指纹识别的研究目的意义及国内外研究现状(2)

般是基于细节点(Minutiae)实现的。目前最常用的细节点有两种：纹线端点(Rigde ending)和纹线分叉点(Ridge bifurcation)。纹线端点指纹线突然结束的点，而纹线分叉点则是纹线突然一分为二的点。这两种细节点在指纹纹线中出现的几率最大，也最稳定，易于检测，且足以描述指纹的唯一性。指纹匹配靠比较两枚指纹的细节点特征来决定指纹的唯一性。

根据指纹匹配的模式可以分为验证模式和辨识模式。根据操作过程不同可分为自动匹配和人机交互匹配；根据匹配适应性可以分为弹性匹配和刚性匹配。不同的分类不胜枚举，然而这些分类方法都难以囊括所有的指纹匹配算法，同时一些算法又可以综合多种分类的特性。

按照匹配使用的特征将指纹匹配分为以下五种，基于点模式的匹配，基于纹线的匹配，基于图的匹配，基于纹理的匹配以及多种细节特征混合的匹配方法。

指纹匹配是自动指纹识别系统(AFIS)的核心研究内容之一，它在指纹特征提取之后，是自动指纹识别的最后一步，也是非常关键的一步。指纹匹配靠比较两枚指纹的细节点、纹线或者其他局部结构特征来决定指纹的唯一性。然而，由于采集设备的不完善性、采集条件的随机性以及预处理技术的局限，使得真正特征点的缺失、伪特征点的存在和特征点定位偏差的情况普遍存在。所以，指纹匹配必然还是一种模糊匹配，且需要具备一定的弹性。

5．性能评价

为了反映当今模式识别应用的技术水平和发展状况，国际上举行了三届指纹识别竞赛。FVC各届竞赛均使用四个标准指纹库做测试，并建立了统一的性能评价标准，通过各种指标衡量指纹识别系统的性能，如EER, FMR, FNMR,FMR100, FMR1000, ZeroFNMR和ZeroFMR。其中，ERR是等错率，即拒识率和误识率相等时的拒识率或误识率。FMR是误识率，FNMR是拒识率。FMRI 00表示当FMR=1/100时的FNMR，FMR1000表示当FMR=1/1000时的FNMR，ZeroFNMR表示当FNMR=0时的FMR, ZeroFMR表示当FMR=0时的FNMR。近年来，FVC的各项标准在指纹识别算法性能的研究中已经被广泛采用。

2.3目前指纹识别的应用

经过30多年的发展，生物识别技术的产品在主流社会中开始了比较大规模

的应用，在很多国家，政府采用法律规定的方式来保证生物识别技术的应用。如在美国:911以后，三个相关法案(爱国者法案、边境签证法案、航空安全法案)都要求必须采用生物识别技术作为法律实施保证。总体上来讲，应用已经进入了以政府及应用为主的阶段。

指纹识别技术的应用非常广泛。典型的脱机应用有指纹锁，指纹保险柜、指纹考勤系统等。电子银行，自动取款机、电子商务等基于指纹识别的身份认证系统都属于指纹识别技术的联机应用。

以指纹为代表的生物特征识别技术有望在将来的公共领域和民用领域扮演更重要的角色。

3国内外指纹识别系统的发展状况

3.1指纹识别的起源

指纹身份识别是最古老的防伪技术，现在与计算机技术相结合，已成为身份识别的重要手段。对指纹的研究，最开始属于生物遗传学的研究范畴，同时也是人类学研究的课题之一。

指纹作为皮肤纹理学研究的三大对象之一，在中国的学术研究领域也有近百年的历史。中国是世界上公认最早应用指纹识别技术的国家。公元前 7000 年到 6000 年以前，在古叙利亚和中国，指纹作为身份鉴别已经开始使用。考古发现，一些粘土陶器上留有陶艺匠人清晰可见的指纹图案。

3.2 指纹识别的研究与发展历程

19 世纪初，科学研究发现了至今仍然承认的指纹的两个重要特性：没有人的指纹是完全相同的（惟一性）；指纹的样式终生不变（稳定性）。这个研究成果

使得指纹在刑事侦查中得以正式应用。

1823 年，珀金杰(J.Purkinie)首次将指纹纹形分成了 9 类； 1858 年，赫谢尔(W.Herschel)规定与官方定契约必须捺指纹；

1880 年，福尔茨(Henry Fauld)发表了指纹认证的论文，第一次科学地提出了指纹的个体性和惟一性。指纹惟一性的发现，使得指纹作为一种更为有效的鉴别方法而得到采用。

1889 年，亨利(E.R.Henry)在总结前人研究成果的基础上，提出了基于指纹细节特征识别(Minutia-Based)的理论，并提出了用指纹识别来进行确定罪犯身份的设想，从而奠定了现代指纹学的基础。直到一个多世纪后的今天，采用Minutia-Based 的指纹识别算法仍是主流。

1892 年，英国的弗朗西斯 盖尔顿(Francis Galton)对指纹进行了广泛的研究，写了《Fingerprint》一书，向世人介绍了用于单个指纹分类的细节特征，首次系统地阐述了指纹学，完善地建立了一整套指纹识别的方法，并且用于刑事侦察中对犯罪嫌疑人的甄别和鉴定。

20 世纪 60 年代，由于计算机可以有效地处理图形图像，人们开始着手研究利用计算机来处理指纹。FBI 开始了指纹的自动识别。自动指纹识别系统的研究和应用陆续在许多国家展开。

70 年代，美国政府派 Scandia Labs 调查各种生物特征识别技术，结论是指纹识别是最具潜力和准确率最高的识别技术，这一调查使得大批研发工作集中到指纹识别算法和系统集成上来。

80 年代，个人电脑和光学扫描这两项技术的革新与发展，使得它们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其它领域中得以应用。

90 年代后期，低价位取像设备的引入及其飞速发展，以及可靠的比对算法的研究发展，为个人身份识别应用的发展提供了舞台，也为指纹识别算法提出了新的挑战和要求。

最近几年，指纹识别技术从警用走向民用，从专用走向公用，逐渐成为人们关注的前沿高科技之一，已成为当前国内外学术界和商业界研究和开发的热点之一。微软公司推出了可单独操作的指纹辨认器；IBM 也开始出售附有指纹辨认器的手提电脑；韩国 LG 电子公司推出的一种手机，底座附有硅晶片，用户只

有把手指在底座抹一下才能启动手机。在我国，指纹识别技术从 2000 年以后，开始步入快速成长期。众多胸怀宏图的企业和个人，开始为这项看似神秘的前沿技术而勤耕不辍。

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