指纹识别“指码开门”之道

指纹是人类手指末端指腹表皮上凹凸不平的纹路。这些纹路的存在,不仅增大了皮肤表面的摩擦力,使我们能够用手抓起重物,而且增强了指尖的触感,使我们对物体的材质、温度等更敏锐。指纹在胎儿时期就已经形成,并且此后基本保持不变。科学界一般认为,指纹的形成不仅受到遗传因素的影响,也被胎儿时期在母体里受到的各种随机的受力决定了指纹的唯一性。科学统计也同样表明,即使存在血缘和遗传关系的两个人,比如双胞胎,他们的指纹并没有比随机两人的指纹表现出明显更高的相关性。通常我们将指纹中突起的纹路称为脊线,而将指纹的整体纹路称为脊线模式。由于每个手指指纹的脊线模式唯一且不会改变,因此可以将指纹作为每个人身份的标志,用于身份的鉴别。

指纹识别最初是通过专家手工比对指纹的脊线模式、结构、特征等来实现的。从20世纪60年代开始,随着计算机技术的发展,指纹识别技术也逐渐步入自动识别阶段,形成了自动指纹识别系统。

指纹采集可以通过多种技术实现。传统通过油墨按压在纸上再扫描进计算机的采集方式,目前仍在一些政府或执法机构使用。而现代化的指纹采集设备可以通过传感器直接从指尖获取数字指纹图像。

指纹特征是进行指纹识别的重要依据。指纹特征通常分为三个等级。一级特征又称为全局特征,主要有奇异点(包括中心点和三角点两种)和类型特征等;二级特征主要是指纹细节点,如分叉点和末梢点;三级特征则包含了脊线的维度属性,如脊线形状、边缘轮廓、伤疤和汗孔等。二级特征和三级特征都可以用于指纹识别,其中二级特征的使用已经较为成熟,是目前最常用的指纹特征;而三级特征只有在高分辨率(>=700dpi)的指纹图像上才能提取到。

指纹识别技术的优势和局限性与其他生物特征技术相比,如人脸、虹膜、语音等,指纹识别技术的应用最为广泛。

现阶段对指纹识别技术的研究主要集中在对一些重点难点问题的攻关,包括:低质量指纹图像的增强、大形变指纹图像的匹配、大数据库上的指纹分类与索引等。随着科学研究的持续进行,重点难点问题将不断被攻克,不断推出的各种成功便捷应用,将催生了广泛的应用群体,并促使指纹识别技术成为新应用方案中的首先生物特征。