王昊鼎

摘要：指紋具有唯一性和不變性，每個人的指紋都是獨一無二的，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，指紋識別技術(shù)已經(jīng)成為了當前最有效、最便捷的鑒別身份的手段之一，本文主要對指紋提取技術(shù)進行基礎(chǔ)的分析，希望通過本文能夠?qū)χ讣y提取技術(shù)有所借鑒意義。

關(guān)鍵詞：指紋提取;概念;指紋識別原理

1.引言

隨著社會信息化步伐的加快，人們對于個人身份的確認和權(quán)限的認定要求越來越高，信息安全正在成為人們研究的熱點。在眾多識別技術(shù)中，指紋識別以方便易用、高準確率、易采集和低成本等諸多優(yōu)勢備受關(guān)注，已經(jīng)成為身份認證的最有效手段之一，在犯罪識別、信息安全、電子商務(wù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。每個人指紋在圖案、斷點和交叉點上各不相同，是唯一的，并且終生不變。由于這種唯一性和穩(wěn)定性，指紋識別技術(shù)具有諸多優(yōu)點：指紋是人體獨一無二的特征，并且它們的精確度和復(fù)雜度足以提供用于鑒別的足夠特征;而不同手指指紋也是獨一無二的;掃描指紋的速度很快，使用非常方便。

2. 指紋識別的概念

指紋識別技術(shù)是把一個人同其指紋對應(yīng)起來，通過比較輸入的指紋和預(yù)先保存的指紋進行比較，就可以驗證此人的真實身份。我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過將他的指紋和預(yù)先保存的指紋數(shù)據(jù)進行比較，就可以驗證它的真實身份，這就是指紋識別技術(shù)。識別指紋主要分為：總體特征和局部特征?？傮w特征是可通過人眼提取、匹配等操作的直接就可觀察到的特征，局部特征是指紋的特征點，不同指紋或許可能具有相同的總體特征，但它們的特征程。點信息卻不可能完全相同，特征點決定了指紋的唯一。

3. 指紋識別的原理

指紋識別技術(shù)主要涉及四個功能：讀取指紋圖象、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對。

在一開始，通過指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖象，取到指紋圖象之后，要對原始圖象進行初步的處理，使之更清晰。

接下來，指紋辨識軟件建立指紋的數(shù)字表示——特征數(shù)據(jù)，一種單方向的轉(zhuǎn)換，可以從指紋轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)但不能從特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為指紋，而兩枚不同的指紋不會產(chǎn)生相同的特征數(shù)據(jù)。軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點”（minutiae）的數(shù)據(jù)點，也就是那些指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的唯一性特征。因為通常手指上平均具有70個節(jié)點，所以這種方法會產(chǎn)生大約490個數(shù)據(jù)。

有的算法把節(jié)點和方向信息組合產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)，這些方向信息表明了各個節(jié)點之間的關(guān)系，也有的算法還處理整幅指紋圖像?？傊@些數(shù)據(jù)，通常稱為模板，保存為1K大小的記錄。無論它們是怎樣組成的，至今仍然沒有一種模板的標準，也沒有一種公布的抽象算法，而是各個廠商自行其是。

最后，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結(jié)果。

4. 指紋提取技術(shù)的系統(tǒng)問題

有效的指紋辨識系統(tǒng)不僅僅依賴于辨識算法，還有其他的一些重要因素，這里稱之為“系統(tǒng)問題”。包括注冊和辨識過程，速度和工作學、用戶信息的反饋、排斥欺騙和安全考慮。 為了得到較好的識別率，重要的是在注冊時盡量獲得最好的指紋圖象，這是因為注冊一般只進行一次，而以后的辨識是經(jīng)常的。一個較好的指紋識別系統(tǒng)應(yīng)要求用戶的指紋在登記指紋時多次獲取指紋，然后，把最好的指紋或每次獲得的指紋的綜合的結(jié)果作為注冊的指紋。

又一個方法可以作為指紋系統(tǒng)設(shè)計時的考慮，即我們可以多次取像直到得到一個確定的匹配，但這個過程在降低了拒判率的同時，提高了誤判率。辨識不僅僅只用一個手指的指紋，可以用兩個或更多的手指的指紋，這樣可以增強識別率，當然這樣一來會浪費用戶的許多時間。

系統(tǒng)的工作學是很重要的。例如：在個人識別系統(tǒng)中，人們愿意等待時間的極限，這個極限時間根據(jù)特定的應(yīng)用而不同，依賴于在處理的過程中人們正在做什么。例如：刷卡或輸入ID號的過程，從0.5-1.5秒被認為是可接受的時間;另外，拒判而重復(fù)次數(shù)不應(yīng)超過3次。

驗證和辨識的過程、取像設(shè)備的設(shè)計拒判率和誤判率關(guān)系的設(shè)定，為了盡可能的獲得高質(zhì)量的指紋圖象而提示用戶手指該怎樣放置，正確的反饋信息是非常有用的。如“手指放得太高”，“手指按得不夠重”等。

在指紋識別系統(tǒng)中，反欺騙的措施用來阻止人造指紋、死指紋和殘留指紋。殘留指紋是由于皮膚油或其他原因殘留在傳感器上。傳感器應(yīng)建立反欺對策，使得有能力識別真實的皮膚溫度、阻力或電容。

既然指紋識別系統(tǒng)是為安全而考慮的，例如，節(jié)點模板數(shù)據(jù)庫必須是安全的，以防止一個冒名頂替的人將自己的指紋存進數(shù)據(jù)庫而成為合法的用戶。指紋匹配的結(jié)果是“YES”或“NO”，以此獲得訪問權(quán)。如果有人簡單地繞過指紋匹配而能去直接發(fā)送一個“YES”，那么系統(tǒng)就是不安全的。這個問題的解決是確保主機接收的識別結(jié)果是來自真正的合法用戶，如通過數(shù)字信號發(fā)送給主機。

總之，在一個完整的指紋識別應(yīng)用系統(tǒng)中有許多問題值得考慮，解決好這些問題有助于成功地建立有效的系統(tǒng)，相反，則有可能會使得高明的技術(shù)被束之高閣，甚至導致應(yīng)用系統(tǒng)最后的失敗。

5. 小結(jié)

指紋識別技術(shù)因為其便捷高效的特點，被廣泛運用到身份識別技術(shù)中去，本文對指紋識別技術(shù)的大致原理簡單介紹，讓讀者能夠大致了解指紋識別技術(shù)這一原理，希望對廣大讀者有所幫助。

參考文獻：

[1]陳躍峰.新編J指紋識別技術(shù)漫談[M].北京：中國電力出版社，2006

[2]譚子強.指紋程序設(shè)計[M].北京：清華大學出版社，2001