指紋識別技術(shù)基本原理介紹

1、指紋識別技術(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人身份的標(biāo)識，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)。指紋識別技術(shù)的應(yīng)用指紋識別ATM把指紋識別技術(shù)同IC卡結(jié)合起來，是目前最有前景的一個方向之一。該技術(shù)把卡的主人的指紋（加密后）存儲在IC卡上，通過比對就可以確認(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。指紋識別技術(shù)的應(yīng)用 指紋識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個人信息進(jìn)行解鎖。 這項技術(shù)在近幾年普及以來深受歡迎。那么問題來了，這項技術(shù)真的足夠安全嗎？讓我們了解這項技術(shù)并開始分析它的安全性。 每個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，我們就可以把一個人同他的指紋相對應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋，就可以驗證他的真實身份。這就是指紋識別技術(shù)。有學(xué)者推論： 以全球60億人口計算，300年內(nèi)都不會有兩個相同的指紋出

4、現(xiàn)。指紋被稱為“物證之首”，安全可靠。 目前的識別指紋算法主要從總體特征和局部特征這兩個方面入手分辨指紋。指紋識別的基本原理 總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。基本紋路圖案： 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指紋時的參考點(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)開始的第一個分叉點(diǎn)或者斷點(diǎn)、或者兩條紋路會聚處、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。在計算指紋的紋數(shù)時，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,都會導(dǎo)致采集的指紋圖像質(zhì)量不理想。隨著指紋識別技術(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)對獲取高質(zhì)量指紋圖像提供了良好的技術(shù)保障。同時,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，識別指紋的紋路來記錄和驗證指紋。 光學(xué)式：通過光反射成像來記錄和驗證指紋。 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在指紋自動識別過程中, 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為部分圖像區(qū)域不可靠而導(dǎo)致偽特征的產(chǎn)生。圖像增強(qiáng)包括兩個部分，首先對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)是通過算法檢測特征點(diǎn)的數(shù)量及每個特征點(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個之間，大多數(shù)文獻(xiàn)均認(rèn)為至少應(yīng)該有12個特征點(diǎn)才能進(jìn)行自動識別。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)利用指紋識別技術(shù)可以分為2類,即驗證和辨識。u驗證就是通過把現(xiàn)場采集到的指紋與己經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對一的比對,來確認(rèn)身份的過程。u辨識則是把現(xiàn)場采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋逐一對比,從中找出與現(xiàn)場指紋相匹配的指紋。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