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指纹识别技术简介 08级电信三班 陈勇飞指纹识别简介 指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点（为指纹的细节特征点（minutiae）。）。指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。由于每个人指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。其实，我国古代早就利用指纹（手印）来签押。身份鉴定。其实，我国古代早就利用指纹（手印）来签押。1684年，植物形年，植物形态学家态学家Grew发表了第一篇研究指纹的科学论文。发表了第一篇研究指纹的科学论文。1809年年Bewick把自把自己的指纹作为商标。己的指纹作为商标。1823年解剖学家年解剖学家Purkije将指纹分为九类。将指纹分为九类。1880年，年，Faulds在在自然自然杂志提倡将指纹用于识别罪犯。杂志提倡将指纹用于识别罪犯。1891年年Galton提出著提出著名的高尔顿分类系统。之后，英国、美国、德国等的警察部门先后采用指纹名的高尔顿分类系统。之后，英国、美国、德国等的警察部门先后采用指纹鉴别法作为身份鉴定的主要方法。随着计算机和信息技术的发展，鉴别法作为身份鉴定的主要方法。随着计算机和信息技术的发展，FBI和法和法国巴黎警察局于六十年代开始研究开发国巴黎警察局于六十年代开始研究开发指纹自动识别系统指纹自动识别系统（AFIS）用于刑事）用于刑事案件侦破。目前，世界各地的警察局已经广泛采用了指纹自动识别系统。九案件侦破。目前，世界各地的警察局已经广泛采用了指纹自动识别系统。九十年代，用于个人身份鉴定的自动十年代，用于个人身份鉴定的自动指纹识别系统指纹识别系统得到开发和应用。由于每次得到开发和应用。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术指纹识别技术的关键。指纹的关键。指纹识别技术涉及识别技术涉及图像处理图像处理、模式识别模式识别、机器学习、机器学习、计算机视觉计算机视觉、数学形态学、数学形态学、小波分析等众多学科。小波分析等众多学科。指纹识别系统 指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。取、处理、特征提取和比对等模块。指纹图像获取：通过专门的指纹采集仪可以采集活体指纹图指纹图像获取：通过专门的指纹采集仪可以采集活体指纹图像。目前，指纹采集仪主要有活体光学式、电容式和压感式。对像。目前，指纹采集仪主要有活体光学式、电容式和压感式。对于分辨率和采集面积等技术指标，公安行业已经形成了国际和国于分辨率和采集面积等技术指标，公安行业已经形成了国际和国内标准，但其他还缺少统一标准。根据采集指纹面积大体可以分内标准，但其他还缺少统一标准。根据采集指纹面积大体可以分为滚动捺印指纹和平面捺印指纹，公安行业普遍采用滚动捺印指为滚动捺印指纹和平面捺印指纹，公安行业普遍采用滚动捺印指纹。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。纹。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。指纹图像压缩：大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，指纹图像压缩：大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，以减少存储空间。主要方法包括以减少存储空间。主要方法包括JPEGJPEG、WSQWSQ、EZWEZW等。等。指纹图像预处理：包括图像裁剪、图像平滑处理、锐化处理、指纹图像预处理：包括图像裁剪、图像平滑处理、锐化处理、二值化、修饰处理，和细化处理等。二值化、修饰处理，和细化处理等。指纹识别预处理系统指纹识别预处理系统 框图指纹分类 纹型是指纹的基本分类，是按中心花纹和三角的基本形态划分的。纹型是指纹的基本分类，是按中心花纹和三角的基本形态划分的。纹形从属于型，以中心线的形状定名。我国十指纹分析法将指纹分为三纹形从属于型，以中心线的形状定名。我国十指纹分析法将指纹分为三大类型，九种形态。一般，指纹自动识别系统将指纹分为弓形纹（弧形大类型，九种形态。一般，指纹自动识别系统将指纹分为弓形纹（弧形纹、帐形纹）、箕形纹（左箕、右箕）、斗形纹和杂形纹等。纹、帐形纹）、箕形纹（左箕、右箕）、斗形纹和杂形纹等。指纹形态和细节特征提取：指纹形态特征包括中心（上、下）和三指纹形态和细节特征提取：指纹形态特征包括中心（上、下）和三角点（左、右）等，指纹的细节特征点主要包括纹线的起点、终点、结角点（左、右）等，指纹的细节特征点主要包括纹线的起点、终点、结合点和分叉点。合点和分叉点。指纹比对：可以根据指纹的纹形进行粗匹配，进而利用指纹形态和指纹比对：可以根据指纹的纹形进行粗匹配，进而利用指纹形态和细节特征进行精确匹配，给出两枚指纹的相似性得分。根据应用的不同，细节特征进行精确匹配，给出两枚指纹的相似性得分。根据应用的不同，对指纹的相似性得分进行排序或给出是否为同一指纹的判决结果。对指纹的相似性得分进行排序或给出是否为同一指纹的判决结果。指纹识别的主要应用计算机中的应用计算机中的应用 现在的计算机应用中，包括许多非常机密的文件保护，大都使用现在的计算机应用中，包括许多非常机密的文件保护，大都使用“用户用户ID+ID+密码密码”的方法来进行用户的的方法来进行用户的身份认证身份认证和访问控制。但是，如果一和访问控制。但是，如果一旦密码忘记，或被别人窃取，计算机系统以及文件的安全问题就受到了旦密码忘记，或被别人窃取，计算机系统以及文件的安全问题就受到了威胁。随着科技的进步，指纹识别技术已经开始慢慢进入计算机世界中。威胁。随着科技的进步，指纹识别技术已经开始慢慢进入计算机世界中。目前许多公司和研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展，目前许多公司和研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展，推出许多指纹识别与传统推出许多指纹识别与传统ITIT技术完美结合的应用产品，这些产品已经被技术完美结合的应用产品，这些产品已经被越来越多的用户所认可。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的商越来越多的用户所认可。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的商务领域，而在商务移动办公领域颇具建树的富士通、三星及务领域，而在商务移动办公领域颇具建树的富士通、三星及IBMIBM等国际知等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统，下面就对指纹识别名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统，下面就对指纹识别系统在笔记本电脑中的应用进行简单介绍。系统在笔记本电脑中的应用进行简单介绍。第一代指纹识别系统第一代指纹识别系统 众所周知，在两年前就有部分品牌的笔记本采用指纹识别技术用于众所周知，在两年前就有部分品牌的笔记本采用指纹识别技术用于用户登录时的身份鉴定用户登录时的身份鉴定 ，但是，当时推出的指纹系统属于光学识别系统，但是，当时推出的指纹系统属于光学识别系统，按照现在的说法，应该属于第一代指纹识别技术。光学指纹识别系统由按照现在的说法，应该属于第一代指纹识别技术。光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真皮层。在这种情况下，手指面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真皮层。在这种情况下，手指表面的干净程度，直接影响到识别的效果。如果，用户手指上粘了较多表面的干净程度，直接影响到识别的效果。如果，用户手指上粘了较多的灰尘，可能就会出现识别出错的情况。并且，如果人们按照手指，做的灰尘，可能就会出现识别出错的情况。并且，如果人们按照手指，做一个指纹手模，也可能通过识别系统，对于用户而言，使用起来不是很一个指纹手模，也可能通过识别系统，对于用户而言，使用起来不是很安全和稳定。安全和稳定。第二代电容式传感器第二代电容式传感器 后来出现了第二代电容式传感器，电容传感器技术是采用了交替命后来出现了第二代电容式传感器，电容传感器技术是采用了交替命令的并排列和传感器电板，交替板的令的并排列和传感器电板，交替板的 形式是两个电容板，以及指纹的山形式是两个电容板，以及指纹的山谷和山脊成为板之间的电介质。两者之间的恒量电介质的传感器检测变谷和山脊成为板之间的电介质。两者之间的恒量电介质的传感器检测变化来生成指纹图像。但是由于传感器表面是使用硅材料化来生成指纹图像。但是由于传感器表面是使用硅材料 容易损坏容易损坏 导致导致使用寿命降低，还有它是通过指纹的山谷和山脊之间的凹凸来形成指纹使用寿命降低，还有它是通过指纹的山谷和山脊之间的凹凸来形成指纹图像的图像的 所以对脏手指所以对脏手指 湿手指等困难手指识别率低。湿手指等困难手指识别率低。第三代生物射频指纹识别技术第三代生物射频指纹识别技术 发展到今天，出现第三代生物射频指纹识别技术，射频传感器技术发展到今天，出现第三代生物射频指纹识别技术，射频传感器技术是通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层是通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像。因此对干手指，汉手指，干手指等困的纹路，来获得最佳的指纹图像。因此对干手指，汉手指，干手指等困难手指通过可高达难手指通过可高达99%99%，防伪指纹能力强，指纹敏感器的识别原理只对，防伪指纹能力强，指纹敏感器的识别原理只对人的真皮皮肤有反应，从根本上杜绝了人造指纹的问题，宽温区：适合人的真皮皮肤有反应，从根本上杜绝了人造指纹的问题，宽温区：适合特别寒冷或特别酷热的地区。因为射频传感器产生高质量的图像，因此特别寒冷或特别酷热的地区。因为射频传感器产生高质量的图像，因此射频技术是最可靠，最有力的解决方案。除此之外，高质量图像还允许射频技术是最可靠，最有力的解决方案。除此之外，高质量图像还允许减小传感器，无需牺牲认证的可靠性，从而降低成本并使得射频传感器减小传感器，无需牺牲认证的可靠性，从而降低成本并使得射频传感器思想的应用到可移动和大小不受拘束的任何领域中。思想的应用到可移动和大小不受拘束的任何领域中。