指紋識(shí)別技術(shù)在身份認(rèn)證中的應(yīng)用與研究

摘 要：近幾年來(lái)，隨著微型計(jì)算機(jī)和光電技術(shù)的快速發(fā)展，指紋圖像的采集和處理逐漸成為可能，這為自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展打下了了深厚的基礎(chǔ)。指紋識(shí)別技術(shù)在身份認(rèn)證中的應(yīng)用極為重要。指紋具有隨身攜帶、終身不變、各不相同的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛地在許多領(lǐng)域，如證券、金融、公安等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。本文首先闡述了傳統(tǒng)身份認(rèn)證與指紋技術(shù)認(rèn)證的比較，其次，分析了指紋識(shí)別的原理，此外，就指紋識(shí)別在身份認(rèn)證中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別 身份認(rèn)證 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0004-01

從目前國(guó)內(nèi)外的安全密鑰系統(tǒng)來(lái)看，安全級(jí)別最高的就應(yīng)該是生物識(shí)別。而在生物識(shí)別中，價(jià)格便宜、可靠、實(shí)用、方便、不會(huì)侵犯到人生自由的應(yīng)該是紋識(shí)別技術(shù)，這也是最有應(yīng)用前景和最有典型代表性的一種生物識(shí)別技術(shù)。指紋具有隨身攜帶、終身不變、各不相同的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛地在許多領(lǐng)域，如證券、金融、公安等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。我們以養(yǎng)老金為例，在過(guò)去常常會(huì)出現(xiàn)有超期領(lǐng)取、冒領(lǐng)、錯(cuò)領(lǐng)養(yǎng)老金的行為，造成了國(guó)家財(cái)產(chǎn)的巨大損失。為了有效地規(guī)范管理養(yǎng)老保險(xiǎn)金，我們可以將傳統(tǒng)領(lǐng)取養(yǎng)老金的方式進(jìn)行改變，使用身份指紋認(rèn)證系統(tǒng)。只需要領(lǐng)取者輕輕地將指紋捺印在指紋采集儀上，就能夠在不到1秒的時(shí)間內(nèi)對(duì)其身份的真實(shí)性進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。本文就指紋識(shí)別技術(shù)在身份認(rèn)證中的應(yīng)用與研究進(jìn)行探討。

1 傳統(tǒng)身份認(rèn)證與指紋技術(shù)認(rèn)證的比較

生活中如密碼+用戶(hù)名的口令及信物是傳統(tǒng)身份的鑒定方法，不過(guò)有時(shí)候身份容易被他人冒充或取代，主要是由于借助體外物，證明身份的標(biāo)識(shí)物品和口令可能被盜或遺忘。這種認(rèn)證方式非常不安全，其很容易被人看到和猜測(cè)，或者被黑客等手段攻破。指紋識(shí)別技術(shù)就是利用了人類(lèi)指紋的唯一性這一特征，相對(duì)于傳統(tǒng)的IC卡“ID+密碼”、等傳統(tǒng)的身份識(shí)別手段，其具有唯一性、不變性、防偽性能好、不會(huì)丟失、不會(huì)遺忘和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。由于它不用對(duì)圖象中所有的點(diǎn)進(jìn)行鄰域的條件檢測(cè)，同時(shí)對(duì)紋線也是有選擇性地跟蹤一些點(diǎn)，因此無(wú)論在細(xì)化速度或者在抗噪性方面紋線細(xì)化算法都比其它細(xì)化算法好，因而執(zhí)行速度相對(duì)較快。

2 指紋識(shí)別的原理

（1）指紋特征提取。實(shí)際上就是分析指紋的圖案，而后再將指紋上局部特征和總體特征的值提取出來(lái)處理，然后將這些指紋特征值構(gòu)造成一個(gè)數(shù)字模板，從而完成指紋的特征分析。這些值包含各種紋形特征值和類(lèi)型值、特征點(diǎn)的和各組特征點(diǎn)。

（2）指紋特征匹配。指分析比對(duì)公安機(jī)關(guān)指紋庫(kù)中的指紋模板和目前正在待驗(yàn)證的指紋的過(guò)程。比對(duì)是結(jié)合總體特征和局部特征兩個(gè)方面，按照模式識(shí)別的原理進(jìn)行的，如果達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值則為兩者匹配，否則不匹配。比對(duì)數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)、提取特征、讀取指紋圖像是指紋識(shí)別技術(shù)的四個(gè)主要功能。這種方法會(huì)產(chǎn)生大約490個(gè)數(shù)據(jù)，因?yàn)橐话闶种干掀骄哂?0個(gè)節(jié)點(diǎn)。我們將此數(shù)據(jù)稱(chēng)為模板。我們對(duì)比分析計(jì)算兩個(gè)指紋的模板，同時(shí)基于計(jì)算機(jī)模糊比較原則，將二者之間的相似度精確地計(jì)算出來(lái)，這樣一來(lái)，就能夠準(zhǔn)確地得到兩個(gè)指紋的匹配的結(jié)果。

由于指紋圖象中主要是相互交替的脊線和谷線，可以根據(jù)指紋圖象在二值化以后的指紋圖象中主要是為連續(xù)或不連續(xù)的紋線的進(jìn)行細(xì)化，也就是線跟蹤算法。它的設(shè)計(jì)思想主要是：首先要設(shè)置16個(gè)跟蹤方向，這樣每一次在9個(gè)方向上跟蹤紋線上的點(diǎn)，一直到遇見(jiàn)跟蹤步數(shù)超過(guò)所給得閾值或背景點(diǎn)為止。然后用跟蹤的最長(zhǎng)步數(shù)作為半徑做一個(gè)圓，這樣紋線最少會(huì)被此圓切下一段圓弧，取和跟蹤方向最貼近的弧中點(diǎn)作為終點(diǎn)，然后在終點(diǎn)與該段跟蹤的起點(diǎn)之間連接一條線段，于是該直線段就作為此段紋線細(xì)化后的結(jié)果。重復(fù)執(zhí)行這樣的過(guò)程，直到此紋線結(jié)束，或者是滿(mǎn)足其他設(shè)定的條件。從該端點(diǎn)返回以及對(duì)紋線再進(jìn)行一遍細(xì)化，這樣將細(xì)化完的紋線的部分變?yōu)楸尘跋笏?，這樣是為了避免紋線細(xì)化時(shí)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。

3 指紋識(shí)別在身份認(rèn)證中的應(yīng)用

近幾年來(lái)，隨著微型計(jì)算機(jī)和光電技術(shù)的快速發(fā)展，指紋圖像的采集和處理逐漸成為可能，這為自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展打下了了深厚的基礎(chǔ)。指紋識(shí)別技術(shù)日漸成熟，在民用和刑事偵察用方面非常廣泛。民用方面如駕駛員指紋管理系統(tǒng)、指紋一體化鎖、指紋考勤機(jī)、證券交易指紋系統(tǒng)等?，F(xiàn)在，大部分的指紋認(rèn)證系統(tǒng)和指紋識(shí)別產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一般都是按照以下兩種模式來(lái)進(jìn)行的。

3.1 聯(lián)機(jī)式

為了有效地提高網(wǎng)上信息的安全性，首先指紋特征數(shù)據(jù)可在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸和驗(yàn)證，然后通過(guò)指紋識(shí)別技術(shù)，限定指定的人才能訪問(wèn)相關(guān)的信息。這種指紋識(shí)別身份技術(shù)的使用為一系列網(wǎng)絡(luò)商業(yè)行為如電子商務(wù)、網(wǎng)上貿(mào)易、網(wǎng)上銀行等提供了較強(qiáng)的安全保障。為了保證指紋特征值不被非法用戶(hù)所獲得，在聯(lián)機(jī)式的指紋認(rèn)證系統(tǒng)中，一般采用數(shù)字簽名技術(shù)來(lái)加以保障。

3.2 單機(jī)式

個(gè)人的指紋可以通過(guò)指紋輸入設(shè)備來(lái)進(jìn)行高效采集，同時(shí)對(duì)比分析指紋庫(kù)中已注冊(cè)指紋，若兩者相匹配，則比對(duì)成功，否則比對(duì)失敗。不過(guò)這種模式一般多用于如指紋保險(xiǎn)柜、考勤機(jī)、指紋鎖等低端設(shè)備。其中將指紋識(shí)別技術(shù)同IC卡結(jié)合起來(lái)的應(yīng)用是目前最有前景之一的產(chǎn)品。

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