指纹识别技术把一个人同他的指纹对应起来,通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较,就可以验证他的真实身份。每个人(包括指纹在内)皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,是唯一的,依靠这种唯一性和稳定性,我们才能创造指纹识别技术。每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,呈现唯一性且终生不变。

 

什么是指纹识别

图片来源于网络

 

 

每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,呈现唯一性且终生不变。据此,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较,就可以验证它的真实身份,这就是指纹识别技术。

 

指纹识别主要根据人体指纹的纹路、细节特征等信息对操作或被操作者进行身份鉴定,得益于现代电子集成制造技术和快速而可靠的算法研究,已经开始走入我们的日常生活,成为目前生物检测学中研究最深入,应用最广泛,发展最成熟的技术。

 

指纹识别过程

指纹识别过程分为两个次要过程,分为四个部分。两个次要的过程是指纹记录和交叉核对过程。指纹记录过程由四个部分组成:指纹采集、指纹预处理、指纹检查和指纹模板采集。指纹比对过程还包括四个部分:指纹采集、指纹预处理、指纹特征比对和匹配。在这两个过程中,指纹图像的前处理都存在,但指纹图像的取值和指纹 特征的值似乎有相同的名称,但它们的内在算法和性质是完全不同的。在引入指纹的过程中,更频繁地获得指纹图像,而单值提取部分的算法更多地关注一些特征值的辨析和获取过程。

 

指纹识别的第一步是指纹图像的获取,目前已经有多种指纹图像的获取方式,主要有光学指纹采集技术、电容式传感器指纹采集、温度传感指纹获取技术、超声波指纹采集技术、电磁波指纹采集技术,获得图像后进行预处理加工,要实现图像的灰度变换、分割、均衡化、增强、 细化等预处理步骤。首先要把指纹从整个图案上分割出来, 背景图和指纹分布图的灰度是不同的,这就确定了两者强度的区别, 利用梯度这个概念就能将指纹从背景图中很好的分离开;均衡化是预 处理中的重要一步,在提取时根据环境的不同得到的指纹图像不同区域的像素分布点是不同的,均衡化就是将不同区域分布的像素进行均值划分得到亮度分布均衡的图像;为了便于特征的提取,在几步加工后的图像还要智能化增强,Daugmann实现了利用Gabor小波逼近的方法使指纹图像的纹路线条更加清晰,即白的部分更白,黑的部分更黑,线条的边缘分布更加平滑。

 

对于处理好的指纹图像,指纹的纹路已经十分清晰,要进行指纹识别必须要进行特征提取,分离出那些具体的特征点来代替不同的纹路,首先提取指纹的特征端点和叉点,将端点叉点图像进行九宫格分割,利用指纹特征分布的灰度值是不同的这个特性,将指纹图像的端点和叉点分离出来,对于奇异点的提取利用Poincare公式,利用这个公式提取方向场周围剧烈变化的点,我们在计算机中使用不同的算法分别实现各个特征点的提取过程。

 

最后将识别的指纹分类操作,指纹的分类是用采集的指纹特征与数据库中保存的指纹特征相比较,判断是否属于同一指纹,首先根据指纹的纹形进行粗匹配,进而利用指纹形态和细节特征进行精确匹配给出相比较指纹的相似性程度。根据应用的不同,对指纹的相似性得分进行排序或给出是否为同一指纹的判决结果,指纹对比有两种方式: 一对一比对是根据用户从数据库中检索出待对比的用户指纹,再与新采集的指纹比对;一对多比对是新采集的指纹和数据库中的所有指纹逐一比对。

 

指纹识别应用领域

门禁技术

将指纹提前录入数据库中,在对使用者进行指纹认定时,首先提取使用者的指纹,门禁系统进行指纹识别过程处理,得到分类信息, 进行已录入指纹的对比验证,符合数据库中指纹信息则系统执行开门操作;基于门禁系统,对于如今学生使用门卡开门的操作,学生容易丢卡和携带不便的问题,在宿舍管理使用指纹识别能很大程度解决存在的问题。

 

指纹门禁系统以手指取代传统的钥匙,使用时只需将手指平放在指纹采集仪的采集窗口上,即可完成开锁任务,操作十分简便,避免了其它门禁系统(传统机械锁、密码锁、识别卡等)有可能被伪造、盗用、遗忘、破译等弊端。

 

指纹门禁系统的硬件主要由微处理器、指纹识别模块、液晶显示模块、键盘、实时时钟/日历芯片、电控锁和电源等组成。微处理器作为系统的上位机,控制整个系统。指纹识别模块主要完成指纹特征的采集、比对、存储、删除等功能。液晶显示模块用于显示开门记录、实时时钟和操作提示等信息,和键盘一起组成人机界面。

 

按系统功能,软件主要由指纹处理模块、液晶显示模块、实时时钟模块和键盘扫描模块等组成。指纹处理模块主要负责微处理器与指纹识别模块之间命令和返回代码的信息处理;液晶显示模块根据液晶显示模块的时序,编写驱动程序,以实现显示汉字、字符的目的;实时时钟模块根据时钟芯片的时序,编写通讯程序,实现对时钟芯片的读写操作;键盘扫描模块就是根据键盘的设计原理编写键盘程序来识别有无按键动作和按下键的键号。

 

银行技术

如今自助银行取钱时,只进行密码验证容易被不法分子识别,所以在部分地区已经开始银行卡与指纹信息匹配的记录,取钱验证密码和银行卡的同时要对指纹信息进行比较,首先获取用户指纹信息,取款机自动将指纹信息传递后台,后台进行录入指纹与验证指纹的比对识别,若符合要求,则成功取钱,这进一步的环节能为使用用 户的安全给予更多的保障。

 

运算系统

指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。目前来说指纹识别的技术应用最为广泛,我们不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影,市场上有了更多指纹识别的应用:如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付都可应用指纹识别的技术。

 

计算机应用中,包括许多非常机密的文件保护,大都使用“用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制。但是,如果一旦密码忘记,或被别人窃取,计算机系统以及文件的安全问题就受到了威胁。

 

随着科技的进步,指纹识别技术已经开始慢慢进入计算机世界中。许多公司和研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展,推出许多指纹识别与传统IT技术完美结合的应用产品,这些产品已经被越来越多的用户所认可。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的商务领域,而在商务移动办公领域颇具建树的富士通、三星及IBM等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统。

 

其他

指纹支付:通过把指纹与银行卡绑定的方式,用指纹轻轻一点来完成消费支付。汽车指纹防盗:通过指纹控制车门开关,或者控制引擎点火是指纹技术在汽车指纹防盗方面的典型应用。指纹UKEY:是网上银行业务用于 进行身份验证的终端,它比目前的账号密码的验证以及普通UKEY验证要更加安全(4)指纹考勤:可以帮助企业、高校等提高人事化管理部门及相关人员的考勤工作效率,实现人 事化管理工作的自动化、规范化以及系统化。指纹锁: 指纹可用于高端楼宇、别墅的门禁管制,以及政府机要部门等,用于电脑开机设置,保证个人以及政府国家的安全。指纹鉴定:用于司法部分有效的身份坚定手段,有效进 行罪犯以及嫌疑人身份的识别。