◆李华锋 刘建国 魏大庆



一种针对艺术体育类高考的考生身份验证方法

◆李华锋 刘建国通讯作者魏大庆

(四川省教育考试院信息技术处 四川 610041)

对艺术体育类高考的特点和可能存在的冒名替考等舞弊行为，分析了当前主流身份验证技术和联网技术，提出了一种基于身份证ID检索，融合指纹对比和人脸识别技术的身份验证方法和基于MIFI的联网模式，设计了考生基础信息采集、考试入场身份验证以及验证中的异常处理流程、数据库、基于C/S的系统架构并通过系统实现，证明该方法切实可行且效果明显。

艺术；体育；高考；身份验证；方法

0 引言

艺术体育类高考是国家教育考试的重要组成部分。由于该类考试场地特殊，且以“流水线”方式开展，因此一直存在流程繁琐、报考科目繁复、冒名替考等舞弊隐患较大的问题，亟需一套实时高效的身份验证系统来加强考务管理，维护考试公平公正。

1 艺术体育类高考身份验证管理的要求

从艺术体育类高考组织与管理的角度看，考生身份验证工作必须满足：①不影响现有考试秩序，要避免对现有考务流程和考试秩序做较大改变。②联网管理。通过管理后台与前端采集/验证设备的联网，便于实时掌握和统计考生入场考试情况，促进身份验证与考试业务的深度融合。③有效打击冒名替考行为。④技术成熟，性价比高。

2 主流身份验证技术对比

目前，主流的身份验证技术包括：①刷身份证。该技术较为成熟，识别率较高，但无法解决“假学生+真证件”的问题。②验证指纹。该技术成本低，验证结果准确。但需要注意考生指纹磨损较严重时无法识别的情况，此外当考生数量较大时直接检索指纹图像（1:n比对）速度较慢。如果先用身份证ID号将考生指纹信息调出来，然后再将考生指纹与库中的指纹进行比对（1：1比对），这样可以大幅提高检索速度和工作效率。③人脸对比。该技术优点是非接触、不需考生做任何操作。但识别率不如指纹对比方式高；而且当考生量较大时（如超过1万人）验证终端无法将图片数据存储在本地，只能从远程服务器端调取。④虹膜识别。从考试组织的角度来看该方式并不方便，且成本较高，不适宜大规模推广。

综上，在高考中采用“刷考生身份证，通过考生身份证ID号检索考生指纹信息进行比对”为主要验证方式、采用“给考生现场拍照，通过人脸比对来验证考生身份”为辅助验证方式，是一种技术相对成熟、性价比较高的身份验证方案。

3 主流联网技术对比

目前，业务信息系统的主要联网方式包括：①传统联网方式。即基于“网络交换设备+通信线缆”的联网方式，具有性价比高、性能稳定的优点。但由于艺术体育类专业考试场地环境复杂、人流嘈杂，不便于大规模架设网络，因此不宜采用该方式联网。②WIFI联网方式。即采用无线路由终端接入有线网络，通过建立网络“热点”进行通信，从“热点”到用户终端不需要线缆，适宜于在室外以及人流嘈杂的环境中建立网络通信。但提供给“热点”的信源仍需有线接入，因此在操场、跑道、游泳池等特殊考试场地上，该联网方式仍不宜大规模部署。③MIFI联网方式。即基于一个移动的WIFI联网设备（集调制调解器、路由器、接入点为一体），直接通过无线方式与运营商基站建立链路通信。该联网方式彻底告别了网络线缆，因此更适宜在复杂的室外环境中部署。

综上，在艺术体育类高考中采用“基于MIFI的联网方式，实现验证终端与管理平台的实时通信”，是一种比较理想的身份验证联网方式。

4 信息采集与身份验证业务设计

4.1 考生信息采集

采集考生信息主要为后续身份验证提供基础数据，同时也是考生身份验证的一个重要组成部分，因此在流程设计上增加了几个身份验证流程和人脸比对环节，确保考生真实身份和基础信息质量（采集流程详见图1）。

图1 采集考生信息流程

4.2 正常验证流程

正常情况下，考生首先刷身份证，通过系统读取到的身份证ID 号为关联调出单个考生指纹信息进行比对，如果比对成功则准许考生入场参加考试（正常验证流程见图2）。如果在规定的时间或按指纹次数范围内，考生指纹比对不成功，则通过验证终端给考生现场拍一张照片，仍让考生先入场考试，后续由相关工作人员完成。

图2 验证考生身份流程

4.3 异常情况处理

在考生指纹验证未通过时，先由系统对考生照片进行的人脸比对，能通过的考生身份没有问题；不能通过的则报请纪检人员人工审核；若人工审核仍未通过的则直接报相关部门处理（异常处理流程见图3）。

图3 异常情况处理流程

5 数据库设计

5.1 考生基本信息库

主要包括：考生信息流水序号（ID，INT）、报名号（BMH,C，14）、专业考号（ZYKH，C，16），身份证（SFZH，C，18）、身份证ID号（SFZ_PHID，C，20）、姓名（XM，C,40）、性别代码（XBDM，C，1）、民族代码（MZDM，C，2）、分组编号（FZBH，C，4）、科目序号（KMXH，C，2）、科目代码（KMDM，C，10）、考试时间代码（SJDM，C,10）、考试科目ID（KMDM_ID，INT）、考试时间ID（SJDM_ID，INT）等。

5.2 考生身份验证信息库

主要包括：身份证号（SFZH，C，18）、身份证ID号（SFZ_PHID，C，20）、考试科目ID（KMDM_ID，INT）、考试时间ID（SJDM_ID，INT）、验证结果（YZJG，C，1）、验证时间（YZSJ,DATETIME）、验证终端物理地址（YZDEVID，C，20）、对验证未通过考生拍摄的指纹图片及存储路径（ZWTPPATH，C，100）、对验证未通过考生拍摄的人脸图片及路径（PICFACEPATH，C，100）、人脸比对相似度（FACEMATCHVALUE，FLOAT）等。

6 系统架构与联网方式

6.1 系统架构

根据前述功能需求和流程设计，系统采用C/S模式搭建了身份验证管理平台。其中：①验证终端基于安卓平台进行开发，硬件主要集成了第二代身份证识别模块、指纹识别模块（采用半导体电容式传感器，支持活体识别），无线网络接口；②管理平台采用LBP算法进行人脸比对，采用SQL进行数据管理。

6.2 联网模式

根据前面分析结合艺术体育类高考特点，验证终端与管理平台采用基于MIFI的联网方式（如图4）。实验显示：当MIFI终端与身份验证终端直线距离在5米以内、每台MIFI终端允许联接的身份验证终端数控制在3台以内，其网络速度和通信质量均有保证。

图4 系统组网模式

7 使用效果与不足之处

7.1 使用效果

系统建成后应用到了2018年某次艺体类考试，该次考试共88934人次参考，指纹验证通过88684人次，通过率99.72%（其余用人脸比对通过），在不影响现有考务秩序的前提下顺利完成了考生身份验证工作。其中：①验证端资源耗费情况。平均每人耗时<10秒；考生身份验证采用通道模式进行，共启用16台身份验证终端；共启用8台MIFI终端（每2台身份验证终端联接1台MIFI终端），每台MIFI终端累计耗费流量<<1G。②服务器端资源耗费情况。最大内存占用1G；CUP占用率0.2；网络带宽最大占用1Mbps；IIS最高连接数13个；SQL服务占用内存5.83Gb。

7.2 不足之处

从使用情况来看，还存在两个方面的不足：①安全性有待增强。验证终端接入服务器过程中虽然采取了访问控制和通信加密等防护措施，但借助互联网通道建立联接仍存在一定隐患。②MIFI终端与附近基站的网络稳定性有待提高。当基站附近移动用户数增大时，有可能影响MIFI终端与基站的通信质量，需备用通信保障车等应急措施。

[1]蔡虹等.指纹验证技术在成人招生报名及考试中的实践与探索[J].教育与考试，2014.

[2]王小雪等.融合指纹和人脸的生物特征身份认证方法[J].重庆理工大学学报（自然科学），2013.

[3]曾凡雨.普通高校招生考试指纹识别系统[D].南京理工大学，2008.