天天要聞：計(jì)算機(jī)指紋識(shí)別的原理是什么？指紋識(shí)別原理和過(guò)程

指紋識(shí)別概念

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指紋識(shí)別是生物識(shí)別的一種。不過(guò)其所分析的對(duì)象是指紋特征。指紋特征是最早被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的，所以指紋識(shí)別的歷史較之其它識(shí)別技術(shù)要悠久的多。出現(xiàn)自動(dòng)化的指紋識(shí)別系統(tǒng)到現(xiàn)在，目前的指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)逐漸深入到人們的生活和工作中。

指紋識(shí)別的原理和過(guò)程

指紋識(shí)別技術(shù)的原理和其它生物識(shí)別技術(shù)的原理相似。它是利用人體的指紋特征對(duì)個(gè)體身份進(jìn)行區(qū)分和鑒定。在所有的生物識(shí)別技術(shù)中指紋識(shí)別技術(shù)是目前最為成熟，也被應(yīng)用最廣的生物識(shí)別技術(shù)。這主要因?yàn)橹讣y采用的過(guò)程對(duì)人們來(lái)講非常簡(jiǎn)單，指紋識(shí)別的準(zhǔn)確率高的原因。在所有的生物識(shí)別技術(shù)中，其理論準(zhǔn)確率僅次于虹膜識(shí)別技術(shù)，為百萬(wàn)分之一。

嚴(yán)格來(lái)講，指紋識(shí)別的原理包括指紋采集原理、指紋特征提取原理和指紋特征匹配原理三大部分。指紋采集原理主要是根據(jù)指紋的幾何特性或生理特性，通過(guò)各種傳感技術(shù)把指紋表現(xiàn)出來(lái)，形成數(shù)字化表示的指紋圖案。

由于指紋的嵴和峪的幾何特征不同，主要表現(xiàn)為嵴是突起的，峪是凹下的，所以在接觸到光線時(shí)，其反射光的強(qiáng)度也就不同。在接觸到平面時(shí)，其在平面上形成的壓力也就不同。另一方面，由于指紋的嵴和峪的生理特征不同，主要表現(xiàn)為，嵴和峪的溫度不同，其導(dǎo)電性也不同，其對(duì)波長(zhǎng)的反饋也就不同。通過(guò)這些幾何的、生理的特性的不同，把人的指紋采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中形成指紋圖像。

指紋特征分析的原理是對(duì)指紋圖案的整體特征和細(xì)節(jié)特征進(jìn)行提取、鑒別的原理。其分析的對(duì)象包括紋形特征和特征點(diǎn)的分布、類型，以及一組或多組特征點(diǎn)之間的平面幾何關(guān)系。特征點(diǎn)的平面幾何關(guān)系表現(xiàn)為某兩個(gè)特征點(diǎn)之間的距離等，或者某三個(gè)或更多特征點(diǎn)之間組成的多邊形的幾何特性。不論是特征點(diǎn)的單體特征，還是特征點(diǎn)的組合特征，都是指紋特征的組成部分。把這些指紋特征用數(shù)字模板的形式表示出來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)指紋特征分析的過(guò)程。

指紋特征值匹配原理是對(duì)指紋圖案的整體特征和細(xì)節(jié)特征按模式識(shí)別的原理進(jìn)行比對(duì)匹配。匹配是在已注冊(cè)的指紋和當(dāng)前待驗(yàn)證的指紋之間進(jìn)行的。匹配運(yùn)算不是對(duì)兩個(gè)指紋圖像進(jìn)行比較，而是對(duì)已形成數(shù)字模板的指紋特征值進(jìn)行匹配。指紋特征值匹配從整體特征和局部特征兩個(gè)方面進(jìn)行。整體特征的匹配包括對(duì)指紋紋形的分類和判斷，指嵴密度的判斷等。局部匹配包括每個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的類型匹配、坐標(biāo)匹配、質(zhì)量匹配、方向匹配等，甚至還包括由一組特征值之間形成的拓?fù)潢P(guān)系的匹配。

匹配的時(shí)候并不需要把當(dāng)前指紋圖像中的所有的特征值進(jìn)行匹配。實(shí)際上根據(jù)科學(xué)證明，只需要匹配8個(gè)或以上的特征點(diǎn)就可以區(qū)分出兩個(gè)手指來(lái)。另一方面匹配過(guò)程是多維匹配的過(guò)程。即要對(duì)整體特征進(jìn)行匹配，又要對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行匹配時(shí)，還需要對(duì)它分不同的維度進(jìn)行比對(duì)。最后需把所有的特征點(diǎn)的匹配結(jié)果綜合起來(lái)，根據(jù)事先定義的判定模式和判定標(biāo)準(zhǔn)，判定是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值。綜合判定的過(guò)程，可以看作是對(duì)各個(gè)匹配點(diǎn)的相似度進(jìn)行類似加權(quán)求和的過(guò)程。對(duì)指紋進(jìn)行判定就像一個(gè)人去識(shí)別另一個(gè)人，會(huì)從身高、胖瘦、臉形、發(fā)型、著裝風(fēng)格等各個(gè)方面做出綜合判別。

指紋識(shí)別的過(guò)程，包括兩個(gè)子過(guò)程4個(gè)階段點(diǎn)。兩個(gè)子過(guò)程是指紋注冊(cè)過(guò)程和指紋識(shí)別過(guò)程。指紋注冊(cè)過(guò)程包括四個(gè)階段，分別是指紋采集、指紋圖像處理、指紋特征值提取及建立指紋模板庫(kù)。指紋識(shí)別的過(guò)程也經(jīng)過(guò)四個(gè)階段，分別是指紋采集、指紋圖像處理、指紋特征值提取和指紋特征值匹配。指紋圖像處理在兩個(gè)子過(guò)程中是相同的。但指紋采集和指紋特征值提取，雖然名稱相同，但內(nèi)部算法流程是有區(qū)分的。在指紋注冊(cè)過(guò)程中的指紋采集，其采集次數(shù)要多。并且其特征值提取環(huán)節(jié)的算法也多一些對(duì)特征點(diǎn)的歸納處理步驟。

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