王震峽　孫琦

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，各部門的考勤系統(tǒng)也隨著有了新的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的考勤方法如打卡、人工簽到和人工統(tǒng)計等方法，不但浪費時間和人力，還存在容易被忘記、被代替等缺點，使得公司的管理一度出現(xiàn)混亂，因此，管理人員將視線放到了生物識別技術(shù)的領域。近年來，生物識別技術(shù)發(fā)展地非常迅速，指紋識別技術(shù)憑借著唯一性高、永久性高、易采集等特點，成為其中應用最廣泛的一員?；贚inux的考勤系統(tǒng)具有專用型強、可靠性高、體積小和成本低等特點，因此，將指紋識別技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)結(jié)合起來實現(xiàn)了基于Linux的考勤系統(tǒng)，方便管理人員管理員工的出勤和年終考核等情況。

關鍵詞：考勤系統(tǒng)；Linux；嵌入式系統(tǒng)；指紋識別

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）18-0081-02

傳統(tǒng)的考勤方法由于存在容易被忘記、被代替等缺點，讓公司的管理人員無法真正了解到員工的出勤狀況，有很多時候，尤其是在年終考核的時候，會存在很多不公平的因素，影響到了其他員工的工作狀態(tài)和工作的積極性，不利于公司的長期穩(wěn)定發(fā)展。正因為傳統(tǒng)的考勤方法存在諸多缺陷，所以急需一種能夠唯一識別身份、成本比較低并且操作簡單的考勤方法。

經(jīng)過多年的科學研究，科學家已經(jīng)確定每個人的指紋都是不一樣的，在母體當中就已經(jīng)形成，而且只要手指不被傷害，那么每個人的指紋一生都不會有所改變。正因為指紋具有這樣獨一無二的特征，所以用指紋來進行身份識別（即公司考勤）是十分方便可靠的，并且不會存在別人替簽到的情形。嵌入式系統(tǒng)定義為，以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)的具有專用性強、體積小、可移植性高、可靠性高等優(yōu)點，指紋又具有唯一性和終身不會改變等特性，本文主要采用了指紋識別技術(shù)和嵌入式技術(shù)相結(jié)合來實現(xiàn)基于Linux的考勤系統(tǒng)，讓公司的考勤管理變得更加透明、方便和快捷。

1整體考勤系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1.1考勤系統(tǒng)算法的設計與實現(xiàn)

本文在研究了指紋識別技術(shù)算法的基礎之上進行了改進，讓相關算法能夠更好的來完成每個員工的指紋識別并存儲到相應的存儲位置，以供管理人員的統(tǒng)計和管理。

新員工到公司的第一天就是先采集指紋信息，用于以后的上班簽到，本考勤系統(tǒng)采用的算法和指紋識別模塊要求員工第一次采集時對同一枚指紋需要采集3次，也可以同時采集兩枚以上的指紋；然后將采集到的指紋存入指紋庫，第一次采集之后就可以進行考勤了。該考勤系統(tǒng)的算法首先對員工錄入的指紋進行圖像預處理，圖像預處理包括員工指紋圖像的均衡化（增大指紋灰度圖像的對比度）、歸一化（讓圖像的灰度更加接近期望值，即更加清晰標準）、分割（減少由于油污等原因造成的噪聲）、增強（進一步減少噪聲）、二值化（將指紋圖形僅用0和255這兩個值表示，會減少存儲空間，加快處理速度）和細化（將指紋圖像的變成寬度只有一個像素的圖像，讓整個指紋圖像的結(jié)構(gòu)更加清晰）；其次對員工的指紋信息進行特征提取，最后與指紋庫中已經(jīng)存在的指紋的指紋特征進行匹配，給出對應的匹配結(jié)果。

1.2考勤系統(tǒng)硬件的設計與實現(xiàn)

基于Linux的考勤系統(tǒng)的硬件部分的設計以Linux為操作系統(tǒng)的嵌入式平臺，選取了基于ARM7的S3C2410開發(fā)板，并結(jié)合FPS200指紋識別模塊，最終構(gòu)成了基于Linux的考勤系統(tǒng)。

該考勤系統(tǒng)的硬件設計部分主要包括：目標板（S3C2410開發(fā)板）與PC機的通信以及指紋識別模塊FPS200與目標板之間的通信等。指紋識別模塊UP-FingerPrint（指紋傳感器為FPC1011）通過168Pin擴展插槽與S3C2410進行通信；LCD液晶顯示器用來顯示用戶界面，實現(xiàn)友好的人機交互界面；S3C2410開發(fā)板通過串口與超級終端相連接，S3C2410與PC機之間的通信是通過網(wǎng)口進行的。該考勤系統(tǒng)的人機交互界面采用的是LCD液晶顯示器來顯示相應的操作信息和一些提示等信息，具體使用的是QT提供的圖形用戶界面編輯工具QT/Embedded進行設計和實現(xiàn)的，旨在讓員工體會到更加直觀、美觀和簡單的操作流程，讓本考勤系統(tǒng)使用更加廣泛和方便。該系統(tǒng)的總體硬件設計如圖1所示。

該考勤系統(tǒng)的指紋識別模塊的存儲容量比較大，足夠一般的公司考勤使用，如果還需要更大容量的存儲，還可以通過SD卡進行擴展。該考勤系統(tǒng)可以在1秒以內(nèi)與指紋庫中的已經(jīng)存在的指紋特征進行指紋比對，速度非常快，比較耐用，而且識別結(jié)果的準確性非常高。該模塊還支持1：1（用于驗證某位特定用戶的身份身份）和1：N（用于企業(yè)考勤識別身份）兩種比對模式，可以跟多種指紋傳感器芯片匹配，開發(fā)者還可以隨時編寫應用程序，大大降低了開發(fā)成本。在日常生活中，指紋識別模塊已經(jīng)被廣泛使用，如門禁系統(tǒng)、指紋保險柜和指紋遙控器等，可適用于大部分公司。

本考勤系統(tǒng)的指紋識別模塊的傳感器的結(jié)構(gòu)采是線形傳感器，該傳感器的體積比較小，攜帶方便，但是如果錄入指紋速度過快會對識別結(jié)果造成影響，所以就需要要求員工操作的時候要注意錄人的速度，適用性不強，而且浪費時間。針對于這種情況，在設計的時候采用了3次輸入的方法對指紋進行采集，這樣最終的指紋特征能夠更加明顯，更加有利于指紋信息的匹配，提高了指紋的匹配率。

1.3考勤系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)

本考勤系統(tǒng)的軟件設計主要包括：用戶注冊、用戶匹配和刪除指紋3部分。用戶注冊主要是在員工第一次報到時要錄入指紋信息，并將錄入的指紋信息進行特征提取，然后保存在指紋識別模塊的存儲區(qū)當中，用作后續(xù)的用戶匹配的信息庫；用戶匹配也叫做指紋匹配，就是將錄入的指紋特征與指紋庫中存儲的指紋特征進行匹配，然后輸出對應的匹配結(jié)果，如果是本人的指紋，那么就會相應的給出反饋信息，如果不是本人或者是不存在的指紋，那么就會提示重新輸入指紋；刪除指紋包括刪除指定員工指紋信息與刪除所有指紋信息兩個功能，如果有哪位員工離職，那么管理人員就可以刪除這位員工對應的指紋信息，這樣一方面有利于管理，另一方面節(jié)省了指紋模塊的存儲空間，而且如果刪除成功則在LCD液晶顯示器上顯示成功，否則顯示失敗，讓管理人員可以很直觀地看到結(jié)果。

2系統(tǒng)測試

為了測試本考勤系統(tǒng)的整體功能以及穩(wěn)定性，本考勤系統(tǒng)共采集了1000枚學生的指紋作為測試依據(jù)，共匹配了200次，其中，正確匹配的次數(shù)為998次，錯誤的次數(shù)為2次，由計算可得，正確率為99.8%，錯誤率為0.2%，可見準確率非常高。經(jīng)過分析，由于指紋識別模塊的傳感器是線形的，雖然在算法方面已經(jīng)采取了措施，但由于錄入指紋的速度過快還是對指紋識別的結(jié)果造成了影響。在測試的過程中，整個考勤系統(tǒng)運行穩(wěn)定，用戶交互界面美觀大方，總體來看，該系統(tǒng)的實用性還是得到了肯定。

3總結(jié)

本考勤系統(tǒng)將嵌入式Linux操作系統(tǒng)和自動指紋識別算法結(jié)合起來，從分析管理人員的考勤需求到最后的設計與實現(xiàn)，本人不但閱讀了大量文獻，還結(jié)合了之前的研究成果，最終設計并實現(xiàn)了基于Linux的考勤系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠很好地解決傳統(tǒng)考勤方法存在的弊端，讓企業(yè)考勤變得更加透明、方便和簡單。

由于本考勤系統(tǒng)采用的傳感器是線形傳感器，它的體積比常用的面形傳感器的面積小得多，不但可以適用于普通的企業(yè)定點安裝式考勤，還能夠用于智能手機、平板電腦等體積較小的便攜式嵌入式產(chǎn)品中，使產(chǎn)品的攜帶變得更加方便和輕快。當然，針對線形傳感器的缺點，本考勤系統(tǒng)采用了三次輸入指紋的方法來解決這個問題，在一定程度上提高了指紋的匹配率。