基于指靜脈生物識別技術教育考試防替考作弊軟件研究

付 佳，陳建偉 ，王 悅

（1.唐山市教育考試院，河北 唐山 063000 ，2.河北能源職業(yè)技術學院，河北 唐山 063004）

引言

隨著計算機技術的日益發(fā)展，教育考試防高科技作弊設備的不斷升級完善，組考各環(huán)節(jié)的逐步細化，高科技手段作弊的生存空間已日趨減小。然而，教育考試中社會培訓機構、考生等人員為了自身利益通過偽造證件等手段實現(xiàn)替考作弊的問題仍然亟待解決，因此，提出了將具有生物唯一識別特性的指靜脈生物識別技術應用于教育考試中，以防范替考作弊現(xiàn)象發(fā)生的系統(tǒng)軟件設計。本文將研究以指靜脈生物識別技術為基礎來設計軟件，通過軟件系統(tǒng)來采集考生指靜脈特征信息、模板構建、入場驗證，從而獲取考生入場驗證實時狀態(tài)。

1 系統(tǒng)目標

針對目前教育考試中存在的替考作弊問題，結合當前國家、省、市教育機構防替考工作的實際狀況，以指靜脈生物識別技術為基礎，集考生指靜脈特征信息采集、模板構建、數(shù)據(jù)分包、入場認證、驗證狀態(tài)統(tǒng)計于一體，實現(xiàn)考生入場環(huán)節(jié)防替考行為的檢查，從而防范替考行為的發(fā)生，營造公平公正的教育考試環(huán)境。

2 指靜脈生物識別技術的工作原理及特征

指靜脈生物識別技術是通過LED燈發(fā)射的近紅外線投射手指，對手指靜脈進行掃描，由傳感器拍攝圖像，根據(jù)認證規(guī)格，經(jīng)過圖像校正，獲取靜脈分布圖像，進而提取指靜脈特征圖。

指靜脈生物識別是對靜脈血管分布進行掃描，真正的實現(xiàn)“活體”身份認證，確保了本人親臨現(xiàn)場的身份唯一性；具有安全等級高的特點，靜脈信息處于手指內部無法改變，高度防偽，無法復制，不被盜用；具有準確率高的特點，每個人的靜脈都不同，同卵雙胞胎的靜脈也不同，信息終身不變，穩(wěn)定性非常高，擁有一次采集，終身有效的特性；具有適用性強的特點，靜脈識別適用于所有人（7-70歲人群指靜脈血管形狀終身不變），不受環(huán)境影響，表皮的皺紋、褶皺、粗糙、干裂、濕潤、臟、受傷時，仍可正常使用。

3 系統(tǒng)總體設計

按照上述系統(tǒng)目標的分析，整個系統(tǒng)包括信息采集、入場驗證、驗證狀態(tài)統(tǒng)計模塊。系統(tǒng)主要模塊功能如圖1所示。

圖1 教育考試指靜脈生物識別防替考軟件系統(tǒng)

3.1 信息采集

該模塊由以下幾個子功能構成：身份證信息采集、指靜脈信息采集、數(shù)據(jù)分包三個部分。考試組織機構、考點或報名點通過指靜脈采集設備，由考生親自攜帶居民二代身份證到現(xiàn)場進行身份證信息采集，然后對考生指靜脈信息進行采集，同時與身份證信息進行關聯(lián)，存儲為一條考生完整的數(shù)據(jù)模板。信息采集流程如圖2所示。

圖2 考生信息采集流程

SetInfo接口函數(shù)是設置指靜脈設備通信的回調函數(shù)，函數(shù)設置一個參數(shù)，為設備發(fā)回的消息。該函數(shù)在初始化完畢后與設備通信前執(zhí)行，當設備完成任何動作，發(fā)回消息時，都會調用通過本函數(shù)設置好的回調函數(shù)，在回調函數(shù)中，通過判斷發(fā)回的消息，來執(zhí)行響應的指令，比如用戶交互，或將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回服務器。GetIDCard和GetFinger接口函數(shù)發(fā)送開始刷居民二代身份證指令和開始采集指靜脈信息指令，執(zhí)行完后立即返回，不會引起阻塞，設備會自動切換到刷身份證界面和指靜脈采集界面，等待刷身份證和等待采集指靜脈，采集過程中會向客戶端發(fā)送狀態(tài)及結果信息，采集完畢后向回調函數(shù)發(fā)送“GetIDCardOk”和“GetFingerOk”字符串，隨后調用函數(shù)保存身份證信息和指靜脈信息。一般情況下，設置指靜脈信息采集為左右食指各采集三次，分別進行比對校驗，獲取兩個食指各一個最優(yōu)指靜脈模板。

待考生數(shù)據(jù)模板采集完畢后，導入考生編場數(shù)據(jù)（含身份證號、報名號、姓名、考區(qū)、考點、考場、座位號等信息），更新數(shù)據(jù)模板，按照考區(qū)、考點進行數(shù)據(jù)分包，導入指靜脈驗證設備，完成考前數(shù)據(jù)處理工作。

3.2 入場認證

入場認證功能模塊包括對考生身份證信息、考場信息、指靜脈信息進行驗證，驗證成功后方可入場考試。首先考生在指靜脈設備上刷二代居民身份證，根據(jù)身份證信息檢索數(shù)據(jù)模板中考生信息，獲取數(shù)據(jù)模板信息后，通過設備掃描考生指靜脈特征圖，與數(shù)據(jù)模板中的數(shù)據(jù)進行比對匹配，比對通過后，驗證成功。入場驗證流程如圖3所示。

圖3 考生入場驗證流程

VerifyFinger接口函數(shù)是將數(shù)據(jù)服務器中存儲的指靜脈模板字符串Finger1、Finger2發(fā)送給設備，同時設備轉入單機驗證狀態(tài)，考生入場驗證時伸入手指進行驗證，驗證結束后，回調函數(shù)發(fā)回驗證結果。

3.3 驗證狀態(tài)統(tǒng)計

考生入場驗證信息，通過專網(wǎng)實時上傳至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心定時（設定為10秒）對考生驗證狀態(tài)進行更新，從而獲取考生實時驗證狀態(tài)，同時實時掌握各考點考生入場驗證情況，最終統(tǒng)計出各考點考生入場驗證通過人數(shù)、未通過人數(shù)、未參加驗證人數(shù)等信息。入場驗證實時狀態(tài)統(tǒng)計如圖4所示。

圖4 考生入場驗證實時狀態(tài)統(tǒng)計圖

4 結束語

通過對近年來教育考試各種作弊手段的深入剖析，為實現(xiàn)教育考試公平公正的目標，解決當前存在的替考作弊問題，綜合考慮用戶的習慣、終端可靠性、普適性設計、知識完備性、系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題，提出了基于指靜脈生物識別技術教育考試防替考作弊軟件的設計方案。系統(tǒng)為當前防范教育考試中存在的替考作弊現(xiàn)象做出了輔助解決方法，克服了因人為因素造成的替考作弊現(xiàn)象的發(fā)生，同時大大降低了組考各環(huán)節(jié)防替考的難度，為營造公平公正、風清氣正的教育考試環(huán)境創(chuàng)造了條件。