指紋識別技術基礎淺析

    指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結合點和分叉點，稱為指紋的細節(jié)特征點。由于每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。指紋識別即指通過比較不同指紋的細節(jié)特征點來進行鑒別。

    指紋識別主要包括指紋增強、特征提取和指紋匹配三個過程。

    1、指紋增強：在指紋采集過程中，由于各種原因，采集到的指紋圖像不可避免的引入了一些噪聲，如果直接用于指紋識別，往往難以達到較好的效果。我們可以通過一定的圖像增強技術，改善指紋圖像質量。這里會用到的技術有圖像分割、直方圖均衡化、濾波增強、二值化、細化等。

    2、特征提?。呵懊嫣岬?，細節(jié)點特征是最常用的指紋特征。細節(jié)點特征的提取，就是在指紋圖像中找到脊線終點和脊線分叉兩個特征。經過了指紋增強的步驟，如果指紋圖像能較好地分割，細節(jié)點很容易提取。但實際上有一些噪聲很難處理，這樣在增強后就會產生一些虛假特征。一般地，啟發(fā)式算法可以刪除虛假特征。特征提取后，我們得到了多組脊終點或分叉類型、位置坐標及方向信息等。

 3、指紋匹配：指紋匹配算法有很多種，包括點模式匹配、脊模式匹配、基于圖像的匹配和基于圖形的匹配等。細節(jié)點匹配可以看做是點模式匹配的問題。點模式匹配就是將提取的細節(jié)點集與數據庫中的細節(jié)點集進行匹配，如果通過一些旋轉、尺度變換和平移變換，點集間是匹配的，那個兩幅指紋圖像就是匹配的。

指紋行業(yè)的發(fā)展

    2012年底，公安部公布了二代身份證指紋采集器第一批入圍廠商名單，并開始在全國范圍內試推行身份證的指紋驗證功能。據公安部治安管理局居民身份證管理處處長甄志剛介紹，上世紀90年代末，國務院要求研發(fā)二代身份證，運用IC卡技術，當時就考慮在芯片中加入指紋信息。但是經過大量測試發(fā)現，當時的指紋識別技術不成熟，因此在2003年制定身份證法的時候，就沒有規(guī)定要登載指紋信息，但是在IC卡中預留了指紋的存儲區(qū)。

    甄志剛說，現在技術發(fā)展了，登載指紋信息的條件也已經成熟。因此，國務院在2011年提請修改身份證法，明確規(guī)定身份證登載信息包括指紋信息，有效解決人、證信息的統(tǒng)一性問題。多家指紋采集器廠商將這一系列措施視為“指紋行業(yè)發(fā)展的春天”。

    這一說法得到了一位知名指紋采集器廠商部門負責人的認同，他說：“本次僅二代身份證增加指紋信息的產值就達1億，而這一舉措又會帶動二代身份證閱讀器的快速增長，因而還將帶來2億—3億的市場價值。”由于二代身份證IC卡中預留了指紋的存儲區(qū)，因此對身份證指紋系統(tǒng)的硬件設備影響比較大的主要是身份證指紋讀出和閱讀器，但這些細分市場均存在企業(yè)規(guī)模小、市場分散的問題。巨大的市場也吸引了相關企業(yè)紛紛加碼這一細分市場。

    指紋識別應用領域

    上世紀90年代，指紋識別技術就在國內興起，當時的應用僅限于刑偵領域，它可以提高公安機關破案率，同時節(jié)省了很多成本。但指紋識別技術在刑偵中價格和時間的成本都比較大。所以指紋識別常常只作為刑偵的輔助手段，市場份額極為有限。通過指紋識別技術在市場中不斷的推廣與應用，指紋識別技術的市場不斷擴大。從廣泛的意義上來說，凡是需要進行身份認證的系統(tǒng)和產品都可以應用指紋識別裝置，其主要的應用領域如下：

    1、刑偵：是最早應用指紋識別技術和產品的領域。由于專業(yè)的需求特點，更多的是應用1：N模式的指紋數據庫檢索。隨著計算機和信息技術的發(fā)展，美國FBI和法國巴黎警察局從六十年代開始研究開發(fā)指紋自動識別系統(tǒng)（AFIS）用于刑事案件偵破。

    2、門禁：是應用指紋特征識別技術和產品較多的領域。由于門禁應用的環(huán)境特點，是指紋產品較容易滿足需求指標的領域，它們大多與計算機系統(tǒng)集成為門禁控制與管理系統(tǒng)。

    3、金融：鑒于金融業(yè)務涉及資金和客戶的經濟機密，在金融電子化的進程中，為保證資金安全，保護銀行客戶和銀行自身的利益，在業(yè)務管理和經營管理中，利用指紋驗證身份的必要性和安全性越來越受到關注。指紋身份鑒別產品在金融業(yè)的應用已經呈現出不斷增長的勢頭。

    4、社保：社保系統(tǒng)，尤其是養(yǎng)老金的發(fā)放存在著嚴格鑒別個人身份的需求。指紋身份鑒別能可靠地保障社保卡與持有人之間的唯一約束對應關系，是非常適合采用指紋身份認證的領域。

    5、戶籍：隨著新一代公民身份證的發(fā)行，在戶籍和人口管理方面，指紋身份鑒別技術和產品是加強政府行政行為準確度和力度的最佳方法。

    6.智能終端：指紋識別正在成為手機廠商的新寵。繼蘋果iPhone6的Pay之后，日前魅族發(fā)布的最新旗艦手機MX4Pro也扛起了“指紋識別”大旗，并推出了自己的支付方式mPay。事實上，三星、華為、HTC、vivo等今年發(fā)布的新品中，均“標配”了指紋識別功能。