指紋識别算法基本原理介紹

盡管指紋識别技術(shù)已經進入了民用領域和不，但是其工作原理其實還是比較複雜的。與人工處理不同，生物他街識别技術(shù)公司不直接存儲指紋的圖像。多年來，各生物識别技西些術(shù)公司及其研究機構研究了許多指紋識别算法（美國有關(筆道guān)法律認為，指紋圖像屬于個(gè)人隐私，因此不能直接存儲指紋圖像）山但。但各種識别算法最終都歸結為在指紋圖像上找到并比對指紋的河議特征。這就是指紋識别技術(shù)的基本原理，即采集指紋圖像并進行比對指紋特征離老。

 

指紋的特征

 

從普遍意義上來講，可(kě)以定義指紋的兩類特征來會遠進行指紋的驗證：總體特征和(hé)局部特征。

總體特征是指那些用人眼直接就可(kě)以觀察到的特征。它包括：

 

1、基本紋型

常見的指紋圖案有環型、弓型、螺旋型，其他的指紋圖案都基于這三種基本物但圖案，隻是一個(gè)粗略的分類，僅僅依靠朋愛圖案類型來分辨指紋是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠業員的，但通(tōng)過分類可(kě)以更加便利于在大間白數據庫中(zhōng)搜尋到指紋。

 

2、模式區（Pattern Area）

模式區是包含了紋型特征的區域，即從模式區就能夠分辨出指紋是屬于那一種類型的。

 

3、核心點（Core Point）

核心點位于指紋紋路(lù)的漸進中(zhōn白歌g)心，它用于讀取指紋和(hé)比對指紋時的參考點。

 

4、三角點（Delta）

三角點位于從核心點開始的第一個(gè)分叉點商鐘或者斷點、或者兩條紋路(lù)會聚處、孤立點、吃機折轉處，或者指向這些奇異點。三角點提供了指紋紋路(lù)的計數和(h下器é)跟蹤的開始之處。

 

5、式樣線（ Type Lines）

式樣線是在指紋包圍模式區的紋路(lù)線開始平行的地方所出樹章現的交叉紋路(lù)，式樣線通(tōng)常很短(duǎn)就中(zhō能山ng)斷了，但它的外側線開始連續延伸。

 

6、紋數（ Ridge Count）

紋數是指模式區内指紋紋路(lù)的數量。在計算指紋的紋數時，一般飛鐵先連接核心點和(hé)三角點，這條連線與指紋紋路(lù)相交的吃說數量即可(kě)認為是指紋的紋數。

 

局部特征是指指紋上的節點。兩枚指紋經常會具有相同的總體特湖去征，但它們的局部特征卻不可(kě)能完全相同技山。局部特征點有如(rú)下(xià)的類型：

 

1）節點：指紋紋路(lù)并不是連續、平滑筆直的，而是經常出現中(zhōng)斷火去、分叉或彎折的。這些斷點、分叉點和(hé)轉折點就稱為“節點”。就是這些日拍節點提供了指紋唯一性的确認信息。

2）端點：一條紋線終止的地方；

3）分叉點：一條紋線分裂成兩條的地方；

4）中(zhōng)心點：指紋的幾何中(zhōng)心，這是紋線産生最大曲率的地方；

5）三角點：三種不同方向的紋線彙聚的地方；

6）交叉：兩條紋線産生交叉的地方；

7）小島：一條很短(duǎn)小的紋線；

8）汗腺孔：脊線上的小孔，系汗腺。以上這些特征被用來區分不動哥同的指紋。其中(zhōng)：

1.端點和(hé)分叉點是最為常用的特征。通(tōng)常的算法都要記錄要文它們的位置和(hé)方向。

2. 中(zhōng)心點和(hé)三角點在刑偵系統中(zhōng)普遍司微使用，而在民用系統中(zhōng)并不常用。因為這些應用中(zh服又ōng)所使用的采集器(qì)往往面積較小，較難完整友知地采集到中(zhōng)心點和(hé)三角點。

3.交叉和(hé)小島由于計算上的困難，在實際短玩的系統中(zhōng)往往不予采用。

4.有人曾提出用汗腺孔來進行指紋識别，但亮說這種方法要求指紋采集設備要具有非常高的分辨率。又匠所以在實際的系統中(zhōng)沒有采用。

 

指紋識别的過程

 

指紋識别由兩個(gè)過程組成，即登記過程和(hé)識别微刀過程。其原理如(rú)圖1 所示：

 

 

圖1 指紋識别的過程

 

在登記過程中(zhōng)，用戶需要先采集指紋，然後計算機系統将自動(dòn但水g)進行特征提取，提取後的特征将作為模闆文笑保存在數據庫或其他指定的地方。在識别或驗證階段，用戶首跳從先要采集指紋，然後經系統自動(dòng)進行指紋庫模闆比對，然後給出比兵事對結果。

 

在很多場合，用戶可(kě)能還要輸入其他的一些輔助信息，以這厭幫助系統進行匹配，如(rú)帳号、用戶名等。此為街過程是一個(gè)通(tōng)用的過程，農風對所有的生物特征識别技術(shù)都适用。

 

指紋采集的方式

 

目前市場上常用的指紋采集設備有三種：光學式、矽芯片式、超聲波式。這紙藍三種形式的采集技術(shù)性能對比見表1：

 

表1 光學、電容與超聲波采集技術(shù)的性能比較

 

1、光學式

光學指紋采集器(qì)是最早的指紋采集器好女(qì)，也是目前使用最為普遍的。它有如山鄉(rú)下(xià)優點：

1 使用時間最長，經受了實際使用的檢驗；

2對溫度等環境因素的适應能力好；

3 價格比較低廉，分辨率較高，可(kě)以達到500 dpi 以道器上。

目前，也已出現了用光栅式鏡頭替換掉棱鏡和(hé)透鏡系統的采集器(qì視分)，光電轉換的CCD 器(qì)件也已經換成了CMOS 成像笑那器(qì)件，從而省略了圖像采集卡，直接得我坐到數字圖像。

 

2、矽芯片式

矽芯片的指紋采集器(qì)出現于90 年代末，大部分矽芯片測量友見的是手指表面與芯片表面的直流電容場，這個(gè)電容場經A/D水鄉 轉換後成為灰度數字圖像。

 

3、超聲波式

超聲波指紋采集器(qì)可(kě)能是最準确的指紋采集器(qì)，但作關目前并不成熟，尚沒有大規模應用。