指紋識別原理

指紋(wen)是指人的(de)(de)(de)手指末端(duan)正面皮膚上凸凹不平產(chan)生的(de)(de)(de)紋(wen)線(xian)。紋(wen)線(xian)有規律(lv)的(de)(de)(de)排列形成不同的(de)(de)(de)紋(wen)型。紋(wen)線(xian)的(de)(de)(de)起點(dian)、終點(dian)、結合點(dian)和分叉點(dian)，稱為指紋(wen)的(de)(de)(de)細(xi)節特(te)征(zheng)點(dian)。每(mei)個指紋(wen)都(dou)有幾個獨一無二(er)可測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)點(dian)，每(mei)個特(te)征(zheng)點(dian)都(dou)有大約七個特(te)征(zheng)，人們的(de)(de)(de)十個手指產(chan)生最少4900個獨立可測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)。指紋(wen)識別技術通(tong)過分析指紋(wen)可測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)點(dian)，從中抽取特(te)征(zheng)值，然后進(jin)行認證。

指紋識別的過程

指紋識別系統是一個典型(xing)的模(mo)式識別系統，包括指紋圖像獲(huo)取(qu)、處理、特征提取(qu)和比對(dui)等模(mo)塊。

1、指紋圖像獲取

通(tong)(tong)過(guo)專門的指(zhi)紋采(cai)(cai)(cai)集(ji)儀可以(yi)采(cai)(cai)(cai)集(ji)指(zhi)紋圖像。指(zhi)紋采(cai)(cai)(cai)集(ji)儀用(yong)到的指(zhi)紋傳感(gan)器按(an)采(cai)(cai)(cai)集(ji)方式(shi)(shi)(shi)主要(yao)分為劃(hua)擦(ca)式(shi)(shi)(shi)和按(an)壓式(shi)(shi)(shi)兩種，按(an)信號(hao)采(cai)(cai)(cai)集(ji)原理目前有(you)光學式(shi)(shi)(shi)、壓敏式(shi)(shi)(shi)、電(dian)容式(shi)(shi)(shi)、電(dian)感(gan)式(shi)(shi)(shi)、熱敏式(shi)(shi)(shi)和超(chao)聲波式(shi)(shi)(shi)等。另外，也(ye)可以(yi)通(tong)(tong)過(guo)掃描(miao)儀、數(shu)字相(xiang)機(ji)等獲取指(zhi)紋圖像，公安行業(ye)普遍采(cai)(cai)(cai)用(yong)滾動(dong)捺印指(zhi)紋。

2、指紋圖像處理

（1）指(zhi)紋(wen)圖(tu)像壓(ya)縮(suo)：大(da)容量的(de)指(zhi)紋(wen)數(shu)據庫必須經過壓(ya)縮(suo)后(hou)存儲，以減少存儲空間(jian)。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。

（2）指(zhi)(zhi)紋(wen)圖像(xiang)處理(li)(li)：包括指(zhi)(zhi)紋(wen)區域檢測(ce)、圖像(xiang)質量(liang)判斷、方(fang)向圖和(he)頻率(lv)估計、圖像(xiang)增強、指(zhi)(zhi)紋(wen)圖像(xiang)二(er)值化和(he)細化等。預處理(li)(li)是(shi)指(zhi)(zhi)對含噪聲及(ji)偽特(te)征的(de)指(zhi)(zhi)紋(wen)圖像(xiang)采(cai)用一(yi)定的(de)算法加以處理(li)(li)，使其紋(wen)線結構清晰，特(te)征信息突出。其目的(de)是(shi)改善指(zhi)(zhi)紋(wen)圖像(xiang)的(de)質量(liang)，提(ti)高特(te)征提(ti)取的(de)準確性。通常，預處理(li)(li)過程(cheng)包括歸一(yi)化、圖像(xiang)分(fen)割、增強、二(er)值化和(he)細化，但根據具(ju)體(ti)情況(kuang)，預處理(li)(li)的(de)步驟也不盡(jin)相同。

3、指紋特征提取

紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)型(xing)是指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)基本分類，是按(an)中心花紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)三角的(de)(de)基本形(xing)(xing)(xing)態劃分的(de)(de)。紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)形(xing)(xing)(xing)從屬(shu)于(yu)型(xing)，以(yi)中心線(xian)的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)狀定名。我國十指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)分析法將(jiang)(jiang)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)分為三大類型(xing)，九種形(xing)(xing)(xing)態。一般，指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)自動識別系(xi)統將(jiang)(jiang)指(zhi)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)分為弓形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)（弧形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)、帳形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)）、箕形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)（左箕、右箕）、斗(dou)形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)雜形(xing)(xing)(xing)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)等。

指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)形(xing)態特(te)(te)(te)征(zheng)包(bao)括中(zhong)心（上、下）和(he)三角點(dian)（左(zuo)、右）等(deng)，指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)的(de)(de)細節特(te)(te)(te)征(zheng)點(dian)主要包(bao)括紋(wen)(wen)線(xian)的(de)(de)起點(dian)、終點(dian)、結(jie)合(he)點(dian)和(he)分(fen)叉(cha)點(dian)。從預處理后的(de)(de)圖像中(zhong)提(ti)取(qu)指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)的(de)(de)特(te)(te)(te)征(zheng)點(dian)信息(xi)（終結(jie)點(dian)、分(fen)叉(cha)點(dian)...），信息(xi)主要包(bao)括類型(xing)、坐標(biao)、方向等(deng)參數。指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)中(zhong)的(de)(de)細節特(te)(te)(te)征(zheng)，通常包(bao)括端(duan)點(dian)、分(fen)叉(cha)點(dian)、孤(gu)立點(dian)、短分(fen)叉(cha)、環等(deng)。而紋(wen)(wen)線(xian)端(duan)點(dian)和(he)分(fen)叉(cha)點(dian)在指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)中(zhong)出現(xian)的(de)(de)機會最(zui)(zui)多、最(zui)(zui)穩定，且容易獲取(qu)。這兩類特(te)(te)(te)征(zheng)點(dian)就(jiu)可對指(zhi)(zhi)(zhi)紋(wen)(wen)特(te)(te)(te)征(zheng)匹配(pei)：計算特(te)(te)(te)征(zheng)提(ti)取(qu)結(jie)果與(yu)已存儲的(de)(de)特(te)(te)(te)征(zheng)模板的(de)(de)相似程度。

4、指紋匹配

指(zhi)(zhi)紋(wen)匹配是用(yong)現場采(cai)集的(de)(de)指(zhi)(zhi)紋(wen)特(te)(te)(te)征(zheng)與指(zhi)(zhi)紋(wen)庫中(zhong)保存的(de)(de)指(zhi)(zhi)紋(wen)特(te)(te)(te)征(zheng)相比較，判(pan)斷(duan)是否(fou)屬于同(tong)(tong)一(yi)指(zhi)(zhi)紋(wen)。可以(yi)根(gen)據指(zhi)(zhi)紋(wen)的(de)(de)紋(wen)形進(jin)(jin)行粗(cu)匹配，進(jin)(jin)而利用(yong)指(zhi)(zhi)紋(wen)形態(tai)和細節(jie)特(te)(te)(te)征(zheng)進(jin)(jin)行精確匹配，給(gei)出(chu)兩(liang)枚指(zhi)(zhi)紋(wen)的(de)(de)相似性得分(fen)。根(gen)據應用(yong)的(de)(de)不同(tong)(tong)，對指(zhi)(zhi)紋(wen)的(de)(de)相似性得分(fen)進(jin)(jin)行排序或給(gei)出(chu)是否(fou)為(wei)同(tong)(tong)一(yi)指(zhi)(zhi)紋(wen)的(de)(de)判(pan)決結果(guo)

指紋對比有兩種方式：

（1）一(yi)對(dui)一(yi)比對(dui)：根(gen)據用(yong)戶(hu)(hu)ID從指紋(wen)庫中檢(jian)索(suo)出待對(dui)比的(de)(de)用(yong)戶(hu)(hu)指紋(wen)，再(zai)與新采(cai)集的(de)(de)指紋(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(zhi)紋是人體獨一(yi)無二的特(te)征(zheng)，并(bing)且它們的復雜度足(zu)以提供用于鑒別(bie)的足(zu)夠(gou)特(te)征(zheng)；

（2）如果要(yao)增加可(ke)靠性(xing)，只需登記更多的(de)指(zhi)紋、鑒別(bie)更多的(de)手指(zhi)，最多可(ke)以多達十個，而每一個指(zhi)紋都是獨一無二的(de)；

（3）掃描指(zhi)紋的速(su)度很(hen)快，使用非常(chang)方便；

（4）讀取指(zhi)紋(wen)時(shi)，用戶必需將手(shou)指(zhi)與(yu)(yu)指(zhi)紋(wen)采(cai)集(ji)頭相互接(jie)觸，與(yu)(yu)指(zhi)紋(wen)采(cai)集(ji)頭直接(jie)；

（5）接(jie)觸是讀取人體生物特(te)征最可靠的方法；

（6）指紋采(cai)集頭可以更加小型化，并且價格會更加的低廉；

2、指紋識別技術的主要缺點為：

（1）某(mou)些人或某(mou)些群體的指(zhi)紋指(zhi)紋特(te)征(zheng)少，難成像；雙手(shou)長(chang)期徒手(shou)工作業的人們手(shou)指(zhi)若有(you)絲毫破損或干濕環(huan)境里(li)、沾有(you)異物；對于在(zai)嚴(yan)寒(han)區域或者嚴(yan)寒(han)氣候下(xia)，亦或者人們需(xu)要長(chang)時間帶(dai)手(shou)套的環(huan)境當中，這也(ye)將(jiang)使得指(zhi)紋識別變得不那么(me)便利(li)。

（2）過去因為在犯罪(zui)記錄中使用指紋(wen)，使得某(mou)些人害怕(pa)“將指紋(wen)記錄在案”。

（3）實(shi)際上指(zhi)紋(wen)鑒別技術(shu)可以不(bu)存(cun)儲(chu)任何(he)含有指(zhi)紋(wen)圖像的(de)數據，而只是存(cun)儲(chu)從指(zhi)紋(wen)中得到的(de)加密的(de)指(zhi)紋(wen)特征數據；

（4）每一次(ci)使用指(zhi)紋(wen)時(shi)都會在指(zhi)紋(wen)采(cai)集頭上留下用戶(hu)的指(zhi)紋(wen)印痕，而這些指(zhi)紋(wen)痕跡存在被用來(lai)復制(zhi)指(zhi)紋(wen)的可(ke)能性。

（5）指紋是用(yong)戶(hu)的重要個人信(xin)息(xi)，某些應用(yong)場合用(yong)戶(hu)擔心信(xin)息(xi)泄漏(lou)。

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(ye)中(zhong)廣泛應用，通過(guo)時間(jian)和實踐的檢驗，技(ji)術方面(mian)也在不斷的革新。

指紋識別破解

指紋識別(bie)技(ji)術雖(sui)然應用廣泛，但(dan)是相對來說破解(jie)也(ye)比較容易(yi)，可以制作指模(mo)破解(jie)。