指紋識(shí)別技術(shù)

1、指紋識(shí)別技術(shù)指紋識(shí)別技術(shù)2Presentation Title目錄目錄u發(fā)展背景發(fā)展背景u指指紋識(shí)別紋識(shí)別技技術(shù)術(shù)u指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用u發(fā)發(fā)展趨勢(shì)展趨勢(shì)3Presentation Title發(fā)發(fā)展背景展背景u每個(gè)人(包括指紋在內(nèi))皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說，指紋是唯一的，并且終生不變。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們就可以把一個(gè)人同他的指紋相對(duì)應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。這就是指紋識(shí)別技術(shù)。 u在經(jīng)歷了近10年緩慢的自然增長(zhǎng)后，指紋識(shí)別技術(shù)即將迎來一個(gè)跳躍性發(fā)展的黃金時(shí)期。專家保守估計(jì)，未來5年，我國(guó)將有近百億元的市

2、場(chǎng)等待著企業(yè)去開拓。指紋識(shí)別技術(shù)的巨大市場(chǎng)前景，將對(duì)國(guó)內(nèi)外眾多產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。4Presentation Title指紋識(shí)別技術(shù)指紋識(shí)別技術(shù)u指紋識(shí)別技術(shù)主要涉及指紋圖像采集、圖像預(yù)處理、特征提取、特征值匹配等過程。指紋圖像采集指紋圖像采集指紋圖像預(yù)處理指紋圖像預(yù)處理特特征值提取征值提取特特征匹配征匹配5Presentation Title指紋圖像采集指紋圖像采集u早期的指紋圖像采集主要運(yùn)用油墨按印等物理方式,如果油墨及紙張質(zhì)量有問題,或按壓壓力不均,按壓位置、方向差異,手指損傷、變形等,都會(huì)導(dǎo)致采集的指紋圖像質(zhì)量不理想。u隨著指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)傳感器、半導(dǎo)體傳感器、超聲波傳感器、射

3、頻RF傳感器的出現(xiàn)對(duì)獲取高質(zhì)量指紋圖像提供了良好的技術(shù)保障,具有很好實(shí)用價(jià)值。同時(shí),更先進(jìn)的指紋圖像傳感器亦在研發(fā),目的是獲得足夠的指紋細(xì)節(jié),并使指紋圖像達(dá)到較高分辨力,提高指紋識(shí)別準(zhǔn)確性、可靠性。6Presentation Title指紋圖像采指紋圖像采集集指紋傳感器的分類指紋傳感器的分類u指紋傳感器按傳感原理，即指紋成像原理和技術(shù)，分為光學(xué)指紋傳感器、半導(dǎo)體電容傳感器、半導(dǎo)體熱敏傳感器、半導(dǎo)體壓感傳感器、超聲波傳感器和射頻RF傳感器等。u目前指紋傳感器只要分為三類，同時(shí)也是較為常見的指紋傳感器：光學(xué)指紋傳感器半導(dǎo)體指紋傳感器射頻式傳感器7Presentation Title指紋圖像采指紋圖

4、像采集集光學(xué)指紋傳感器光學(xué)指紋傳感器光學(xué)指紋傳感器：利用光的折射和反射原理，當(dāng)光源照到按有手指的玻璃棱鏡表面時(shí),入射光經(jīng)玻璃射到指紋紋谷后,在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射,反射回CCD 的光強(qiáng)損失很少.而射向指紋紋脊的光線不發(fā)生全反射,被紋脊與玻璃的接觸面吸收或者發(fā)生漫反射, 這樣反射回CCD 的光強(qiáng)就大大減弱, 因此紋谷和紋脊的不同反射光強(qiáng)由CCD 獲得并轉(zhuǎn)換為灰度圖像。8Presentation Title指紋圖像采指紋圖像采集集優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：光學(xué)指紋傳感器技術(shù)發(fā)展比較早，技術(shù)相對(duì)成熟；成像質(zhì)量好、穩(wěn)定性高、不易損壞、成本低；缺缺點(diǎn)：點(diǎn)：用塑膠制成的假手指，能夠在光學(xué)傳感器上得到與真手指非常相

5、近的指紋圖像；體積較大：不適用于便攜設(shè)備上的應(yīng)用；長(zhǎng)期效果不好，手指在臺(tái)板上留下潛在指印降低了指紋圖像的質(zhì)量。另外臺(tái)板上的涂層和CCD陣列隨著時(shí)間的推移會(huì)有損耗，精確度會(huì)降低。 9Presentation Title指紋圖像采指紋圖像采集集半導(dǎo)體指紋傳感器半導(dǎo)體指紋傳感器u半導(dǎo)體指紋傳感器：這類傳感器，無論是電容式或是電感式，其原理類似，在一塊集成有成千上萬半導(dǎo)體器件的“平板”上，手指貼在其上與其構(gòu)成了電容（電感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸點(diǎn)處和凹點(diǎn)處接觸平板的實(shí)際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數(shù)值也就不一樣，設(shè)備根據(jù)這個(gè)原理將采集到的不同的數(shù)值匯總，就完成了指紋的采集。10Pre

6、sentation Title指紋圖像采指紋圖像采集集半導(dǎo)體傳感器分類半導(dǎo)體傳感器分類單觸型傳感器：要求手指在指紋采集區(qū)進(jìn)行可靠的觸摸;特點(diǎn)：可迅速地采集最大的指紋或拇指指紋。易于使用，并可將整個(gè)指紋圖像進(jìn)行快速傳輸。劃擦型傳感器：需要用手指在傳感器表面擦過，傳感器會(huì)采集一套特定的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行快速分析和認(rèn)證。特點(diǎn)：尺寸小，成本低。11Presentation Title指紋圖像采指紋圖像采集集半導(dǎo)體傳感器優(yōu)缺點(diǎn)半導(dǎo)體傳感器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低；體積小；識(shí)別率高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：易受靜電影響,使傳感器無法采集到圖像,甚至本身也會(huì)被損壞;手指汗液鹽分或其他污物,以及手指磨損等均會(huì)造成圖像采集困難

7、,其耐磨性亦不及玻璃;大面積制造成本較高,故取像區(qū)域較小。12Presentation Title指紋圖像采集指紋圖像采集射射頻式傳感器頻式傳感器射頻式傳感器是在電容式傳感器的基礎(chǔ)上擴(kuò)展的，它是利用手指本身作為控制板，以及作為介質(zhì)。將手指放在傳感器區(qū)域的周圍，通過手指產(chǎn)生一個(gè)很低的射頻信號(hào)。然后傳感器檢測(cè)信號(hào)。信號(hào)的擴(kuò)散是根據(jù)指紋的山谷和山脊；傳感器陣列計(jì)算出擴(kuò)散來形成指紋的結(jié)構(gòu)。然后就可以動(dòng)態(tài)優(yōu)化射頻信號(hào)頻率和水平，來獲得最佳的指紋圖像。13Presentation Title指紋圖像采集指紋圖像采集產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)品特點(diǎn): :能夠靈活適應(yīng)當(dāng)時(shí)的手指條件,無論是干手指、濕手指、淺紋理指紋、老年手指

8、等等都有很高的識(shí)別率；能夠自動(dòng)結(jié)束圖像采集，而且圖像質(zhì)量越來越好；防偽指紋能力強(qiáng)，指紋敏感器的識(shí)別原理只對(duì)人的真皮皮膚有反應(yīng)，從根本上杜絕了人造指紋的問題；抗靜電能力強(qiáng)：在干懆容易起靜電地區(qū)很適合；寬溫區(qū)：適合特別寒冷或特別酷熱的地區(qū)；超薄體積：能嵌入到各種終端產(chǎn)品中 。14Presentation Title指紋圖像預(yù)處理指紋圖像預(yù)處理u在指紋自動(dòng)識(shí)別過程中, 輸入的指紋圖像由于各種原因的影響, 是一幅含噪音較多的灰度圖象,這些噪聲對(duì)指紋特征信息的提取造成一定的影響，甚至?xí)a(chǎn)生許多偽特征點(diǎn)。預(yù)處理的目的就是去除圖象中的噪音, 把它變成一幅清晰的點(diǎn)線圖, 便于提取正確的指紋特征。預(yù)處理主要包括

9、圖像分割、圖像增強(qiáng)、二值化和細(xì)化四部分。圖像分割圖像分割圖像增強(qiáng)圖像增強(qiáng)二值化二值化細(xì)化細(xì)化15Presentation Title指紋圖像預(yù)處理指紋圖像預(yù)處理圖像分割是將要處理的有效圖像部分從整個(gè)指紋圖像中分離出來，這樣一方面減少了后續(xù)處理的步驟的數(shù)據(jù)量，另一方面也避免了因?yàn)椴糠謭D像區(qū)域不可靠而導(dǎo)致偽特征的產(chǎn)生。圖像增強(qiáng)包括兩個(gè)部分，首先對(duì)原始圖像上模糊但有可能恢復(fù)的部分進(jìn)行增強(qiáng)，然后再對(duì)整幅圖像濾波，消除指紋脊線間的斷裂和粘連。 原始圖像 增強(qiáng)后圖像16Presentation Title指紋圖指紋圖像像預(yù)預(yù)處處理理圖像二值化是提取經(jīng)增強(qiáng)處理的指紋圖像的脊線，用”1”表示脊線上的點(diǎn)，”0”

10、表示背景和谷線，從而把原始灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像。 圖像細(xì)化是進(jìn)一步把二值指紋脊線細(xì)化為單像素寬度的骨架線，這是為了方便以后的特征提取。細(xì)化后的圖像 原始圖像 原始圖像二值化后的圖像17Presentation Title特征值提取特征值提取全局全局特特征征全局特征描述了指紋的總體結(jié)構(gòu)，主要包括指紋的紋形和模式區(qū)。指紋的紋形主要分為環(huán)形、弓形、螺旋形三種基本類型。模式區(qū)包含中心點(diǎn)、三角點(diǎn)、和紋線數(shù)。此種分法只用在分類檢索方面，以減少數(shù)據(jù)庫的搜索空間。局部局部特征特征兩枚指紋經(jīng)常會(huì)具有相同的總體特征，但它們的局部特征（特征點(diǎn)）卻不可能完全相同。局部特征即指紋上細(xì)節(jié)點(diǎn)的特征,。典型的細(xì)節(jié)點(diǎn)分為分叉

11、點(diǎn)，終結(jié)點(diǎn)，還有孤立點(diǎn)、環(huán)、島、毛刺、橋等。另一類重要特征是奇異點(diǎn)，包括中心點(diǎn)和三角點(diǎn)。18Presentation Title特征值提取特征值提取特征值提取特征值提取u二值化細(xì)化后的圖像對(duì)于圖像的特征提取非常有利。特征提取的任務(wù)是通過算法檢測(cè)指紋圖像中特征點(diǎn)的數(shù)量及每個(gè)特征點(diǎn)的類型、位置和所在區(qū)域的紋線方向。特征提取的結(jié)果一般保存為特征模板，它包括終結(jié)點(diǎn)或分叉點(diǎn)類型、坐標(biāo)及方向信息。u一般的指紋圖像提取的特征點(diǎn)在10100個(gè)之間，大多數(shù)文獻(xiàn)均認(rèn)為至少應(yīng)該有12個(gè)特征點(diǎn)才能進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。指紋細(xì)化圖像指紋圖像特征點(diǎn)19Presentation Title指紋匹配指紋匹配u應(yīng)用系統(tǒng)利用指紋識(shí)別技術(shù)

12、可以分為2類,即驗(yàn)證和辨識(shí)。u驗(yàn)證就是通過把現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋與己經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對(duì)一的比對(duì),來確認(rèn)身份的過程。u辨識(shí)則是把現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋逐一對(duì)比,從中找出與現(xiàn)場(chǎng)指紋相匹配的指紋。20Presentation Title指紋匹配指紋匹配u在系統(tǒng)的樣本庫部分, 用指紋采集儀采集指紋, 經(jīng)過預(yù)處理后提取細(xì)節(jié)點(diǎn)特征, 存入樣本庫.u在待識(shí)別指紋圖部分, 用指紋采集儀采集指紋, 經(jīng)過預(yù)處理后提取細(xì)節(jié)點(diǎn)特征, 然后將這些細(xì)節(jié)點(diǎn)與保存在樣本庫中的模板細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配, 判斷待識(shí)別指紋與樣本庫中的模板細(xì)節(jié)點(diǎn)是否是來自同一個(gè)手指的指紋。指指紋采集紋采集指紋樣本指紋樣本庫庫指紋預(yù)處指紋預(yù)處理

13、理細(xì)節(jié)提取細(xì)節(jié)提取細(xì)節(jié)匹配細(xì)節(jié)匹配細(xì)節(jié)提取細(xì)節(jié)提取指紋預(yù)處指紋預(yù)處理理指紋采集指紋采集樣本庫部分樣本庫部分待識(shí)別指紋部分待識(shí)別指紋部分模板細(xì)節(jié)點(diǎn)模板細(xì)節(jié)點(diǎn)匹配輸出匹配輸出21Presentation Title指指紋紋識(shí)別識(shí)別技技術(shù)的應(yīng)術(shù)的應(yīng)用用手手機(jī)領(lǐng)域機(jī)領(lǐng)域如今手機(jī)成了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠?，由于使用次?shù)頻繁，反復(fù)輸入密碼也讓人感覺很不方便，有了指紋識(shí)別系統(tǒng)，只需1秒鐘就可輕松完成身份確認(rèn)，讓用戶感覺更方便快捷。22Presentation Title指指紋紋識(shí)別識(shí)別技技術(shù)的應(yīng)術(shù)的應(yīng)用用指指紋識(shí)別紋識(shí)別ATMATM把指紋識(shí)別技術(shù)同IC卡結(jié)合起來，是目前最有前景的一個(gè)方向之一。該技術(shù)

14、把卡的主人的指紋（加密后）存儲(chǔ)在IC卡上，并在IC卡的讀卡機(jī)上加裝指紋識(shí)別系統(tǒng)，當(dāng)讀卡機(jī)閱讀卡上的信息時(shí)，一并讀入持卡者的指紋，通過比對(duì)就可以確認(rèn)持卡者的是否卡的真正主人，從而進(jìn)行下一步的交易。目前ATM提款機(jī)加裝指紋識(shí)別功能在美國(guó)已經(jīng)開始使用。持卡人可以取消密碼 (避免老人和孩子記憶密碼的困難)或者仍舊保留密碼。23Presentation Title指指紋紋識(shí)別識(shí)別技技術(shù)的應(yīng)術(shù)的應(yīng)用用u指紋考勤系統(tǒng)指紋考勤系統(tǒng)在很多企業(yè)中往往需要進(jìn)行考勤，傳統(tǒng)的考勤方式基本上有兩種，一種是卡片形式的，另一種是IC卡形式,但這兩種考勤方式都無法杜絕代人打卡的現(xiàn)象，使考勤失去了意義。如果利用指紋來作為個(gè)人身份的標(biāo)識(shí)，以此來進(jìn)行考勤，則可以很好地避免代人打卡這種現(xiàn)象.24Presentation Title指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用u指紋門禁系統(tǒng)指紋門禁系統(tǒng)在居民樓、智能大廈和賓館中往往需要門禁系統(tǒng)來限制沒有權(quán)限的人進(jìn)入。如果采用傳統(tǒng)的鑰匙鎖的方式，一些人只在一段時(shí)間內(nèi)有權(quán)限，這樣鑰匙很容易被人復(fù)制，并且攜帶也不方便，還容易丟失，這都給用戶帶來了一些額外的負(fù)擔(dān)。 如果采用指紋門禁系統(tǒng)，