指紋識別原理

指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)是指(zhi)人的(de)(de)(de)(de)手(shou)指(zhi)末端正面皮膚上凸凹不平產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)紋(wen)(wen)(wen)線。紋(wen)(wen)(wen)線有規律的(de)(de)(de)(de)排列(lie)形成(cheng)不同的(de)(de)(de)(de)紋(wen)(wen)(wen)型(xing)。紋(wen)(wen)(wen)線的(de)(de)(de)(de)起點、終點、結合(he)點和分(fen)叉點，稱為(wei)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)細節特(te)征(zheng)點。每個(ge)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)都有幾個(ge)獨一無二可測量(liang)的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)點，每個(ge)特(te)征(zheng)點都有大約七個(ge)特(te)征(zheng)，人們的(de)(de)(de)(de)十個(ge)手(shou)指(zhi)產生(sheng)最少(shao)4900個(ge)獨立可測量(liang)的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)。指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)識別技(ji)術通過分(fen)析(xi)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)可測量(liang)的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)點，從中抽取特(te)征(zheng)值(zhi)，然后進行認證。

指紋識別的過程

指紋識(shi)別系(xi)統是(shi)一個典(dian)型的模式(shi)識(shi)別系(xi)統，包括指紋圖像獲(huo)取、處理(li)、特征提取和比(bi)對等(deng)模塊。

1、指紋圖像獲取

通過(guo)專門(men)的(de)(de)指(zhi)紋(wen)(wen)采(cai)集(ji)儀可(ke)以(yi)采(cai)集(ji)指(zhi)紋(wen)(wen)圖(tu)像(xiang)。指(zhi)紋(wen)(wen)采(cai)集(ji)儀用(yong)到的(de)(de)指(zhi)紋(wen)(wen)傳(chuan)感器按(an)采(cai)集(ji)方式(shi)(shi)(shi)(shi)主要分為(wei)劃擦式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)按(an)壓式(shi)(shi)(shi)(shi)兩種(zhong)，按(an)信號采(cai)集(ji)原(yuan)理(li)目(mu)前有光學式(shi)(shi)(shi)(shi)、壓敏式(shi)(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)容(rong)式(shi)(shi)(shi)(shi)、電(dian)(dian)感式(shi)(shi)(shi)(shi)、熱敏式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)超聲波式(shi)(shi)(shi)(shi)等。另外，也可(ke)以(yi)通過(guo)掃描(miao)儀、數(shu)字(zi)相機等獲取指(zhi)紋(wen)(wen)圖(tu)像(xiang)，公安行業普遍采(cai)用(yong)滾(gun)動捺印指(zhi)紋(wen)(wen)。

2、指紋圖像處理

（1）指紋(wen)(wen)圖像壓縮(suo)：大(da)容量的指紋(wen)(wen)數(shu)據庫必須經過壓縮(suo)后存(cun)儲(chu)，以減少(shao)存(cun)儲(chu)空間。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。

（2）指(zhi)紋(wen)圖(tu)像(xiang)處(chu)理：包(bao)括指(zhi)紋(wen)區域檢測(ce)、圖(tu)像(xiang)質量判斷(duan)、方向圖(tu)和頻率(lv)估計、圖(tu)像(xiang)增強、指(zhi)紋(wen)圖(tu)像(xiang)二(er)(er)值(zhi)(zhi)化和細化等。預處(chu)理是(shi)指(zhi)對含噪聲及偽特征(zheng)的(de)(de)指(zhi)紋(wen)圖(tu)像(xiang)采用一定的(de)(de)算(suan)法加以處(chu)理，使其紋(wen)線結構清(qing)晰，特征(zheng)信息突(tu)出。其目的(de)(de)是(shi)改善指(zhi)紋(wen)圖(tu)像(xiang)的(de)(de)質量，提(ti)高特征(zheng)提(ti)取(qu)的(de)(de)準確(que)性。通常(chang)，預處(chu)理過程包(bao)括歸一化、圖(tu)像(xiang)分割、增強、二(er)(er)值(zhi)(zhi)化和細化，但根(gen)據具體(ti)情況，預處(chu)理的(de)(de)步驟(zou)也不盡相(xiang)同。

3、指紋特征提取

紋(wen)(wen)(wen)(wen)型是指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的基本(ben)(ben)分類，是按(an)中(zhong)心花紋(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)三(san)角的基本(ben)(ben)形(xing)(xing)態(tai)劃(hua)分的。紋(wen)(wen)(wen)(wen)形(xing)(xing)從(cong)屬于(yu)型，以中(zhong)心線的形(xing)(xing)狀定(ding)名(ming)。我國十(shi)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)分析法將(jiang)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)分為(wei)三(san)大類型，九種形(xing)(xing)態(tai)。一般，指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)自動識別系統(tong)將(jiang)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)分為(wei)弓(gong)形(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)（弧形(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)、帳形(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)）、箕形(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)（左箕、右(you)箕）、斗(dou)形(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)雜形(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)等。

指(zhi)紋形態特(te)征(zheng)(zheng)包括(kuo)中(zhong)心（上、下）和(he)三角(jiao)點(dian)（左、右）等(deng)，指(zhi)紋的細(xi)節特(te)征(zheng)(zheng)點(dian)主(zhu)要包括(kuo)紋線的起(qi)點(dian)、終(zhong)點(dian)、結合點(dian)和(he)分(fen)(fen)叉點(dian)。從預(yu)處理后的圖像中(zhong)提取(qu)指(zhi)紋的特(te)征(zheng)(zheng)點(dian)信息（終(zhong)結點(dian)、分(fen)(fen)叉點(dian)...），信息主(zhu)要包括(kuo)類型、坐標(biao)、方向等(deng)參數(shu)。指(zhi)紋中(zhong)的細(xi)節特(te)征(zheng)(zheng)，通(tong)常包括(kuo)端點(dian)、分(fen)(fen)叉點(dian)、孤立點(dian)、短分(fen)(fen)叉、環(huan)等(deng)。而紋線端點(dian)和(he)分(fen)(fen)叉點(dian)在指(zhi)紋中(zhong)出現的機會最多(duo)、最穩定，且容易獲取(qu)。這兩類特(te)征(zheng)(zheng)點(dian)就可對指(zhi)紋特(te)征(zheng)(zheng)匹(pi)配：計算特(te)征(zheng)(zheng)提取(qu)結果(guo)與(yu)已存(cun)儲的特(te)征(zheng)(zheng)模板的相(xiang)似程度(du)。

4、指紋匹配

指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)匹配是(shi)用現場采集的(de)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)特征與指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)庫(ku)中保(bao)存的(de)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)特征相(xiang)比較，判斷(duan)是(shi)否屬于(yu)同(tong)一(yi)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)。可以根(gen)(gen)據指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)紋(wen)(wen)(wen)(wen)形進(jin)行粗匹配，進(jin)而利用指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)形態和細節特征進(jin)行精確匹配，給出(chu)兩枚指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)相(xiang)似性(xing)得分(fen)。根(gen)(gen)據應(ying)用的(de)不(bu)同(tong)，對指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)相(xiang)似性(xing)得分(fen)進(jin)行排序(xu)或(huo)給出(chu)是(shi)否為同(tong)一(yi)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)判決結果(guo)

指紋對比有(you)兩種方式：

（1）一(yi)對(dui)一(yi)比對(dui)：根據用戶ID從指(zhi)(zhi)紋(wen)庫中檢索出(chu)待對(dui)比的用戶指(zhi)(zhi)紋(wen)，再與新采集(ji)的指(zhi)(zhi)紋(wen)比對(dui)；

（2）一對多比對：新采集的指紋和指紋庫中的所有指紋逐一比對。

指紋識別技術的優缺點

1、指紋識別技術的主要優點為：

（1）指紋是人(ren)體獨一無二的(de)特征，并且它們的(de)復雜度足以提供用于鑒別的(de)足夠特征；

（2）如果要增加可靠性，只(zhi)需登(deng)記更多的(de)指(zhi)紋(wen)(wen)、鑒別更多的(de)手指(zhi)，最多可以多達十個，而每一個指(zhi)紋(wen)(wen)都是獨(du)一無二的(de)；

（3）掃描指紋的(de)速度很快，使用非常方便(bian)；

（4）讀(du)取指紋(wen)時，用戶必需(xu)將手指與指紋(wen)采(cai)(cai)集頭相互接觸，與指紋(wen)采(cai)(cai)集頭直接；

（5）接觸是讀取人體生物特征最可靠的方法；

（6）指(zhi)紋采集(ji)頭可以更加小型化，并且價格會更加的(de)低廉(lian)；

2、指紋識別技術的主要缺點為：

（1）某些(xie)人或某些(xie)群體的(de)指(zhi)紋指(zhi)紋特(te)征少，難(nan)成像；雙(shuang)手(shou)長期徒手(shou)工(gong)作業的(de)人們(men)手(shou)指(zhi)若有絲毫(hao)破(po)損(sun)或干濕(shi)環(huan)境(jing)里(li)、沾有異物(wu)；對于在嚴(yan)寒區域或者嚴(yan)寒氣(qi)候(hou)下，亦或者人們(men)需要(yao)長時間帶手(shou)套的(de)環(huan)境(jing)當(dang)中，這也將使得指(zhi)紋識別(bie)變得不那么便利。

（2）過去因為在犯罪記(ji)錄中使用指紋(wen)，使得某些(xie)人(ren)害怕“將指紋(wen)記(ji)錄在案”。

（3）實際上指(zhi)紋(wen)鑒別技(ji)術可(ke)以不存儲(chu)任何含有指(zhi)紋(wen)圖(tu)像的(de)數(shu)據，而只是(shi)存儲(chu)從指(zhi)紋(wen)中得到的(de)加密的(de)指(zhi)紋(wen)特征(zheng)數(shu)據；

（4）每一次使用指(zhi)紋(wen)時都會在指(zhi)紋(wen)采(cai)集頭上留下用戶(hu)的(de)指(zhi)紋(wen)印痕，而這(zhe)些(xie)指(zhi)紋(wen)痕跡存在被用來復制指(zhi)紋(wen)的(de)可能性。

（5）指紋(wen)是用戶的重要個人信息(xi)，某些應用場合用戶擔心信息(xi)泄(xie)漏。

指紋識別技術應用

我國第二代身份證早就實現了指紋采集，且各大智能手機的指紋解鎖功能也已經使用多年。與其他生物識別技術相比，指紋識別早已經在消費電子、安防、打卡機等等產業中廣泛應用，通(tong)過時間和實(shi)踐的(de)檢驗，技(ji)術方面也在不斷的(de)革新(xin)。

指紋識別破解

指(zhi)紋識(shi)別技(ji)術(shu)雖(sui)然(ran)應用廣(guang)泛，但是相(xiang)對來說破解也(ye)比較容(rong)易，可以(yi)制作(zuo)指(zhi)模(mo)破解。