（美國）國名字母所組成。

彩虹印刷(Rainbow printing)，是用許多顏色的印刷油墨印刷出來的，像彩虹一樣美麗，而偽造者往往很難把握油墨顏色之間的過渡，從而影響印刷的效果。

裝訂方面

護照的裝訂有些國家采用熒光線，即該線在紫光燈下會發亮，而肉眼看時則是普通的線；有的對所有的護照頁碼都采用打孔的方式，當然這種打孔頁碼非常整齊、美觀，且有暗存的含義。

簽發過程方面

護照上一般要有發照機關的印章，這種印章有的采用濕式，有的采用干式，有的用鋼印，還有的用熒光印，并且對載有持照人資料情況的一頁(往往在封二)采用塑封(Lami-nate film)的形式。同時，在照片的粘貼方式上也不斷改進，有的國家用鉚釘固定，有的用雙面膠粘貼，目前最先進的是數字式照片(Digitized photograph)，也就是數字影像的電子打印，即從現代化數據庫中提取個人照片、簽字及其他可視或生物統計學信息，與傳統的文本資料相結合，產生完整的圖像卡。數字式照片的產生是電子打印技術的革命性發展與許多其他電子成像技術一起驅動的成果。這種數字式照片改變了傳統的照片粘貼方式，使護照頁與照片結合成一體，從而使偽造者望而卻步。德國的歐共體護照最早采用這一技術，如今美國、日本等國也紛紛采用。

以上這些防偽措施，大都是在護照證件的內容上做文章，目前一些發達國家已經著手對護照證件的制作形式進行研究，開發出了一些新型的護照。

護照閱讀器中OCR光學字符防偽技術的運用

OCR光學字符識別防偽術在證件上的應用

OCR（Optical character recognition光學字符識別）技術出現于上世紀50年代中期，至今已有40余年的歷史。70年代后期，由于LSI及CCD器件的出現使其進入了一個嶄新的實用階段，在計算機自動錄入、票據識別、信函分揀、資料分析等很多方面獲得了廣泛應用。

近十幾年來，它又被成功移植到證件行業上來，并制定出了相應的國際標準。由于其獨特的技術特點，在護照、簽證、身份證及大型會議代表證等ID（Identification）領域獲得了廣泛的應用。OCR證件閱讀器（OCR ID document reader）就是用于識讀此類證件的計算機專用外部設備。該設備融光、機、電、計算機技術于一體，涉及模式識別、圖像處理、人工智能等學科知識。

OCR技術的識別原理可以簡單地分為相關匹配識別、概率判定準則及句法模式識別三大類。相關匹配識別是根據字符的直觀形象提取特征，用相關匹配進行識別。這種匹配既可在空間區域內及時間域內進行，同時也可在頻率域內進行，相關匹配又可細分為圖形匹法、筆劃分析法、幾何特征提取法等；利用文字的統計特性中的概率分布，用概率判定準則進行識別稱概率判定準則法，如利用字符可能出現的先驗概率，結合一些其它條件，計算出輸入字符屬于某類的概率，通過概率進行判別，根據字符的結構，用有限狀態文法結構，構成形式語句，用語言的文法推理來識別文字的方法就是語句模式識別法。近年來，人工神經網絡和模糊數學理論的發展，對OCR技術起到了進一步的推動作用。

衡量一個OCR系統性能好壞的主要指標有：拒識率、誤識率、識別速度等。

近些年來，現代證件技術和OCR技術相結合產生了OCR技術和證件技術的簡單揉和，也不是普通OCR的簡單化，而是一門受到有關各界廣泛重視的，具有較大發展前途的新興技術。一般情況下，我們把采用此項技術的證件成為OCR證件（OCR ID document）把OCR證件信息的讀出設備成為OCR證件閱讀器（OCR ID documents reader），并稱適應于OCR證件的文字識別技術為證件OCR。OCR證件技術研究涉及多項國際標準化組織（或某些領域的權威機構）頒發的統一標準，研究內容包括：有別于傳統證件的制作工藝和頒發流程、專用的信息讀出設備，適用于OCR證件的證件信息管理系統。

一般來說，適于采用OCR技術的證件主要是一次性頒發，長時期有效，信息不可改寫的身份證件，如由政府機關頒發的護照、簽證、居民身份證、兒童證等。總之，隨著應用范圍的不斷擴大，OCR證件從1990年以來，已有加拿大、美國、日本、新加坡、泰國、南韓等十幾個國家的國民護照上采用了光學字符（OCR），使護照證件能夠機讀，大大地加快了通關速度。此外，還有荷蘭、法國、列支敦士登等國家頒發了含有OCR字符的身份證件。我國的因私護照也在1992年推廣了在資料頁上打印OCR字符的工作，設計有三行OCR字符的“港澳居民往來內地通行證”也已正式啟用。

OCR證件閱讀器是OCR證件是否能很好地推廣應用的關鍵所在。OCR證件閱讀器其主要功能是盡量快速、準確地識讀證件上的機讀碼信息，一般地說，閱讀一本證件的時間應2秒，按字符計識別準確率應達到99.9%以上。

與普通OCR系統不同，OCR證件閱讀器不可能采用普通掃描儀掃描圖像，必須有專用的圖象掃描設備；此外，針對證件這一特殊對象，文字識別軟件較普通OCR也存在一些差異。一般情況下，我們可以把OCR證件閱讀器粗略地劃分為由圖象掃描和字符識別兩大部分組成，不同的設計，其實現方案也不同。

護照圖像對比軟件在護照閱讀器中的識別與運用

護照圖像對比軟件是針對每次讀取護照的圖片信息與第一次錄入的護照的圖片信息進行數據庫匹配比對。首先軟件對海關錄取的第一次護照照片信息作為基本數據庫的護照信息，通過以后每次錄取的所拍攝的照片進行比對，得出一個圖像相似度百分比來判斷護照的真偽，比對的參數包括照片的色彩度、幽默度、水印大小比例等基本參數。通過軟件可以避免人眼的不確定性產生的誤差，是海關人員或公安人員識別護照真偽的重要輔助手段。

新型護照證件的防偽技術概述

在護照證件防偽領域，防偽技術的應用與偽造技術的使用幾乎是同步的，因而防偽技術的高科技含量越小，偽造起來就越容易。因此，凡技術和財力都比較雄厚的國家，無一不在研究如何把高科技應用到護照證件的防偽性能上來，目前已經出現了一些從觀念到技術完全打破傳統做法的全新護照，這一做法將把護照證件的防偽技術帶入一場新的革命。

使用指紋和機讀碼技術的通行證件

指紋技術與機讀碼技術，即電子掃描技術和磁感應技術，早巳被廣泛用于證件防偽，其特點是既有相對好的防偽功能，又便于查驗。如美國目前使用的“INSPASS”身份證就是比較典型的一例。INSPASS是Immigration Naturalization Service Passenger Access Service System(移民入籍旅客通行服務系統)的縮寫。“INSPASS”身份證由美國各大航空公司簽發，其對象為1年中至少去美3次者。旅客本人可向美國的航空公司申請，但須有足夠理由說明為何頻繁去美，移民機構對其商業史、移民資料、犯罪信息、民航記錄籌進行審查之后，對符合要求者，發給這種“INSPASS”卡。該卡片類似于我國的居民身份證，只是比身份證更厚一些，分正反兩面，正面載有持證人的資料、照片、大拇指指紋及機讀碼，反面是頒發機關及“INSPASS”字樣和美國地圖。領取該卡片的審查手續較為嚴格，又載有持證人的指紋和機讀碼，較難被偽造。

采用OCR(光學字符識別)技術的證件，目的在于使證件能夠用機器閱讀，實現持證人個人信息的自動錄入，減少檢查人員的工作強度，同時由于機讀的所有信息只能由機器閱讀，對防偽也起到一定作用。

使用激光和集成塊技術的電子護照

電子護照，又稱掌紋護照，是使用激光和集成塊等高科技的產物。它的設想最初是由德國提出的，但技術是美國和加拿大開發出來的，目前除德、美、加外，澳大利亞、荷蘭和英國也打算采用這種電子護照。

電子護照，實際上是一張類似信用卡的電子卡，也稱FAST卡，它的上面記錄著持卡人右手的14個數據，其中最重要的五個數據是手的長度、手的寬度、手的厚度、手指的長度及手指的粗細。世界上不存在14個數據完全相同的另一只手掌，因此，每張這種與信用卡差不多大的FAST護照都是獨一無二的。使用者辦理護照時，將右手伸進一個特定的設備，讓計算機進行三維掃描，并把有關的14個數據記錄在電子卡上。這種電子卡是一種一次性寫入型磁性介質，數據一旦寫入后便不能更改或刪除。檢驗這種電子護照的儀器是一種稱為FAST的旅行者身份檢查儀。持有電子護照者到另一國家入境時，先把電子護照放進一個讀數器，然后把右手放進所謂的“掃描儀”，儀器閱讀手上的生物特征，并把它同FAST卡上的14個數據比較，以確認是否有誤。可以看出，這種電子護照的防偽性能極強，用一般手段無法偽造。

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