基于RFID技術(shù)的多模態(tài)生物特征識別系統設計

3 多模態(tài)生物特征信息的融合

多模態(tài)融合是對多種生物特征指示器（ I nd ica -tors）的信息融合，此類(lèi)系統集成多個(gè)生物特征源提供的證據評分以做出更為準確和快速的決策。多模態(tài)生物特征識別系統集成的信息可以來(lái)自一種或多種生物特征指示器。一般多模態(tài)單生物特征識別系統是指通過(guò)綜合一種生物特征提供的多種證據來(lái)改進(jìn)系統，在多模態(tài)生物特征識別系統（ Mult- i b i ome- tric Syste m ）中，一般采用指紋的多模態(tài)信息融合，從而，滿(mǎn)足數據量和準確性的雙向要求。然而，為了進(jìn)一步提高準確性，可采用融合多個(gè)生物特征的方法，以提供特殊環(huán)境下的精確識別。

一般來(lái)說(shuō)，融合可以在模式識別三個(gè)層次的任一個(gè)層次上進(jìn)行，即數據層融合、特征層融合和決策層融合。目前關(guān)于生物特征數據融合的研究主要集中在決策層上，不同的單個(gè)特征分別進(jìn)行獨立的處理，然后進(jìn)行匹配，得到匹配分數，最后經(jīng)過(guò)一定的融合算法綜合得到結果?？刹捎玫娜诤纤惴ㄓ性S多種，如多數投票法、加法和乘法法則、K- NN分類(lèi)器、SVM、貝葉斯決策、支持向量機、決策樹(shù)等人工智能算法。

3.1 特征層的融合

特征層融合是輸入數據經(jīng)過(guò)前端處理后對每種生物特征分別得到其特征描述向量，不同的特征向量集用不同的方法來(lái)構成新的高維特征向量，用這個(gè)高維特征向量來(lái)代表多個(gè)生物特征的融合。特征層的融合比前兩層的融合效率高。

3.2 匹配層的融合

匹配層的融合模塊的輸入是若干個(gè)生物認證系統的匹配模塊輸出的分數。匹配層的融合就是針對這幾個(gè)輸入來(lái)進(jìn)行的。在三種融合方式中，匹配層的融合是最常見(jiàn)的。這是因為匹配層的融合既具有相對比較小的實(shí)現難度，又融合了若干個(gè)特征各自的信息量。匹配層融合過(guò)程中重要方面之一是對不同系統得出的分數進(jìn)行歸一化。在進(jìn)行歸一化以后，不同系統得出的分數就被映射到一個(gè)N維的空間，在這個(gè)空間里再對所有的點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)。

3.3 決策層的融合

不同的單個(gè)特征可以分別進(jìn)行獨立的處理，然后進(jìn)行匹配得到匹配分數，最后通過(guò)決策融合的過(guò)程，將多個(gè)匹配結果經(jīng)過(guò)一定的融合算法進(jìn)行綜合，得到最終的結果。在決策層進(jìn)行融合相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，可利用的信息量也比較少。由于決策層的輸入已經(jīng)是單個(gè)生物認證的邏輯輸出，因此決策層的融合可以分為兩種形式：

（1） OR規則：在這種系統中，如果用戶(hù)被子系統H1拒絕，子系統H2將對用戶(hù)再進(jìn)行一次驗證，如果通過(guò)則確定為真實(shí)用戶(hù)。

（2） AND規則：在這種系統中用戶(hù)只有同時(shí)被子系統H1和子系統H 2接受，方能夠被確認為真實(shí)用戶(hù)。

在具體的應用中，每種融合方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。特征層融合雖然效率比較高，但是不易集成實(shí)用的單生物認證系統。匹配層融合既實(shí)現了信息能算法的融合，實(shí)現起來(lái)又不是非常困難，且具有較好的應用價(jià)值。決策層雖然信息融合的程度比較小，但是可以用于一些集成的系統當中。

目前關(guān)于生物特征數據融合的研究也主要集中在決策研究上，但僅進(jìn)行決策階段的研究是不夠的，因為在處理過(guò)程中忽略了特征之間的關(guān)聯(lián)所帶來(lái)的作用和影響，同時(shí)，主要集中于融合算法的討論，而忽略了對生物特征的更多考慮，因此尚需進(jìn)行數據層和特征層的融合。

4 身份識別工作站的設計

4.1 RFID系統

4.1.1 RFID技術(shù)概述

RFID射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據，識別工作無(wú)須人工干預。與傳統的條形碼相比，具有非接觸、可擦寫(xiě)、快速掃描、穿透性好、安全性高、數據存儲容量大，以及防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(cháng)、讀取距離大等優(yōu)點(diǎn)，可適應現代高技術(shù)局部戰爭復雜的環(huán)境要求。最基本的RFID系統由三部分組成：

標簽：也被稱(chēng)為電子標簽或智能標簽，由耦合元件及芯片組成，每個(gè)芯片具有唯一的電子編碼，芯片中存儲有能夠識別目標的信息。

讀寫(xiě)器：由發(fā)送器、接收儀、控制模塊和收發(fā)器組成。收發(fā)器和控制計算機或可編程邏輯控制器（ PLC ）連接，，讀?。▽?xiě)入）標簽信息，設計為手持式。

天線(xiàn)：在標簽和讀寫(xiě)器間無(wú)線(xiàn)傳遞射頻信號。

4.1.2 RFID的工作頻率及其應用

RFID系統的工作頻率是其最重要的一項參數，無(wú)線(xiàn)電頻率是一項公用資源，在使用過(guò)程中，如果不同的應用系統在時(shí)間、空間和頻率三方面出現重疊，則有可能發(fā)生相互干擾。系統間相互干擾的程度與無(wú)線(xiàn)電信號的重疊程度及信號的強度有關(guān)。因此，無(wú)線(xiàn)電應用的規則是各種應用系統必須遵循的基本原則。

目前國際上制定R I FD標準的組織比較著(zhù)名的有三個(gè)： ISO、以美國為首的EPC globa l以及日本的Ub i qu i tous ID C enter（縮寫(xiě)為U ID）。常用的RFID國際標準主要有I SO /IEC18000標準（包括7個(gè)部分，涉及125 KH z ， 13 . 56MH z ， 433MHz ， 860） 960MH z ，2 . 45GH z等頻段）。

其中，由于工作頻率為13.56MHz的高頻標簽便于做成卡片狀，第二代電子身份證采用的標準是I S014443 TYPE B協(xié)議。這種標簽是目前的主流應用之一。其一般采用無(wú)源方案，識讀距離一般可達20 cm左右，最遠可達1 . 5M，可適用于普通的/士兵牌0.有源的識別距離不小于9m，實(shí)際感應區域可根據具體情況進(jìn)行設置，識別距離1~10m可以調整?？煽孔R別[ 100 Km /h的高速移動(dòng)目標（人、車(chē)、物）。

4.2 個(gè)體生物特征信息數據庫的建立

通過(guò)集成RFID讀寫(xiě)器的采集系統，把士兵的I D和生物特征信息相繼寫(xiě)入卡中和發(fā)送到計算機終端再存入服務(wù)器后。計算機將個(gè)人生物特征經(jīng)過(guò)處理錄入服務(wù)器的數據庫管理系統，并綜合其他信息，最終基于數據庫平臺，建立一個(gè)完整的與生物特征信息相關(guān)數據庫，通過(guò)數據庫的查詢(xún)功能，進(jìn)行戰時(shí)、平時(shí)個(gè)人的信息的管理。同時(shí)，可以利用信息化網(wǎng)絡(luò )共享的數據庫，建立數據倉庫，使用人工智能方法進(jìn)行數據挖掘，利用有效的數據信息，從而，使個(gè)體生物特征信息數據庫的利用率達到最大化，并有益于科學(xué)研究和管理決策。

4.3 其他功能的擴展

按照戰場(chǎng)傷員搜救的需要，或其他特殊作戰環(huán)境的需求，系統可采用有源方案，選用超高頻的RFID系統，通過(guò)構建無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )，并由計算機終端擴展GPS定位功能。主要包括：使用在有源RFID標簽和讀寫(xiě)模塊，此類(lèi)卡的厚度和成本與無(wú)源RFID相比都會(huì )增加。其次，利用藍牙等無(wú)線(xiàn)通訊模塊將計算機終端和GPS定位系統連接，在有效范圍內，實(shí)時(shí)發(fā)送方位信息，并由主機選擇確認跟蹤目標，進(jìn)行定位。從而，實(shí)現戰場(chǎng)傷員的搜救工作以及指揮工作。