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指纹并行比对计算技术的研究
一、基本信息
标题 指纹并行比对计算技术的研究 单位 中科院北京分院
电话 包头市科技局科技合作处5618486 行业类别 信息技术
二、内容信息

一、项目背景

该项目核心是基于北京市公安局刑侦总队实战系统,项目成果已经成为北京市公安局破案的一项最广泛使用的工具。项目前身是由冯才刚主持的《指纹自动识别系统》项目,项目产生国内第一个拥有自主知识产权的指纹识别软件,在全国拥有上百家使用单位,累计直接查破各类案件几万起。项目后期通过与中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心的合作,完成了扩展性可达万核的指纹识别软件,由于计算环境限制,在深腾7000上使用2048核心,软件的并行效率超过80%(相对256核心,仅14900任务),实现了大批量指纹的高速比对。

二、技术简介

针对高性能计算机发展特点,开发大规模指掌纹并行软件,软件支持多种异构平台(CPU+MIC、CPU+GPU),可使用上万处理器协同计算;在此基础上,为北京市公安局提供批量比对任务服务,协助完成多次公安部指纹会战和犯罪人员信息检测工作,产生大量实战成果。在深腾7000上使用2048核心,软件的并行效率超过80%(相对256核心,仅14900任务),实现了大批量指纹的高速比对。完成具有自主知识产权的支持GPU加速掌纹识别软件,相对CPU有10~20倍性能提升,解决了掌纹识别计算慢的问题,使得掌纹识别系统在侦破案件过程中得到进一步应用。

针对北京市指纹档案数据特点,设计比对算法与并行策略,实现了北京市196万犯罪人员指纹查重和归并工作,有效降低了办案周期。2010年,使用1024核心连续计算两个月,归并出北京市犯罪人员指纹库重卡信息311578串,涉及783518条人员指纹记录,得到了唯一人员数、重卡率等重要数据,掌握了指纹库中的实际人数和重复比例。基于北京市指纹库进行指纹识别的速度提高了25%以上,有效地降低了办案周期。

借助自主研发的网格计算软件,根据北京市公安局行政规范,实现北京市公安局指纹比对系统的统一管理和调度(市局-分局-派出所)。利用网格技术,在公安局现有工作模式的基础上,将北京市的指纹比对系统作为整体来统一考虑,充分有效利用全局资源,达到整体资源的合理化配置。目前该系统已经成功运行数月,运行结果表明在总中心计算资源不足时,可以利用分局的计算资源,实现了资源整合的效果。

通过志愿计算技术,实现北京市公安局可用计算资源(包括办公设备)的整合,进一步提高北京市公安局指纹比对能力。为了缓解指纹数据库规模扩大或刑事案件增加造成的资源短缺问题,借助志愿计算的模式对北京市公安局现有资源进行整合,使得办公主机能够在其空闲时间参与指纹比对,基于BOINC平台的指纹识别程序以及对应的作业提交、结果认证、结果收集模块,达到了充分利用现有的资源,实现资源的合理化配置。

提出人员信息与图片特征分解的策略,实现了可携带到犯罪现场的便携式设备直接利用我国高性能计算资源进行比对计算,依托大量计算资源可在现场直接确定嫌疑人,并有效避免了人员信息安全。

上述工作成果和合作方式得到了公安部认可,目前正在进行全国指纹查重工作的推进。

三、市场简介

作为物证之首,指掌纹特征的唯一性和不变性已经得到公认和历史的检验。早在上一世纪由北京市公安局冯才刚高级工程师承担并完成的《指纹自动识别系统》在全国拥有上百家使用单位(公安机关),累计直接查破各类案件几万起。但随着我国经济的迅速发展,并处于社会重大快速转型时期,跨区域犯罪、流窜犯罪、系列案件有所上升。如北京市公安局自1990年开始应用指纹自动识别系统,至今已建立数百万人违法犯罪人员十指指纹数据库,而全国犯罪人员指纹数据库已经超过9千万。并且每年以20%以上的速度进行增长,因此传统比对服务器已经无法满足破获案件的实时需求。本项目从硬件资源利用率提升、算法性能提升、并行加速技术提升等多个方面为北京市公安局的指掌纹自动识别系统提供解决方案,使比对速度得到大幅提升,比对时间大大缩短,节约了大量比对过程中进行维护的人力、物力。检视结果在短时间内生成可以保证结果的时效性。使用检视结果,在短时间内抽调大量人力集中开展指纹会战,可提高工作效率,达到事半功倍的成效。基层技术人员直接检视比对结果,省去了提交比对和等待的复杂过程,降低了劳动量,节省了警力。最终认定同一的指纹线索,直接应用于破案之中,具有很高的社会效益。

四、知识产权

 

五、合作方式

合作开发、技术转让、专利(实施)许可等。

三、附件下载

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