指紋自動識別系統(tǒng)標準化工作發(fā)展和展望

陳宇

摘 要： 介紹了我國指紋自動識別系統(tǒng)標準化發(fā)展的背景和必要性，闡述了標準編制的原則和目標，指出了制修訂指紋自動識別系統(tǒng)標準對我國指紋信息技術發(fā)展的重要意義。描述了指紋自動識別系統(tǒng)標準化建設歷程，介紹了我國現(xiàn)有指紋識別系統(tǒng)標準的分類和特點，分析了現(xiàn)行標準體系中存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)。從與國際接軌、現(xiàn)有標準的改進完善、應用評價標準的制定、民用領域的應用等方面，提出了構建新型指紋自動識別系統(tǒng)標準體系的思路。

關鍵詞： 指紋； 自動識別系統(tǒng)； 標準化； 體系； 發(fā)展

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）12-108-04

Development and prospect of automatic fingerprint identification system

Chen Yu

（Criminal Investigation Department， Public Security Bureau of GuiZhou Province， Guiyang， Guizhou 550001， China）

Abstract： This paper introduces the background and necessity of the standardization development of fingerprint automatic recognition system， expounds the principles and objectives of standards establishment， and points out the important significance of the development of fingerprint identification system. The history of standardization construction for fingerprint automatic recognition system is described， the classification and characteristics of the existing fingerprint identification system are introduced， and the problems and challenges in the current standard system are analyzed. From the aspects of being geared to international standards， the improvement of the existing standards， the establishment of the application evaluation criteria， and the application in civil fields， the idea of constructing a new fingerprint automatic recognition system is proposed.

Key words： fingerprint； automatic identification system； standardization； system； development

0 引言

標準是一個行業(yè)的“法規(guī)”，是一個行業(yè)內(nèi)管理部門、生產(chǎn)廠家、使用者必須共同遵循的規(guī)范，標準的制定是行業(yè)技術發(fā)展的保障，要做到有章可循。我國標準分為強制性標準和規(guī)范性標準兩大類。當前，在公安信息化建設過程中大力推動和應用指紋技術的背景下，如何有效的改進系統(tǒng)、過程和服務的適用性，從而有效減少和消除技術壁壘，促進技術融合，實現(xiàn)多系統(tǒng)的集成化、共享化無縫對接，達到工作流、業(yè)務流系統(tǒng)控制目標，對指紋自動識別系統(tǒng)建設發(fā)展應用中實際存在和潛在的問題制定共同和重復使用的規(guī)則，構建指紋自動識別系統(tǒng)標準化體系具有十分重要的意義。

1 建立指紋自動識別系統(tǒng)標準體系必要性

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，科學技術日新月異，以指紋、DNA、視網(wǎng)膜、聲紋、虹膜、人臉識別的個體生物技術也取得了長足的進步。人們通過這些生理特征輕松完成身份識別，依托生物識別技術建立安全可信、快捷方便、高效實用的信息系統(tǒng)是在大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡化、信息化時代下的必然趨勢，指紋自動識別系統(tǒng)則是諸多系統(tǒng)中最為實用和成熟的一種[1]。我國指紋自動識別技術已處于世界領先水平。但在應用方面存在較多問題，如系統(tǒng)比對運行能力不高、指紋數(shù)據(jù)交換和共享程度不夠、大庫衰減等，制約了指紋自動識別系統(tǒng)效益的發(fā)揮。

研究制定/修訂指紋自動識別系統(tǒng)標準有十分重要的戰(zhàn)略意義，主要源于以下四個方面。

一是指紋比對查詢工作的需要。指紋比對查詢在公安機關警務活動中應用較為成熟和常態(tài)，通過對指紋的準確比對、快速響應、及時反饋，可以有效地打擊跨區(qū)域系列流竄犯罪，更好的為基層提供身份確認、緝捕逃犯、查破案件等應用支持。由于我國現(xiàn)有指紋信息數(shù)據(jù)交換與共享程度相對薄弱，造成了省級部門之間指紋信息相互獨立，在指紋比對查詢中數(shù)據(jù)協(xié)作能力較弱，很大程度上制約了指紋自動識別系統(tǒng)應用效益整體發(fā)揮。為了繼承和保護歷年來全國各地采集錄入的指紋數(shù)據(jù)，進而提高指紋比對和協(xié)查工作的效率，急需制修訂指紋數(shù)據(jù)標準。

二是指紋自動識別系統(tǒng)規(guī)范化建設的需要。各省、自治區(qū)、直轄市均安裝了省級指紋自動識別系統(tǒng)，有的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)在地市級以至縣級單位都建立了指紋自動識別系統(tǒng)。指紋系統(tǒng)供應商主要為北大高科、海鑫科金、東方金指、北京刑科所、眾城巨元、薩基姆、漢林信通等七家。由于指紋系統(tǒng)品牌多樣，在全國分布相對分散，廠商間指紋數(shù)據(jù)存儲格式各有不同，嚴重阻礙了指紋數(shù)據(jù)的交換與共享，不同指紋自動識別系統(tǒng)間的比對機制、查詢能力、資源使用效率等參差不齊。因此，通過制修訂指紋系統(tǒng)業(yè)務類和指標類標準可以在一定程度上解決上述問題。

三是指紋識別系統(tǒng)自身多元化發(fā)展應用的需要。指紋自動識別系統(tǒng)建設發(fā)展之初是以指紋圖像比對應用為主，對于指紋所關聯(lián)的文字信息要求不高，各廠商指紋自動識別系統(tǒng)文字信息存儲的數(shù)據(jù)項和內(nèi)容也有較大區(qū)別。如今，指紋系統(tǒng)逐漸演變?yōu)橐灾讣y信息技術為核心的指紋綜合管理應用信息系統(tǒng)，其在實戰(zhàn)中融入了文字信息查詢、篩選、分析等更加強大的分析研判、管理等功能，極大地拓展了指紋信息技術應用外延，因此指紋自動識別系統(tǒng)文字信息標準化需求也變得十分突出[2]。

四是指紋識別技術與國際接軌的需要。當今全世界指紋識別技術發(fā)展迅速，國際上很多國家已經(jīng)相繼統(tǒng)一了一些有關指紋識別技術新標準（如美國NIST標準等），為指紋數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換、比對算法、圖像處理、系統(tǒng)測試等技術規(guī)范基礎條件，提供了一個良性的發(fā)展空間[3]。為了有效改變我國指紋標準內(nèi)容單一的現(xiàn)狀，避免技術受制，有必要借鑒國外的先進技術規(guī)范標準和制定方式，形成符合我國國情的指紋自動識別系統(tǒng)標準體系，充分發(fā)揮標準技術的前瞻性和導向性作用，實現(xiàn)與國際接軌。

2 指紋自動識別系統(tǒng)標準發(fā)展過程和現(xiàn)狀

我國指紋自動識別系統(tǒng)標準建立是以國家技術監(jiān)督局制修訂標準的有關規(guī)定為基礎，參照指紋自動識別系統(tǒng)技術要求等有關資料，吸納各地指紋信息管理工作先進經(jīng)驗，在“標準不限制技術、技術不牽制標準”的框架下，以“粗細兼顧、窮盡有限、寬嚴適度、滾動發(fā)展”為原則逐步展開的。早在上世紀90年代，公安部就制定了指紋圖像尺寸、圖像分辨率等統(tǒng)一格式和指標，并與相關廠商協(xié)商后使用，開啟了指紋標準化探索之路；2003年5月公安部發(fā)布了國內(nèi)首部有關指紋自動識別系統(tǒng)12個部頒標準，包含了指紋系統(tǒng)術語、代碼規(guī)則、信息卡式樣和填寫規(guī)范、文字數(shù)據(jù)項及格式、指紋圖像數(shù)據(jù)轉換的技術條件和指紋圖像數(shù)據(jù)壓縮和恢復等內(nèi)容，其中分別引用了1980年、2000年、2002年的兩個國家標準和三個部頒標準，通過對上述標準的貫徹實施，實現(xiàn)不同廠家指紋自動識別系統(tǒng)指紋數(shù)據(jù)的交換；2006年公安部出臺了活體指紋采集相關規(guī)范，規(guī)定了活體指紋圖像采集、拼接應用技術要求和規(guī)范；2008年公安部又頒布了《指紋數(shù)據(jù)代碼》共49項標準；2010年公安部再次對指紋部分標準進行修訂。這些標準的相繼出臺為我國指紋自動識別系統(tǒng)建設、活體指紋采集應用以及指紋查詢比對工作順利開展提供了強有力的行業(yè)規(guī)范和技術支持[4]。

2.1 現(xiàn)有指紋自動識別系統(tǒng)標準

2.1.1 指紋自動識別系統(tǒng)標準分類

根據(jù)我國公安信息化資源規(guī)劃的內(nèi)容和要求，我國現(xiàn)有指紋自動識別系統(tǒng)標準分為6大類11個小類56個標準。分為基礎類、數(shù)據(jù)資源類、服務類資源、業(yè)務類、指標類、掌紋類等多個子標準。其中基礎類標準分為術語、指紋特征規(guī)范；數(shù)據(jù)資源類標準分為指紋數(shù)據(jù)分類與編碼、指紋數(shù)據(jù)標準；服務資源類標準分為指紋應用類標準、指紋數(shù)據(jù)交換標準、指紋數(shù)據(jù)操作類標準；業(yè)務類標準分為指紋采集類標準、指紋數(shù)據(jù)存儲類標準；指標類標準分為指紋采集技術指標標準；掌紋類標準分為掌紋圖像轉換的技術條件[5]。

主要的標準名錄包括GA/T 162《指紋自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換工程規(guī)范》、GA/T 625-2006《活體指紋圖像采集技術規(guī)范》、GA/T 626-2006《活體指紋圖像采集、拼接應用程序接口規(guī)范》、GA 773—2008《指紋自動識別系統(tǒng)術語》、GA 774—2008《指紋特征規(guī)范》、GA 777—2008《指紋數(shù)據(jù)代碼》、GA 778—2008《十指指紋文字數(shù)據(jù)項規(guī)范》、GA 779—2008《現(xiàn)場指紋文字數(shù)據(jù)項規(guī)范》、GA 780—2008《指紋比中數(shù)據(jù)項規(guī)范》、GA 781—2008《被比中指紋人員到案情況數(shù)據(jù)項規(guī)范》、GA 782—2008《指紋信息應用交換接口規(guī)范》、GA 782—2008《指紋信息應用交換接口規(guī)范》、GA 426—2008《指紋數(shù)據(jù)交換格式》。這一系列標準體系的建立，為指紋識別技術提供了發(fā)展空間，有效促進了指紋信息技術的變革[6]。

2.1.2 指紋自動識別系統(tǒng)標準特點

⑴ 可操作性

為解決指紋數(shù)據(jù)的繼承與共享等問題，增加指紋數(shù)據(jù)標準12個，在原有標準基礎上，修訂指紋數(shù)據(jù)交換內(nèi)容、交換格式等標準，規(guī)范交換數(shù)據(jù)字段與屬性等，增加了指紋系統(tǒng)與協(xié)查平臺間數(shù)據(jù)操作類標準，如數(shù)據(jù)交換接口模型、數(shù)據(jù)交換接口和數(shù)據(jù)狀態(tài)交換接口，統(tǒng)一了指紋圖像壓縮與復現(xiàn)算法、指紋系統(tǒng)與協(xié)查平臺數(shù)據(jù)交換接口、指紋系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換文件格式等。在保證原有指紋數(shù)據(jù)資源的重復使用基礎上，規(guī)范指紋新數(shù)據(jù)格式，指紋數(shù)據(jù)的繼承、共享、應用和發(fā)展，制定了指紋交換數(shù)據(jù)、指紋接口等系列標準，在現(xiàn)階段規(guī)范指紋自動識別系統(tǒng)與指紋協(xié)查信息管理平臺之間的數(shù)據(jù)交換，并最終發(fā)展成為異構指紋自動識別系統(tǒng)之間的聯(lián)查、直查，為指紋系統(tǒng)與協(xié)查平臺之間數(shù)據(jù)交換與共享提供技術支撐，提升了全國指紋跨省協(xié)查自動化水平。

⑵ 可擴展性

針對原有標準存在著部分定義模糊、條款零亂、界定歧義、層次不清等情況，將術語和指紋特征規(guī)范作為基礎類標準加以描述和定義，避免引用條款、范圍和界定上的歧義，對指紋特征、指紋業(yè)務和技術指標等重新規(guī)范制定，形成指紋方向、紋型、中心、三角、細節(jié)特征、坐標系、數(shù)線和模糊區(qū)等8個指紋特征標準，采集、存儲等一批業(yè)務指標類標準，為指紋信息技術發(fā)展提供了基礎、空間和框架。目前制定的標準只是整個指紋標準體系的一部分，后續(xù)還有指標類標準，將進一步地規(guī)范指紋自動識別系統(tǒng)，但不會限制指紋識別技術的發(fā)展[7]。

2.2 當前標準存在的問題

現(xiàn)有指紋自動識別系統(tǒng)標準已不能適應當前日益增長的需求，凸顯出以下幾方面的問題。

一是現(xiàn)行標準雖然對指紋自動識別系統(tǒng)標準化體系形成一定支撐，但由于未從總體工作要求上進行梳理、分析、總結，未按照層次、順序等邏輯關系進行有效組織，因此，標準仍然不完整，且較為凌亂，未能真正成為一個健全體系。同時，由于我國地區(qū)之間差異較大，東部沿海發(fā)達地區(qū)與中西部內(nèi)陸欠發(fā)達地區(qū)對標準化認知不同，造成區(qū)域性應用格局和工作思路的差別，很難制定一套全國通用的標準化體系。

二是現(xiàn)行標準中部分內(nèi)容可操作性較弱。目前國內(nèi)所有指紋自動識別系統(tǒng)均采用基于指紋特征比對算法，而各廠商提供的比對技術路線各不相同，對各種特征依賴程度和利用程度也各不相同。由于算法的實現(xiàn)方式不同，導致對各家系統(tǒng)的比對精度、比對速度等不盡相同，無法形成一致的考量指標。如指紋中心的坐標和方向、三角的坐標和方向、細節(jié)特征坐標方向的定義不同、指紋圖像的壓縮和復現(xiàn)格式都沒有統(tǒng)一標準，不同指紋自動識別系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

三是我國現(xiàn)有指紋自動識別系統(tǒng)標準的制定是為了指紋資源共享和指紋協(xié)查比對工作需要，標準的適用范圍主要在公安行業(yè)內(nèi)部，并多數(shù)在公安刑偵部門。而實際指紋自動識別系統(tǒng)應用領域已延伸到民用領域的多個行業(yè)和部門，現(xiàn)有標準遠遠不能滿足指紋信息技術實際發(fā)展的需要。例如保安人員管理、出入境管理、二代身份證制作、駕駛員培訓等部門已經(jīng)廣泛采用指紋管理方式，銀行部門也提出指紋銀行卡、銀聯(lián)采用指紋識別等需求，這些新的業(yè)務需要指紋采集設備進行采集，而由于缺乏此類標準，制約了大量社會資源信息的有效采集和利用。

四是當前制修訂的指紋自動識別系統(tǒng)標準以系統(tǒng)建設方面的標準為主，主要包括數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)交換、接口規(guī)范、圖像壓縮和復現(xiàn)方面的標準，在系統(tǒng)應用和評價方面標準基本上為空白。例如指紋正查、倒查、串查比對精度的評判，查重比對漏查率和錯查率的權衡，系統(tǒng)應用效果客觀評價等，均沒有統(tǒng)一標準。而用戶在選擇和建設指紋自動識別系統(tǒng)時，往往更多考慮系統(tǒng)是否能夠有效應用，由于缺少相關規(guī)范和標準，用戶在系統(tǒng)選型時缺乏有力依據(jù)和指標，難以對系統(tǒng)效用進行客觀、科學的衡量和評測。

五是標準中部分數(shù)據(jù)規(guī)范已不適應現(xiàn)實需要?，F(xiàn)行的標準大部分是從2000年左右陸續(xù)制修訂的，隨著指紋信息技術快速發(fā)展，指紋自動識別系統(tǒng)已由最初的指紋圖像比對應用，發(fā)展為指紋信息技術綜合應用，大量與指紋所關聯(lián)的人、事、物信息在實際應用中作用越來越明顯，而現(xiàn)行標準中數(shù)據(jù)規(guī)范標準大多是指紋圖像標準，文字信息、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)交換標準較少。例如十指指紋文字數(shù)據(jù)項規(guī)范中，對于人員的出生地、口音、籍貫、年齡、文化程度等關鍵信息均未體現(xiàn)，這些標準的匱乏讓使用者不能針對文字信息開展信息查詢、檢索、分析。

六是目前制定的標準中對于指紋圖像數(shù)據(jù)質量沒有給出明確規(guī)范和標準，只作了原則性要求。根據(jù)以往經(jīng)驗按照約定俗成采用人工復核方式進行質量控制，缺乏一套完整質量控制機制。而指紋信息的采集工作涉及各行各業(yè)，操作實施水平參差不齊，指紋圖像數(shù)據(jù)的好壞無法通過系統(tǒng)進行自動評價，造成絕大多數(shù)省份指紋圖像質量偏低，重復采集現(xiàn)象十分突出，指紋信息重卡率高，不利于信息分類管理，更不利于后期比對應用工作的開展。

3 指紋自動識別系統(tǒng)標準化工作展望[8]

盡管我國指紋自動識別系統(tǒng)標準化建設工作取得了一定成績，但也反映出了一些亟待解決問題，基于對當前發(fā)展現(xiàn)狀的分析，我們展望指紋自動識別系統(tǒng)標準化工作。

一是在保證與國際性組織和發(fā)達國家現(xiàn)有標準接軌的前提下，兼顧我國指紋信息技術發(fā)展國情，制定定義性、統(tǒng)一性、代碼編制等嚴格一致的，適用于內(nèi)容的嚴格標準體系；同時制定適用于技術性、可發(fā)展性的，不妨礙技術發(fā)展，不限制使用，不影響信息的共享和數(shù)據(jù)交換的，向下兼容性的，具有一定前瞻性的基本標準體系。

二是定期對指紋自動識別系統(tǒng)標準進行修訂和調(diào)整。由于指紋自動識別系統(tǒng)包含指紋圖像、特征、案件、人員、管理數(shù)據(jù)和廠家信息等多種信息資料，隨著大數(shù)據(jù)時代的信息發(fā)展，應結合當前工作需要，對現(xiàn)有標準進行適時的修訂和完善，維持標準的科學性、可持續(xù)性和延展性。同時還應建立和完善相應的法規(guī)和管理制度，確保標準的可執(zhí)行性和統(tǒng)一性，保證標準的順利宣貫和執(zhí)行。

三是加強指紋自動識別系統(tǒng)應用和評價方面標準的制定，充分考慮各級應用功能、比對模式、任務分配、系統(tǒng)管理等系統(tǒng)應用標準；同時制定指紋自動識別系統(tǒng)測試評價標準，指導各地的系統(tǒng)測試和系統(tǒng)效益/效用評估工作。評價時明確管理與服務并重的原則，在強化管理的同時，體現(xiàn)信息服務的及時性、準確性、鮮活性，提升服務質量和水平。

四是對于指紋信息技術在民用領域旺盛的應用需求，為促進我國指紋自動識別系統(tǒng)技術健康發(fā)展，制定有約束力的、適用于全國的指紋技術標準。同時制定相關的法規(guī)和管理制度，嚴格界定應用范圍，保證各種民用指紋數(shù)據(jù)和警用指紋數(shù)據(jù)信息在共享應用的同時，有效保護公民的人身權利不受侵犯。

4 結論

指紋自動識別系統(tǒng)標準化建設的過去、現(xiàn)在和將來都與我國標準化體系建設息息相關，我們必須嚴格按照國家標準化發(fā)展的戰(zhàn)略總體要求，結合指紋信息應用工作實際，建立與新時期指紋信息工作相適應的標準化體系。通過標準化建設使其在國家安全（出入境登記、邊境通關等）、社會公共安全（民主選舉、勞務輸入輸出、信用評價、特種行業(yè)許可、安全保衛(wèi)、密碼安全、背景審查、身份核查等）、內(nèi)部安全管理（門禁控制、信息安全、考勤管理、檔案保密、物品管理）等各個領域發(fā)揮越來越重要的作用[9]。新標準的制修訂過程中，我們應著力解決與國際接軌、規(guī)范法規(guī)和管理相關制度，完善應用和評價標準，滿足民用領域的應用需求等問題。通過持續(xù)不斷的理論研究和實戰(zhàn)檢驗，逐步構建符合公安工作特點和公安業(yè)務需求的指紋自動識別系統(tǒng)標準化體系。

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