指紋識(shí)別技術(shù)基本原理介紹

1、指紋識(shí)別技術(shù)基本原理介紹手機(jī)領(lǐng)域 Touch ID如今手機(jī)成了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，由于使用次?shù)頻繁，反復(fù)輸入密碼也讓人感覺很不方便，有了指紋識(shí)別系統(tǒng)，只需1秒鐘就可輕松完成身份確認(rèn)，讓用戶感覺更方便快捷。指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用指紋考勤系統(tǒng)在很多企業(yè)中往往需要進(jìn)行考勤，傳統(tǒng)的考勤方式基本上有兩種，一種是卡片形式的，另一種是IC卡形式,但這兩種考勤方式都無法杜絕代人打卡的現(xiàn)象，使考勤失去了意義。如果利用指紋來作為個(gè)人身份的標(biāo)識(shí)，以此來進(jìn)行考勤，則可以很好地避免代人打卡這種現(xiàn)象.指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用電腦領(lǐng)域電腦開機(jī)輸密碼讓人感到麻煩，不輸密碼又不能保障信息安全，Thinkpad自帶的指紋識(shí)別系

2、統(tǒng)完美解決了這一方案，這一技術(shù)也成了Thinkpad電腦的一大亮點(diǎn)。指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用指紋識(shí)別ATM把指紋識(shí)別技術(shù)同IC卡結(jié)合起來，是目前最有前景的一個(gè)方向之一。該技術(shù)把卡的主人的指紋（加密后）存儲(chǔ)在IC卡上，通過比對(duì)就可以確認(rèn)持卡者的是否卡的真正主人，從而進(jìn)行下一步的交易。目前ATM提款機(jī)加裝指紋識(shí)別功能在美國已經(jīng)開始使用。持卡人可以取消密碼 (避免老人和孩子記憶密碼的困難)或者仍舊保留密碼。指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用指紋門禁系統(tǒng)在居民樓、智能大廈和賓館中往往需要門禁系統(tǒng)來限制沒有權(quán)限的人進(jìn)入。如果采用傳統(tǒng)的鑰匙鎖的方式，一些人只在一段時(shí)間內(nèi)有權(quán)限，這樣鑰匙很容易被人復(fù)制，并且攜帶也不方便，還容易丟

3、失，這都給用戶帶來了一些額外的負(fù)擔(dān)。 如果采用指紋門禁系統(tǒng)，則可以方便地解決以上問題。指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用 指紋識(shí)別讓人們無需輸入繁瑣的密碼，只需手指的輕輕觸碰就能對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行解鎖。 這項(xiàng)技術(shù)在近幾年普及以來深受歡迎。那么問題來了，這項(xiàng)技術(shù)真的足夠安全嗎？讓我們了解這項(xiàng)技術(shù)并開始分析它的安全性。 每個(gè)人的指紋皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說，指紋是唯一的，并且終生不變。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們就可以把一個(gè)人同他的指紋相對(duì)應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。這就是指紋識(shí)別技術(shù)。有學(xué)者推論： 以全球60億人口計(jì)算，300年內(nèi)都不會(huì)有兩個(gè)相同的指紋出

4、現(xiàn)。指紋被稱為“物證之首”，安全可靠。 目前的識(shí)別指紋算法主要從總體特征和局部特征這兩個(gè)方面入手分辨指紋。指紋識(shí)別的基本原理 總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征?；炯y路圖案： 包括環(huán)型(Loop),弓型(Arch)和螺旋型(Whorl).其他的指紋圖案都基于這3種基本圖案。僅依靠圖案類型來分辨指紋是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這只是一個(gè)粗略的分類，但通過分類使得在大數(shù)據(jù)庫中搜尋指紋更為方便。模式區(qū)（Pattern Area)： 是指指紋上包括了總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出指紋是屬于那一種類型的。核心點(diǎn)（Core Point）： 位于指紋紋路的漸進(jìn)中心，它用于讀取指紋和比對(duì)指紋時(shí)的參考點(diǎn)。

5、 指紋的總體特征局部特征是指指紋上節(jié)點(diǎn)的特征，兩枚指紋經(jīng)常會(huì)具有相同的總體特征，但它們的細(xì)節(jié)特征，卻不可能完全相同。節(jié)點(diǎn)（Minutia Points）指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或轉(zhuǎn)折。這些斷點(diǎn)、分叉點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)就稱為特征點(diǎn)。就是這些節(jié)點(diǎn)提供了指紋惟一性的確認(rèn)信息。 指紋的局部特征三角點(diǎn)(Delta): 三角點(diǎn)位于從核心點(diǎn)開始的第一個(gè)分叉點(diǎn)或者斷點(diǎn)、或者兩條紋路會(huì)聚處、孤立點(diǎn)、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點(diǎn)。三角點(diǎn)提供了指紋紋路的計(jì)數(shù)和跟蹤的開始之處。紋數(shù)（Ridge Count）: 紋數(shù)是指模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。在計(jì)算指紋的紋數(shù)時(shí)，一般先連接核心點(diǎn)和三角點(diǎn)，這條連線

6、與指紋紋路相交的數(shù)量即可認(rèn)為是指紋的紋數(shù)。 指紋的局部特征指紋的局部特征 - 細(xì)節(jié)點(diǎn)類型細(xì)節(jié)點(diǎn)類型方向（Orientation） 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一定的方向。曲率（Curvature) 描述紋路方向改變的速度。位置（Position）指紋的四類局部特征指紋識(shí)別技術(shù)主要涉及指紋圖像采集、圖像預(yù)處理、特征提取、特征值匹配等過程。指紋圖像采集指紋圖像預(yù)處理特征值提取特征匹配指紋識(shí)別技術(shù)早期的指紋圖像采集主要運(yùn)用油墨按印等物理方式,如果油墨及紙張質(zhì)量有問題,或按壓壓力不均,按壓位置、方向差異,手指損傷、變形等,都會(huì)導(dǎo)致采集的指紋圖像質(zhì)量不理想。隨著指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)傳感器、半導(dǎo)體傳感器、超聲波傳感器

7、、射頻RF傳感器的出現(xiàn)對(duì)獲取高質(zhì)量指紋圖像提供了良好的技術(shù)保障。同時(shí),更先進(jìn)的指紋圖像傳感器亦在研發(fā),目的是獲得足夠的指紋細(xì)節(jié),并使指紋圖像達(dá)到較高分辨力,提高指紋識(shí)別準(zhǔn)確性、可靠性。指紋圖像采集指紋采集方式 電容式：通過皮膚和屏幕的接觸，識(shí)別指紋的紋路來記錄和驗(yàn)證指紋。 光學(xué)式：通過光反射成像來記錄和驗(yàn)證指紋。 壓感式：是通過感知半導(dǎo)體壓敏材質(zhì)來感知指紋凹凸而成像。指紋圖像采集u在指紋自動(dòng)識(shí)別過程中, 輸入的指紋圖像由于各種原因的影響, 是一幅含噪音較多的灰度圖象,這些噪聲對(duì)指紋特征信息的提取造成一定的影響，甚至?xí)a(chǎn)生許多偽特征點(diǎn)。預(yù)處理的目的就是去除圖象中的噪音, 把它變成一幅清晰的點(diǎn)線圖

8、, 便于提取正確的指紋特征。預(yù)處理主要包括圖像分割、圖像增強(qiáng)、二值化和細(xì)化四部分。圖像分割圖像增強(qiáng)二值化細(xì)化指紋圖像預(yù)處理圖像分割是將要處理的有效圖像部分從整個(gè)指紋圖像中分離出來，這樣一方面減少了后續(xù)處理的步驟的數(shù)據(jù)量，另一方面也避免了因?yàn)椴糠謭D像區(qū)域不可靠而導(dǎo)致偽特征的產(chǎn)生。圖像增強(qiáng)包括兩個(gè)部分，首先對(duì)原始圖像上模糊但有可能恢復(fù)的部分進(jìn)行增強(qiáng)，然后再對(duì)整幅圖像濾波，消除指紋脊線間的斷裂和粘連。 原始圖像 增強(qiáng)后圖像指紋圖像預(yù)處理圖像二值化是提取經(jīng)增強(qiáng)處理的指紋圖像的脊線，用”1”表示脊線上的點(diǎn)，”0”表示背景和谷線，從而把原始灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像。 圖像細(xì)化是進(jìn)一步把二值指紋脊線細(xì)化為單像

9、素寬度的骨架線，這是為了方便以后的特征提取。細(xì)化后的圖像 原始圖像 原始圖像二值化后的圖像指紋圖像預(yù)處理全局特征全局特征描述了指紋的總體結(jié)構(gòu)，主要包括指紋的紋形和模式區(qū)。指紋的紋形主要分為環(huán)形、弓形、螺旋形三種基本類型。模式區(qū)包含中心點(diǎn)、三角點(diǎn)、和紋線數(shù)。此種分法只用在分類檢索方面，以減少數(shù)據(jù)庫的搜索空間。局部特征兩枚指紋經(jīng)常會(huì)具有相同的總體特征，但它們的局部特征（特征點(diǎn)）卻不可能完全相同。局部特征即指紋上細(xì)節(jié)點(diǎn)的特征,。典型的細(xì)節(jié)點(diǎn)分為分叉點(diǎn)，終結(jié)點(diǎn)，還有孤立點(diǎn)、環(huán)、島、毛刺、橋等。特征值提取特征值提取u特征提取的任務(wù)是通過算法檢測(cè)特征點(diǎn)的數(shù)量及每個(gè)特征點(diǎn)的類型、位置和所在區(qū)域的紋線方向。特

10、征提取的結(jié)果一般保存為特征模板，它包括終結(jié)點(diǎn)或分叉點(diǎn)類型、坐標(biāo)及方向信息。u一般的指紋圖像提取的特征點(diǎn)在10100個(gè)之間，大多數(shù)文獻(xiàn)均認(rèn)為至少應(yīng)該有12個(gè)特征點(diǎn)才能進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。指紋細(xì)化圖像指紋圖像特征點(diǎn)特征值提取u應(yīng)用系統(tǒng)利用指紋識(shí)別技術(shù)可以分為2類,即驗(yàn)證和辨識(shí)。u驗(yàn)證就是通過把現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋與己經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對(duì)一的比對(duì),來確認(rèn)身份的過程。u辨識(shí)則是把現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋逐一對(duì)比,從中找出與現(xiàn)場(chǎng)指紋相匹配的指紋。指紋匹配 指紋錄入清晰度已經(jīng)有保證。 指紋識(shí)別算法也很高效和準(zhǔn)確。 指紋可以被盜取，復(fù)制，進(jìn)而威脅用戶信息安全。 上傳云端的指紋可能被一些不法分子盜取利用。1) 首先需要有初始的指紋，比較好的載體是玻璃杯、門把手和光面紙。2) 指紋的主要成分是油