指紋識別原理

指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)(wen)是指(zhi)(zhi)(zhi)人的(de)(de)(de)手指(zhi)(zhi)(zhi)末(mo)端正面皮膚上凸(tu)凹不平產生(sheng)的(de)(de)(de)紋(wen)(wen)(wen)線。紋(wen)(wen)(wen)線有(you)規(gui)律(lv)的(de)(de)(de)排列形成不同的(de)(de)(de)紋(wen)(wen)(wen)型(xing)。紋(wen)(wen)(wen)線的(de)(de)(de)起(qi)點、終點、結合點和分叉點，稱為指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)細節特(te)(te)征(zheng)點。每個指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)(wen)都有(you)幾個獨一無(wu)二可(ke)測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)點，每個特(te)(te)征(zheng)點都有(you)大約七個特(te)(te)征(zheng)，人們的(de)(de)(de)十個手指(zhi)(zhi)(zhi)產生(sheng)最少4900個獨立可(ke)測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)。指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)(wen)識別技術(shu)通(tong)過分析指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)(wen)可(ke)測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)特(te)(te)征(zheng)點，從中抽取(qu)特(te)(te)征(zheng)值，然后進行認證。

指紋識別的過程

指(zhi)紋識別(bie)系(xi)統是一個典型(xing)的(de)模(mo)式識別(bie)系(xi)統，包括指(zhi)紋圖像獲取、處理、特征提取和比對等模(mo)塊。

1、指紋圖像獲取

通過專門的指(zhi)(zhi)紋采(cai)(cai)集(ji)(ji)儀可以采(cai)(cai)集(ji)(ji)指(zhi)(zhi)紋圖像(xiang)(xiang)。指(zhi)(zhi)紋采(cai)(cai)集(ji)(ji)儀用到的指(zhi)(zhi)紋傳感器按(an)采(cai)(cai)集(ji)(ji)方式主要分為劃擦式和(he)(he)按(an)壓(ya)式兩種，按(an)信(xin)號采(cai)(cai)集(ji)(ji)原理目前(qian)有光(guang)學(xue)式、壓(ya)敏式、電(dian)容式、電(dian)感式、熱(re)敏式和(he)(he)超聲(sheng)波式等(deng)。另外，也可以通過掃描儀、數字相機等(deng)獲取指(zhi)(zhi)紋圖像(xiang)(xiang)，公安行業普(pu)遍采(cai)(cai)用滾動捺印指(zhi)(zhi)紋。

2、指紋圖像處理

（1）指紋圖像壓(ya)(ya)縮：大容量的指紋數據庫必須經(jing)過壓(ya)(ya)縮后(hou)存儲，以減少存儲空(kong)間。主要方(fang)法包括JPEG、WSQ、EZW等。

（2）指(zhi)(zhi)(zhi)紋圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)處(chu)理(li)(li)：包括指(zhi)(zhi)(zhi)紋區(qu)域檢(jian)測、圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)判斷、方向圖(tu)(tu)和頻率估計(ji)、圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)增(zeng)強、指(zhi)(zhi)(zhi)紋圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)二值化(hua)(hua)和細化(hua)(hua)等(deng)。預(yu)處(chu)理(li)(li)是指(zhi)(zhi)(zhi)對含(han)噪聲及偽特征(zheng)的(de)指(zhi)(zhi)(zhi)紋圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)采用(yong)一定的(de)算法加以處(chu)理(li)(li)，使(shi)其(qi)紋線結構清晰，特征(zheng)信息(xi)突出。其(qi)目的(de)是改善指(zhi)(zhi)(zhi)紋圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)的(de)質量(liang)(liang)，提(ti)高特征(zheng)提(ti)取的(de)準確性。通常(chang)，預(yu)處(chu)理(li)(li)過程包括歸(gui)一化(hua)(hua)、圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)分割、增(zeng)強、二值化(hua)(hua)和細化(hua)(hua)，但根據(ju)具體情況，預(yu)處(chu)理(li)(li)的(de)步驟也不盡(jin)相(xiang)同。

3、指紋特征提取

紋(wen)(wen)(wen)型(xing)是指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)的(de)基本(ben)分(fen)類，是按(an)中(zhong)心花(hua)紋(wen)(wen)(wen)和三角(jiao)的(de)基本(ben)形(xing)(xing)(xing)態(tai)劃分(fen)的(de)。紋(wen)(wen)(wen)形(xing)(xing)(xing)從屬于型(xing)，以中(zhong)心線的(de)形(xing)(xing)(xing)狀定名。我國十(shi)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)分(fen)析法(fa)將(jiang)(jiang)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)分(fen)為(wei)三大類型(xing)，九種形(xing)(xing)(xing)態(tai)。一般，指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)自(zi)動識別系統將(jiang)(jiang)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)分(fen)為(wei)弓形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)（弧形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)、帳形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)）、箕形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)（左箕、右箕）、斗形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)和雜(za)形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)等(deng)。

指(zhi)(zhi)紋(wen)形態特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)包(bao)括(kuo)中(zhong)(zhong)心（上、下）和(he)三角點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)（左、右）等，指(zhi)(zhi)紋(wen)的(de)(de)細(xi)節特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)主(zhu)要包(bao)括(kuo)紋(wen)線的(de)(de)起點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、終點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、結合點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)分(fen)(fen)叉(cha)(cha)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。從預處理(li)后的(de)(de)圖像(xiang)中(zhong)(zhong)提取(qu)指(zhi)(zhi)紋(wen)的(de)(de)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)信息（終結點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、分(fen)(fen)叉(cha)(cha)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)...），信息主(zhu)要包(bao)括(kuo)類型(xing)、坐標、方(fang)向等參數(shu)。指(zhi)(zhi)紋(wen)中(zhong)(zhong)的(de)(de)細(xi)節特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)，通(tong)常包(bao)括(kuo)端點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、分(fen)(fen)叉(cha)(cha)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、孤立(li)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、短分(fen)(fen)叉(cha)(cha)、環等。而紋(wen)線端點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)分(fen)(fen)叉(cha)(cha)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)在指(zhi)(zhi)紋(wen)中(zhong)(zhong)出現的(de)(de)機會(hui)最多、最穩定，且容易獲取(qu)。這兩類特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)就可對(dui)指(zhi)(zhi)紋(wen)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)匹配(pei)：計算特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)提取(qu)結果與(yu)已存(cun)儲(chu)的(de)(de)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)模板(ban)的(de)(de)相似程度(du)。

4、指紋匹配

指(zhi)紋(wen)匹(pi)配是(shi)用現場采集的(de)(de)指(zhi)紋(wen)特(te)征(zheng)與(yu)指(zhi)紋(wen)庫中保存的(de)(de)指(zhi)紋(wen)特(te)征(zheng)相(xiang)比較，判斷是(shi)否(fou)屬于(yu)同(tong)一(yi)指(zhi)紋(wen)。可以根據指(zhi)紋(wen)的(de)(de)紋(wen)形(xing)進(jin)行(xing)粗匹(pi)配，進(jin)而利用指(zhi)紋(wen)形(xing)態和細(xi)節特(te)征(zheng)進(jin)行(xing)精確匹(pi)配，給(gei)(gei)出(chu)兩枚指(zhi)紋(wen)的(de)(de)相(xiang)似性得分(fen)。根據應用的(de)(de)不同(tong)，對指(zhi)紋(wen)的(de)(de)相(xiang)似性得分(fen)進(jin)行(xing)排序(xu)或給(gei)(gei)出(chu)是(shi)否(fou)為同(tong)一(yi)指(zhi)紋(wen)的(de)(de)判決(jue)結果

指(zhi)紋(wen)對比有兩種方式：

（1）一對一比對：根據用戶(hu)ID從指紋庫中檢索出(chu)待對比的用戶(hu)指紋，再與(yu)新(xin)采集的指紋比對；

（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）指紋是人體獨一無二的(de)(de)特征，并且(qie)它們的(de)(de)復雜度足(zu)以提供用(yong)于鑒別的(de)(de)足(zu)夠(gou)特征；

（2）如果(guo)要增(zeng)加(jia)可靠(kao)性，只需登記更(geng)多(duo)的(de)指紋(wen)、鑒別(bie)更(geng)多(duo)的(de)手(shou)指，最多(duo)可以(yi)多(duo)達十個(ge)，而每(mei)一個(ge)指紋(wen)都(dou)是(shi)獨一無二(er)的(de)；

（3）掃(sao)描(miao)指(zhi)紋的速度很快，使用非(fei)常方便(bian)；

（4）讀取(qu)指(zhi)紋(wen)時(shi)，用戶(hu)必(bi)需將(jiang)手(shou)指(zhi)與指(zhi)紋(wen)采集(ji)頭(tou)相互接(jie)(jie)觸，與指(zhi)紋(wen)采集(ji)頭(tou)直接(jie)(jie)；

（5）接觸是讀取人體生物特(te)征最可靠的方法；

（6）指(zhi)紋采(cai)集頭可以更(geng)加小型化，并且價格會更(geng)加的(de)低廉；

2、指紋識別技術的主要缺點為：

（1）某些人(ren)或(huo)(huo)某些群(qun)體(ti)的(de)指(zhi)紋(wen)指(zhi)紋(wen)特征少(shao)，難成像；雙手長期徒手工作(zuo)業的(de)人(ren)們手指(zhi)若有絲毫破損或(huo)(huo)干濕環境里、沾有異(yi)物；對于在嚴寒區(qu)域或(huo)(huo)者嚴寒氣候下(xia)，亦(yi)或(huo)(huo)者人(ren)們需要長時(shi)間帶手套的(de)環境當中，這也將使(shi)得指(zhi)紋(wen)識別變(bian)得不那么便(bian)利。

（2）過(guo)去因為在(zai)犯罪記(ji)(ji)錄(lu)(lu)中使(shi)用指紋(wen)，使(shi)得(de)某些人害(hai)怕“將指紋(wen)記(ji)(ji)錄(lu)(lu)在(zai)案”。

（3）實際上指(zhi)(zhi)(zhi)紋鑒(jian)別(bie)技(ji)術可以不(bu)存(cun)儲任(ren)何含(han)有指(zhi)(zhi)(zhi)紋圖像的數據(ju)，而只是存(cun)儲從(cong)指(zhi)(zhi)(zhi)紋中得(de)到的加密的指(zhi)(zhi)(zhi)紋特(te)征(zheng)數據(ju)；

（4）每一次使用(yong)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)時都會在(zai)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)采集頭上留下用(yong)戶的(de)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)印痕，而(er)這些指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)痕跡存在(zai)被用(yong)來(lai)復制指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)可能性。

（5）指紋是用(yong)戶的重要個人信息，某些應(ying)用(yong)場合(he)用(yong)戶擔心信息泄漏。

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(deng)等(deng)產業中廣泛應用，通過(guo)時(shi)間和實(shi)踐的(de)檢驗(yan)，技(ji)術(shu)方面也在不斷的(de)革新(xin)。

指紋識別破解

指紋(wen)識別技術(shu)雖然應用廣泛(fan)，但是相(xiang)對來說(shuo)破解也比較容易，可以(yi)制作指模破解。