通过员工的指纹考察员工的考勤情况的系统。

概念

指纹考勤系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能，而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。

网络指纹考勤系统由由数据库服务器、应用服务器、管理计算机、指纹考勤机（或指纹读头+门禁控制器）组成，指纹考勤系统的核心就是指纹考勤机。

我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到，包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。

从实用的角度看，指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。

最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正逐步应用于民用市场。

指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中，也许有一天，您不必随身携带那一串钥匙，只需手指一按，门就会打开；也不必记住那烦人的密码，利用指纹就可以提款、计算机登录。相信这一天，不会太远。

系统构成

指纹采集设备，最常用的取像设备分成两类：光学、晶体传感器。

光学取像设备有最悠久的历史，可以追溯到20世纪70年代。光学取像设备依据的是光的全反射原理(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表面指纹脊和谷的深度和皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。

由于光学设备的革新，极大地降低了设备的体积。90年代中期，传感器可以装在6x3x6英寸的盒子里，在不久的将来更小的设备是3x1x1英寸。这些进展取决于多种光学技术的发展而不是FTIR的发展。例如：可以利用纤维光束来获取指纹图像。纤维光束垂直射到指纹的表面，他照亮指纹并探测反射光。另一个方案是把含有一微型三棱镜矩阵的表面安装在弹性的平面上，当手指压在此表面上时，由于脊和谷的压力不同而改变了微型三棱镜的表面，这些变化通过三棱镜光的反射而反映出来。

晶体传感器是在市场上才出现的，尽管它在技术介绍性文章中已经出现近20年。这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图像。最常见的硅电容传感器通过电子度量被设计来捕捉指纹。在半导体金属阵列上能结合大约100,000个电容传感器，其外面是绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面。电容器的电容值由于导体间的距离而降低，这里指的是脊（近的）和谷（远的）相对于另一极之间的距离。另一种晶体传感器是压感式的，其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，他们依照指纹的外表地形（凹凸）转化为相应的电子信号。其他的晶体传感器还有温度感应传感器，它通过感应压在设备上的脊和远离设备谷的温度的不同，可以获得指纹图像。

指纹比对算法（包括指纹图象处理、特正提取、比对与匹配）

在指纹比对算法方面，主要有两个概念，验证和辩识；验证也就是我们所常说的1：1算法，辩识就是1：N算法。同时对指纹比对算法还有两个重要的参数误识率和拒真率。

验证

验证就是把一个现场采集到的指纹与一个己经登记的指纹进行一对一的比对（one-to-one matching），来确认身份的过程。作为验证的前提条件，他或她的指纹必须在指纹库中已经注册。指纹以一定的压缩格式存贮，并与其姓名或其标识（ID，PIN）联系起来。随后在比对现场，先验证其标识，然后，利用系统的指纹与现场采集的指纹比对来证明其标识是合法的。验证其实是回答了这样一个问题：“他是他自称的这个人吗？”这是应用系统中使用得较多的方法。

辩识

辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹。这也叫“一对多匹配（one-to-many matching）”。验证其实是回答了这样一个问题：“他是谁？”辨识主要应用于犯罪指纹匹配的传统领域中。一个不明身份的人的指纹与指纹库中有犯罪记录的人指纹进行比对，来确定此人是否曾经有过犯罪记录。

误识率和拒真率

由于计算机处理指纹时，只是涉及了指纹的一些有限的信息，而且比对算法并不是精确匹配，其结果也不能保证100%准确。指纹考勤系统的特定应用的重要衡量标志是识别率。主要由两部分组成，拒真率(FRR)和误识率(FAR)。我们可以根据不同的用途来调整这两个值。FRR和FAR是成反比的。用0-1.0或百分比来表达这个数。

简介

采用世界上最先进的指纹传感技术和指纹算法，识别速度快，出错率10万分之一，.该机根据不同指纹分布（老人、儿童、男人、女人、北方人、南方人、残破指纹等）均有良好的识别性能。可储存3000枚指纹，50000条纪录，无需实时连接计算机，是专门针对需要远距离脱机使用的企事业单位进行指纹考勤而设计的，同时，它还适用于各种只需要准确身份识别的各种场合。指纹考勤机通过RS485方式或者TCP/IP或U盘与计算机通讯；适用于人数在3000人以内的企业。

开发背景

指纹考勤系统

为了加强管理，某公司希望在其厂区使用指纹识别技术进行员工考勤。在众多的用于身份验证的生物识别技术中，指纹识别技术是目前最方便、可靠、非侵害和价格便宜的解决方案。指纹识别作为识别技术有着悠久的历史，这种技术通过分析指纹的全局特征和局部特征，从指纹中抽取的特征值可以非常的详尽以便可靠地通过指纹来确认一个人的身份。平均每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约七个特征，我们的十个手指产生最少4900个独立可测量的特征--这足够来确认指纹识别是否是一个更加可靠的鉴别方式。指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；如果我们想要增加可靠性，我们只需登记更多的指纹，鉴别更多的手指，最多可以多达十个，而每一个指纹都是独一无二的；扫描指纹的速度很快，使用非常方便；读取指纹时，用户必需将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法。这也是指纹识别技术能够占领大部份市场的一个主要原因。该公司厂区估计员工人数为：3-5千人，厂区内共有3个大门、10个小门，员工指纹考勤点分布在各个小门的入口处，每个小门考勤人数大约为400人，即本系统解决方案需要完成3-5千名员工的日常指纹考勤管理。

技术困难

主要技术困难及其解决方法：

人数多

1、指纹识别算法方面

尽管Biokey是目前最快的指纹识别算法，但是若以4千人每人登记2枚指纹来算，整个系统需要登记的指纹数为8千枚，在PentiumⅢ 800的计算机上考勤通过的平均验证时间就达到了3秒，而考勤失败的验证时间达到了5秒，这显然是不能够接受的，因此必须采取必要的手段来解决此问题。在考勤时，人们能够接受最多3秒的验证时间，因此一个验证终端验证指纹时搜索的范围就不能超过4000枚指纹。

方法一：在某一个验证终端，限制搜索的人数在可接受范围。例如只允许某一分厂的员工在该厂前的考勤机上用指纹签到，而在别处签到时不能识别。通常情况下，员工只需要在自己的分厂进行考勤、也只能进出自己的分厂，因此这种方法可以运用在小于2000人的分厂上，进行考勤是可行的。然而对于大门处的考勤管理，每一个分厂的员工都有可能使用，因此就不能使用该方法了。

方法二：在比对指纹前输入工号。这样一来，系统只需要比对与该工号相同的登记指纹即可验证员工的身份，属于一对一的比对，因此对于能够在此验证的员工数量就没有任何限制了。该方法的缺点在于：必须输入员工的工号，这会增加员工的记忆负担和使用时的操作时间。

2、员工操作方面

由于上下班时间比较集中，因此上下班时的考勤就会聚集很多员工，必须要保证他们能够在短时间内完成考勤，不应该出现排长队现象。每个人考勤的时间不能简单地计算为计算机比对指纹的时间，因为员工还需要有走向考勤机、按指纹的过程，另外指纹有可能一次识别不出来，也可能员工操作不当，导致识别失败等等，根据实际经验，每个员工的平均通过时间为3秒。以20分钟作为一次考勤的时间估算，一个考勤点可以容纳450人同时考勤。考虑到突发事件的存在，因此每个考勤点只能按400人计算。

对于大于400人的分厂，建议必须按照实际人数的多少来设立考勤点的数量，例如1000人同时上下班的分厂应该设立3个考勤点，或者一台计算机连接3个考勤终端。少于400人的分厂可以只设立一个考勤点。

不可靠性

指纹识别技术并非100%可靠，存在着两个指针"拒真率"和"认假率"用来刻画一个指纹识别系统识别的可靠性：

拒真率：指系统把不能识别一个已经登记的指纹的概率百分比。

认假率：指系统把一指纹错误地识别成为其它指纹的概率百分比。

中控科技的Biokey指纹识别技术是目前最可靠的指纹识别技术之一，标称的拒真率为1.0%，认假率为0.001%，这意味着4000名员工中，有50名左右的员工指纹识别难于通过，同时以最多的4000名员工的分厂计算，一个月可能会出现一次误判。

拒真率和认假率是两个相互制约的指针，降低其中之一，另一个就会上升。由于认假率是一个非常关键的指针，我们必须保证至少在一个月内不会出现过多的误判。对于出现误判时，必须管理员在管理程序中修改纪录，以保证考勤的正确性。

输入号码和结合卡使用是解决系统识别性能的最有效方法。比对指纹时仅仅与自己的指纹进行比对，因此不存在认假的可能性，为了防止代人考勤，认假率可以调节到0.1%左右，此时的拒真率为0.6%，把识别困难的人降低到了24人。

考勤机作用

规模量产的少，试验机型多，零售价位从指纹考勤机6000-20000元到虹膜类数万元之间。指纹考勤机主要优点是无需携带卡，能杜绝代打卡，没有卡片损耗。缺点是超过几百人使用时，处理时间较其它打卡方式慢数倍，指纹考勤机采集头很难读取指纹，轻者识别效率低，重者识别失败。指纹考勤机的使用要求人员素质较好，指纹要求清洁，如果指纹有磨损，会出现指纹考勤机不能识别的情况。指纹考勤机的防破坏能力及稳定性有待提高，只能做简单的考勤处理，市场占有率大约有5%左右。

小结

如果有专人负责考勤的统计，那么可以只用指纹进行考勤，对于大型的工厂和企业来说，这是首选方案。如果不希望出现误判情况，可以采用ID+指纹的方式进行考勤。

参考资料