指纹识别技术概述,指纹识别技术原理

('指纹识别技术概述1、指纹特征指纹特征：要掌握指纹密钥技术就要了解指纹的基本特征。人体指纹是表征生物个性的特征之一。科学研究表明，人类的指纹、掌纹、面庞、声音、虹膜、视网膜等都具有唯一性和稳定性，由于人体指纹具有得天独厚的使用便捷性，而被广泛应用于需要进行身份论证与鉴别的场合。指纹特征包括纹形特征和细微特征，纹形特征是指可以用肉眼直接观察到的纹理图案，根据生物特征研究成果表明，指纹纹形都基于图示的三种基本图案。\ue7fe\ue7fe\ue7fe\ue7fe\ue7fe环型（loop）弓型（arch）螺旋型（whorl）仅仅依靠纹形来分辨指纹的唯一性是远远不够的，这只是一个粗略的分型，要构成指纹算法还必须通过如表所示的详细分类，这些详细分类是实现指纹探测和匹配算法的基础，但不仅于此。\ue7fe\ue7fe模式区是表征指纹纹形特征的区域，从模式区能够分辨出指纹是属于上述那一种类型。\ue7fe\ue7fe核心点位于指纹纹路的渐进中心，它在读取指纹和比对指纹时作为参考点。\ue7fe\ue7fe三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数跟踪的开始之处。\ue7fe\ue7fe指模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时，一般先在连接核心点和三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。细微特征是指纹图像上的节点的特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有相同的纹形特征，但它们的局部特征--特征点，却不可能完全相同。据有关文献记载，平均每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约7个特征，十个手指产生最少4900个独立可测量的特征，这足够来确认指纹识别是否是一个更加可靠的鉴别方式。指纹纹路并不是连续平滑的，而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为“特征点”。就是这些特征点提供了指纹唯一性的确认信息。终结点（Ending）--一条纹路在此终结。分叉点（Bifurcation）--一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路。分歧点（RidgeDivergence）--两条平行的纹路在此分开。孤立点（DotorIsland）--一条特别短的纹路，以至于成为一点。环点（Enclosure）--一条纹路分开成为两条之后，立即有合并成为一条，这样形成的一个小环称为环点。短纹（ShortRidge）--一端较短但不至于成为一点的纹路。上面图表的特征点还具有下列不同的方向（Orientation）--节点可以朝着一定的方向；曲率（Curvature）--描述纹路方向改变的速率；位置（Position）--节点的位置通过（x,y）坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的。2、指纹密钥指纹密钥：指纹密钥的建立与辨识验证取决于两项核心技术，一是指纹特征的提取技术或称方法，二是基于模糊理论的指纹匹配算法技术。随着现代微电子集成制造技术的高速发展，指纹提取技术获得长足进步，从基于光学扫描的指纹图像录取向基于半导体硅感的电量测量进化，从半导体硅感又在向超声波传感进军。光学成像：20世纪80年代，个人PC和光学扫描技术的进步，使得它们作为指纹图像提取工具成为现实，我们把它称之为第一代指纹密钥应用系统。光学成像需要一个光源从棱镜反射按在一个取像头的手指，光线照亮指纹从而采集到指纹图像，通过光电转换成图像数据，生成和比对指纹图形构成密钥。由于光学扫描不能穿透皮肤表层，录取的是指纹表层的二维纹形特征，不能探测到真皮层细微特征。因此，指纹密钥容易被脱模仿制，给采用非法手段或暴力手段获取指纹密钥提供了可能性。例如，2010年底内蒙古监狱越狱案，越狱犯人砍下狱警手指打开光学成像指纹门禁。又如，近期各大媒体争相报道，在淘宝网上花100元左右就可定做到硅胶指模，可以用其轻易通过光学指纹系统的验证，上班一族专门用它替代指纹通过指纹考勤机。再如，光学指纹传感器受到手指压力不等指纹图像发生变异影响，识别准确率不高。综上分析它适用于司法鉴定的身份鉴别或安全等级不高的场合，不适用于安全和保密等级较高的身份认证和鉴别验证场合。由于其价格低廉，目前国内大部分指纹厂商选择光学指纹识别系统生产各类终端产品。硅感探测：上世纪末（1997年），基于半导体电容效应的硅感指纹探测传感器在瑞典FINGERPRINTCARDSAP公司问世，FPC指纹传感利用反射测量法实现了指纹探测信号的增强，确保获取和生成清晰稳定的8bit灰度的指纹图像数据，诞生了新一代指纹自动识别系统。我们把它称之为第二代指纹密钥应用系统。反射测量法是探测真皮层（表皮和皮下电容、电场）三维结构与传感器平面之间电容大小，应用模糊算法生成表征指纹真皮层三维结构细微特征的指纹图像，从而大幅度提高了识别的准确率和系统的安全性。由于FPC传感器很好地突破了光学传感器在稳定性和安全性方面的缺陷，在国内倍受经融、外交、政治、军事、保密和安防领域的青睐，基于FPC的指纹安防产品正在得到广泛应用。安邦公司以敏锐的目光，抓住发展机遇，依靠科技进步迅速崛起，引进FPC硅感指纹探测传感器技术，聘请国内外同行专家，联合国内外知名厂商，开发基于反射测量法的指纹三维特征提取、图像生成与鉴别验证算法及其物理实现的DSP芯片，在基于专用DSP的指纹图像信号处理电路，指纹管理控制软件实现，半导体指纹传感器静电防护，网络化通信协议，机械锁具，微型伺服机构设计，机电软多学科融合等关键技术群取得突破性、创新性科研成果，成功地转化为多品种、多功能、多用途的指纹密钥应用终端产品族，受到各行各业用户的赞誉。超声波传感：超声波式指纹识别技术目前不成熟。这种采集器发射超声波，根据经过手指表面，采集器表面和空气的回波来测量反射距离，从而可以得到手指表面凹凸不平的图像，超声波可以穿透灰尘和汗渍等，从而得到优质的图像，由于该产品尚未大量使用，因此，很难准确评价它的性能，然而一些实验性的应用指出，这种采集器具有优越的性能，它吸收了光学采集器和硅感芯片采集器的长处，如图像面积大，使用方便，耐用性好的优点等。本公司目前也投入大量资金和人力对第三代指纹识别系统进行相关研究，并与浙江理工大学和嘉兴学院开展了一系列的技术合作。3、指纹密钥生成与验证指纹密钥应用系统的另一项核心技术就是基于模糊理论的算法软件开发。指纹密钥应用系统的主要任务是完成两大功能，一是指纹加密注册；二是指纹解密验证。指纹加密是把证明个人身份的指纹特征通过指纹采集窗探测和计算生成一枚指纹的特征数据集，在指纹库中登记注册（生成密钥）。解密则是通过指纹采集窗登陆的指纹同指纹库中的指纹特征数据集逐一比对解算，从中找出与其相匹配的指纹（密钥）。解密验证就是回答“他是谁？”。对于一对多的基于发射测量法的指纹应用系统而言，数据量十分庞大，运算速度相当高（＜1s），这是安邦指纹应用系统的技术特点。4、关于指纹应用可靠性\ue7fe\ue7fe由于计算机软件处理指纹信息时，受到指纹信息的完整性、指纹特征测量准确性，以及采用模糊算法等问题，其应用结果难以保证100%准确。指纹识别系统的特定应用的重要衡量标志是识别率。主要由两部分组成，拒判率(FRR)和误判率(FAR)。我们可以根据不同的用途来调整这两个值。FRR和FAR是成反比的。用百分比来表达。ROC(ReceiverOperatingCurve)-曲线给出FAR和FRR之间的关系。\ue7fe\ue7fe尽管指纹识别系统存在误判率，但其安全性比相同可靠性级别的"用户ID+密码"方案的安全性高得多。例如采用四位数字密码的系统，不安全概率为0.01%，如果同采用误判率为0.01%指纹识别系统相比，由于不诚实的人可以在一段时间内试用所有可能的密码，因此四位密码并不安全，但是他绝对不可能找到一千个人去为他把所有的手指（十个手指）都试一遍。正因为如此，权威机构认为，在应用中1%的误判率是可以接受。\ue7fe\ue7feFRR实际上也是系统易用性的重要指标。由于FRR和FAR是相互矛盾的，这就使得在应用系统的设计中，要权衡易用性和安全性。一个有效的办法是比对两个或更多的指纹，从而在不损失易用性的同时，极大地提高了系统安全性。',)