指紋識別技術探究

2010-01-01 00:00:00杜彥蕊李丹

中國教育技術裝備 2010年3期

指紋特征獨一無二且終生不變，可以替代密碼識別個人身份。指紋識別技術廣泛應用于生活的各個領域。本文較詳細地介紹了指紋識別技術的基本原理及最新應用。

指紋識別主要根據人體指紋的紋路、細節特征等信息對個人身份進行鑒定。由于指紋特征的唯一性、穩定性、安全易用性，指紋識別技術已經成為應用最廣泛、發展最成熟的生物識別技術，并且廣泛地應用于社會生活與經濟生活中。

1 指紋識別特征

指紋識別技術能夠得到廣泛的應用，取決于指紋的特點:1)指紋特征的普遍性，這種特征是每個人都具有的;2)指紋特征的唯一性，每個人的指紋是獨一無二，任意兩人之間不存在相同的手指指紋;3)指紋特征的穩定性，每個人的指紋是相當固定的，很難發生變化;4)指紋特征的便于采集性，指紋可以方便地獲得并量化這些特征。

2 指紋識別基本原理

指紋識別是要確定2枚指紋是否來自同一個手指。目前最常用的方法是用提出的指紋細節點模型來做細節匹配，它利用指紋脊線的端點和分叉點來鑒定指紋。

就識別過程而言，一個指紋識別系統一般包括4個部分:指紋圖像采集、指紋圖像預處理、指紋圖像特征提取、指紋圖像匹配。

2.1 指紋圖像采集指紋圖像采集通過指紋讀取設備讀取人體指紋圖像，采集到的指紋圖像的質量好壞直接影響到后續圖像的處理。高質量的指紋圖像可以簡化指紋圖像的處理算法，提高識別率，減小拒識率。

2.2 指紋圖像預處理獲取到指紋圖像之后，要對原始圖像進行預處理。預處理一般包括指紋圖像的分割、銳化、二值化、細化等。預處理是指紋識別過程中關鍵的一步，預處理的好壞直接影響指紋識別系統的可行性和準確性。

2.3 指紋圖像特征提取預處理后要對指紋圖像進行特征提取，指紋特征分為2大類，一類是全局結構特征，一類是細節特征。全局結構特征主要用來進行指紋分類，以減少查詢匹配時間。細節特征著眼于指紋的精確匹配，可唯一地識別一個指紋。細節特征的提取就是在指紋圖像中找到脊線的端點和分叉點2個細節特征。特征提取后，得到以下信息:1)細節點的x，y坐標;2)細節點的方向，這個方向定義為該細節點所在的局部脊線的方向;3)細節點的類型，即脊線末梢或脊線分支;4)細節點對應的脊線。

2.4 指紋圖像匹配最后，通過計算機模糊比較的方法，把2個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到2個指紋的匹配結果。

3 指紋識別技術的主要指標

指紋識別系統的好壞主要由以下2個指標來評價。

1)拒識率(1 rejection rate，FRR):把應該相互匹配成功的指紋當成不能匹配的指紋的概率。

2)誤識率(1 accept rate，FAR):把不應該匹配的指紋當成匹配的指紋的概率。

對于一個已有的系統而言，通過設定不同的系統閾值，就可以看出這2個指標是互為相關的，FRR與FAR成反比關系。

4 指紋識別技術的應用

指紋識別作為當前最成熟穩定的生物識別技術有著廣泛的應用范圍，它逐漸由原來的軍用轉入民用，遍及諸多領域。

4.1 利用指紋識別技術防范替考作弊當前教育考試中存在大量的替考舞弊現象，嚴重影響教育考試的公平性和公信力。針對此種現象，將指紋識別技術應用在考試管理中防范“硬替考”是行之有效的一種方法。

4.2 指紋識別技術應用于圖書館借書證管理可以消除借書證易損壞、易被盜用以及丟失后掛失補辦難的缺點。應用指紋識別技術可使圖書借閱更方便、快捷、安全，信息準確度更高。

4.3 指紋識別技術應用于社會福利系統通過比對申領人的指紋，可杜絕各種冒領、騙領養老金、保險金現象的發生。

另外還有很多應用系統，如指紋門禁系統、指紋考勤系統、銀行指紋儲蓄系統、銀行指紋保管箱、指紋醫療保險系統、計劃生育指紋管理系統、幼兒接送指紋管理系統、指紋獻血管理系統、證券交易指紋系統、指紋槍械管理系統、駕駛員指紋管理系統等。