指紋識別技術與GDLIS的整合探析

曲靖師范學院圖書館 聶建國

GDLIS以功能全面、價格低廉、升級維護快速等特點，備受許多高校圖書館的青睞。以云南省高校為例，目前云南省有各類高校60余所，使用GDLIS的就有48所。在GDLIS的讀者管理中，與讀者身份關聯的是一個一維或二維的數字條碼，同時采用讀者“照片+條碼+密碼”的證卡人工識別模式，這種識別模式在圖書館管理中極易帶來“認物不認人”的麻煩，阻礙了圖書館工作的正常開展。指紋作為人體一種唯一的、難以模仿的生物特征，具有安全性高、防偽、防盜能力強，驗證速度快[1-2]等優點，可以用來準確、快速地鑒定個人身份。基于此，本文將指紋技術嵌入GDLIS的功能模塊中，實現GDLIS功能的最優化，有效解決了“認物不認人”的問題，提高了工作效率和服務質量，進一步提高讀者的安全等級和圖書館的現代化管理水平。

1.GDLIS功能模塊簡介

GDLIS采用TCP/IP協議和C/S、B/S模式在網絡上運行，.XP版本主要要采用SQL Server數據庫，.NET版本在.XP的基礎上進行了升級，主要采用oracle數據庫。系統分為文獻管理系統和電子閱覽室管理系統兩部分，其中，文獻管理系統包含采購編目、流通控制、期刊管理、閱覽室等9個功能模塊（如圖1示）。

在這些功能模塊中，流通控制、期刊管理及閱覽室模塊因涉及讀者與圖書館的業務辦理，跟讀者關聯最大，而采購編目、典藏管理、資源管理、情報檢索、系統管理及系統控制主要與圖書館管理有關，與圖書館員關聯；讀者可以通過電子閱覽室檢索網絡信息、學習網絡課程等，該系統也與讀者息息相關。在流通控制模塊內的借還、讀者、查詢、預約等子模塊以及期刊管理內的借還子模塊均與讀者管理關聯。在GDLIS的讀者數據庫中，與讀者身份關聯的是一個一維或二維的數字條碼，該條碼與讀者借閱證上的條碼完全相同，讀者在圖書館辦理相關業務時，只需在借閱終端上掃描該條碼就能從讀者數據庫中調取讀者相關信息，如：讀者姓名、所在學院、級別等信息。讀者識別主要采用“讀者照片+讀者條碼+密碼”的人工識別模式。

2.指紋識別技術嵌入GDLIS的構想

在現行的圖書館管理系統中，大都使用條形碼技術對讀者進行管理，而對讀者的身份識別則仍使用傳統的人工識別模式[3]。對于GDLIS來說，仍然如此。系統中與讀者身份關聯的是一個一維或二維的數字條碼，采取“讀者照片+讀者條碼+密碼”的人工識別模式。讀者照片主要與拍照時間、拍照環境、拍攝質量以及讀者是否化妝等因素有關，而且，識別讀者身份時，主要靠圖書館員核對讀者借閱證上的照片與終端內顯示的照片是否一致，極易形成“認物不認人”；讀者條碼中的數字通常是讀者的學號，學號屬于連續號碼，極易被推斷和泄露；部分高校圖書館在讀者借閱證剛發放時，為方便讀者記憶，讀者的初始密碼與讀者條碼是一致的，需要讀者拿到借閱證后盡快修改。筆者在實際工作中發現，許多讀者在借閱證使用很長時間未修改；讀者易忘記密碼；部分讀者借閱證混用，甚至密碼彼此都熟悉；傳統的“回避法”、“遮擋法”，在實際工作中存在一定難度。在密碼輸入過程中，讀者一般不會要求館員活其他讀者回避[4]。這些情形均會導致讀者密碼外泄。此外，讀者借閱證也極易忘帶、遺失；高校擴招，在校學生數量急劇增加，圖書館員工作負擔較重，使得讀者身份識別工作變得越來越困難。以上問題，最終會導致讀者權益受到侵害、圖書館財產受到損失等問題，給圖書館管理工作帶來極大不便。人體指紋具有唯一性、難以模仿的生物特征，尤其，手指不易出現忘帶甚至丟失的現象。另外，指紋安全性高，防偽、防盜能力強，驗證速度快，可以用來準確、快速地定位個人身份。基于此，筆者提出，如果將讀者指紋與圖書館管理系統中的一維或二維的數字條碼關聯起來，利用指紋驗證的優點，將讀者指紋嵌入GDLIS中，用讀者指紋代替系統內的讀者條碼，既可以有效地避開GDLIS讀者管理的缺點，減輕、簡化圖書館工作人員驗證工作，提高工作效率，同時，還可以進一步完善GDLIS的功能，進而更有效地保障讀者數據的安全和圖書館財產安全。

3.指紋識別技術嵌入GDLIS的實現

對圖書館來說，GDLIS已經存在，所以，要實現指紋技術與GDLIS的整合應用（如圖2[5]示），必須解決以下關鍵問題。

3.1 建立讀者指紋數據庫

建立讀者指紋數據庫，主要包括讀者指紋圖像采集、處理、保存和讀取四個過程。讀者指紋信息屬于個人隱私，為保障讀者指紋信息的安全，必須由學校的專門部門進行采集與管理。一枚指紋的存儲大小僅為3~15KB，采集讀者指紋時，盡量采集兩枚以上指紋，最好分左右手進行采集，避免系統識別時出錯，給讀者帶來不必要的麻煩。采集讀者指紋的設備較多，市場上常見的有光學和硅晶體采集器兩種，購買指紋識別器，要優先考慮高識別率、低價格和緊湊體積等三個因素[6]。采集到的指紋需要進行去噪處理，使之更清晰，以便增強指紋識別儀對其的識別靈敏度。還需對指紋圖像二值化，其目的是減少圖像所占的存儲空間，同時減少圖像識別過程中的干擾。指紋圖像處理結束后，可利用MATLAB將指紋圖像轉換為數值型的數據，直接存儲在數據庫中。

因為采集到的指紋是一個圖像，經處理后仍為改變其屬性，而在GDLIS中，用于識別讀者身份的是一個一維或二維條碼數字，系統無法識別圖像信息。所以，進行指紋識別時，必須將讀者指紋圖像轉為數值型數據。將圖像轉換為數值型數據，可用MATLAB來實現，例如：一枚指紋圖像經MATLAB轉換后，得到一個矩陣，通過矩陣就可算出指紋圖像對應的數值[7]，該數值就可以代替讀者條碼直接寫入GDLIS中。在進行指紋比對時，讀者不用事先聲明自己的身份，可直接在指紋識別儀上掃描指紋，系統提取當前指紋特征值后與數據庫中指紋模板進行比對，若找到匹配的指紋特征，則GDLIS輸出該學生的姓名和學號等信息，否則輸出錯誤提示信息[8]。

圖1 GDLIS功能模塊

圖2 GDLIS嵌入指紋技術

進行指紋識別，多采用1：N識別模式，該模式可實現在大量的指紋數據中快速搜索、比對、識別，其速度可達每秒數千枚。不過，1：N的算法雖然速度較快，但易受網絡環境、比對指紋數量等因素影響。所以，網絡環境和指紋數量仍然是指紋識別速度的瓶頸。對此，孟立輝[9]提出，可采用最大類間方差法來對圖像進行分割處理，該方法具有最小的錯分概率，并且獲取的最佳閾值使得目標和背景之間的分離性最好，從而明顯提高了指紋圖像的分割效果和識別效率。

3.2 讀者數據問題

指紋經采集、處理、轉換并存儲在讀者指紋數據庫中，數據庫中讀者的姓名、性別、院系、學號應與GDLIS中讀者數據庫的相應信息完全對應起來。尤其需要注意的是，經MATLAB轉換并計算出的指紋數值一定要與GDLIS中讀者數據庫的“讀者借閱證號（條形碼）”對應起來，形成嵌入的連接標識。這樣，該數值就形成了兩個數據庫之間連接的橋梁，這也是開發第三方接口程序的依據和關鍵。此外，實現兩個數據庫對接后，必須注意系統內原有讀者數據和新讀者數據的管理。對于讀者原數據，如有變動，例如，讀者因某種原因改變已登記的指紋信息，則可在相應數據庫內修改即可；主要是因新生或新進教師產生的新數據，需要盡快為他們采集指紋和照片，并在兩個數據庫生成相關讀者數據，以方便新讀者到圖書館辦理相關業務。

3.3 數據庫接口程序[10]

接口程序是讀者指紋嵌入GDLIS的關鍵。文中提到，讀者指紋圖像經MATLAB處理后得出的指紋數值是兩個數據庫間連接的橋梁和統一標識，所以，在研發數據轉換的第三方接口程序（ThirdSeverice.exe）時，應充分利用這個關鍵點，做好數據接口程序的研發。第三方接口程序可聘請GDLIS的開發商北京金沙匯科技有限公司進行研發，這樣做可以讓研發方快速掌握圖書館嵌入讀者指紋的目的和意圖。建議在建立讀者指紋數據庫時就聘請北京金沙匯科技有限公司的研發人員參與，讓其明確圖書館的意圖，進而快速、準確地研發出該接口程序。

3.4 嵌入讀者指紋后的GDLIS調試與維護

GDLIS嵌入讀者指紋后，需要對系統作出調試與維護。為進一步完成系統的調試工作，圖書館需要在各借閱窗口、電子閱覽室等管理終端安裝指紋識別儀，因此，各種軟件、硬件的安裝及調試成為系統能否正常運作的關鍵。需要特別注意的是，雖然GDLIS的文獻管理系統采用了oracle數據庫，但是電子閱覽室管理系統仍然采用SQL Server數據庫，所以，在嵌入讀者指紋、建立指紋數據庫以及進行系統調試時，必須考慮到這個特殊性。系統調試完畢，能正常運作后，系統維護成為系統運用的重心工作，尤其系統數據庫的維護工作更是系統正常運作的重中之重。所以，培養一支具備高素質計算機人才隊伍是系統軟、硬件維護的需要，更是圖書館工作能否正常開展的根本。

隨著指紋識別技術的日趨成熟，指紋識別將成為安全、省時、可靠的身份認證方式。2011年10月29日，十一屆全國人大常委會第二十三次會議表決通過了《關于修改居民身份證法的決定》，修改后的居民身份證法規定，公民申請領取、換領、補領身份證，應登記指紋信息[11]。該法案的修改很大程度上促進了指紋的民用化和普遍化。將指紋技術嵌入圖書館GDLIS中，實現與圖書館GDLIS的有機整合，并應用到圖書館日常業務管理和數字圖書館建設中，是圖書館管理工作的一種積極、有效的嘗試與探索，必定會大大提高讀者的安全級別，實現圖書館計算機管理系統功能的最優化，同時，也將給未來數字圖書館的建設帶來質的飛躍。

[1]于波.郵政綠卡指紋身份論證系統[J].中國郵政,2004(6):42-44.

[2]尹義龍等.自動指紋識別技術的發展與應用[J].南京大學學報(自然科學),2002(1):29-35.

[3]金志敏.淺談指紋識別技術在圖書館中的應用[J].中國防偽,2005(10):30-31.

[4]李華.指紋識別技術在數字圖書館中的應用[J].圖書館論壇,2005,6(3):92-94.

[5]朱克亮,李春.指紋識別技術在圖書館中的應用[J].現代圖書情報技術,2OO2(4):23-24.

[6]曹廣忠,謝玉峰,費躍農.指紋識別技術原理及應用研究[J].深圳大學學報(理工版),2001(3):36-42.

[7]劉凡馨.指紋技術及其在讀者證件系統中的應用[J].現代圖書情報技術,2007(3):83-86.

[8]李翠華等.指紋識別在新型學籍管理系統中的應用[J].廈門大學學報(自然科學版),2010,49(2):181-185.

[9]孟立輝.指紋識別關鍵技術在圖書館管理中的實現[J].微計算機信息,2011,27(3):131-133.

[10]鐘龐和.自動指紋識別技術在圖書館中的應用[J].江蘇圖書館學報,2002(4):21-23.

[11]王亦君,崔麗文.修改后的居民身份證法規定 警察查驗身份證范圍擴大[N].中國青年報,2011-10-30(01).