【2023集创赛】加速科技杯三等奖作品：私密性高精度刷手身份认证系统

news2024/11/27 3:50:29

本文为2023年第七届全国大学生集成电路创新创业大赛（“集创赛”）加速科技杯三等奖作品分享，参加极术社区的【有奖征集】分享你的2023集创赛作品，秀出作品风采，分享2023集创赛作品扩大影响力，更有丰富电子礼品等你来领！

团队介绍

参赛单位：西安交通大学
队伍名称：易掌通行
成员：邹雨辰，王宇航，朱思宇
总决赛奖项：三等奖
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产品概述

目前，基于指纹、人脸和虹膜等生物特征的身份认证技术已被大众熟知，然而这些方式存在易被遮挡（人脸、虹膜）、特征辨识度高易被盗用（人脸）、需要接触式识别导致不卫生（指纹）等问题。因此，市场上需要一套安全、可靠、卫生、便捷的身份认证解决方案。

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掌纹掌静脉识别具有以下独特优势：
（1）安全性更高：掌纹+掌静脉的双重识别技术，避免了复制伪造和暴露在外的风险。
（2）精准性更高：掌纹掌静脉高度个性化且稳定，识别过程不受光线和角度影响。
（3）便捷性更高：掌纹掌静脉支付无需点击或触摸，轻轻抬手即可完成，卫生便捷。
本团队专注于研发并销售刷掌识别系统及其终端产品，致力于推动掌纹掌静脉识别成为指纹、人脸之后的第三大市场规模的生物特征识别技术，创造一个高安全性、高准确性、高私密性的刷掌解决方案。

产品内容

单双目掌纹掌静脉识别模组

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单机版方案，我们使用瑞芯微RV1109芯片来实现嵌入式终端的掌纹识别。我们设计的模组具有较高的计算能力和低功耗特性，该模组部署的轻量化识别模型可实现200毫秒级高精度掌纹掌静脉识别。此外，该模组具有单机可容纳用户数多、光线自适应能力强、功耗低等优势。在此基础上，搭配团队自研的上位机管理软件，可方便地将离线款产品分布式部署到大型工业园区、智慧大厦、智慧园区等需要智能身份认证的场景。

前后端掌纹掌静脉识别模组

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而对于联网版方案，我们团队联合英特尔（中国）推出了基于Intel Celeron J6412处理器的边缘端掌纹识别身份认证系统，如图1-3所示。该设备在城市轨道交通闸机口部署，每个出入口部署一个边缘终端，负责接收4到8个闸机的掌静脉识别请求。同时，位于控制中心的中心服务器对所有站点的设备进行监管、同步和更新。用户可以在站点服务中心配套的掌纹采集设备上采集注册绑定，便可以在本市所有站点的闸机出入，并在APP或小程序上充值。

ASIC设计

团队为掌纹掌静脉识别模型设计了一个特殊的并行化加速单元。通过复用的方式实现了整个架构的运行。此外，采用可配置设计，使深度可分离卷积层可以支持多种不同配置的多层操作。最后，优化了架构的时序，并实现了卷积层之间的流水线操作。这些改进措施大大提高了系统的实时性能，并有效利用了硬件加速单元的资源。目前，我们已在FPGA上完成了加速器的验证工作。

管理软件设计

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针对实际使用场景，重点关注系统的易用性和安全性，我们设计了包括外设检测及初始化、掌纹识别主体程序、相应UI界面等在内的完整操作流程。在该界面中，包含了几个主要功能点：软件激活/授权模块、管理员登录模块、本机运行模块、边缘服务模块，以及设备管理、日志记录等，在软件激活后且管理员登录时才可以开启本机运行模式或边缘服务模式，并开放设备查看与管理、日志记录与查看等功能。

设计理念

通过以上的产品设计，我们旨在解决掌纹掌静脉识别终端部署与应用中的技术问题，在资源有限的嵌入式终端上高效地进行识别，以推动刷手识别的实际应用落地。设计的系统不仅适用于传统的安防、门禁和电子设备登录等应用场景，还可以在以下实际应用中发挥作用：（1）金融领域：用于银行、保险、互联网金融等场景，认证使用者身份，防止身份冒用。（2）教育领域：用于在线考试报名、认证考生身份，防止替考行为。（3）社保领域：用于电子社保卡、养老金提取等，进行身份认证。（4）房产领域：用于房屋租赁、售卖场景，认证身份，确保交易安全。（6）办公场所：用于移动考勤，认证人员身份，防止替打卡行为。