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1 指紋識別的原理和方法
1.1 指紋的特征與分類
指紋識別學是一門古老的學科，它是基于人體指紋特征的相對穩定與唯一這一統計學結果發展起來的。實際應用中，根據需求的不同，可以將人體的指紋特征分為：永久性特征、非永久性特征和生命特征[5]。
永久性特征包括細節特征(中心點、三角點、端點、叉點、橋接點等)和輔助特征(紋型、紋密度、紋曲率等元素)，在人的一生中永不會改變，在手指前端的典型區域中最為明顯，分布也最均勻[1]。細節特征是實現指紋精確比對的基礎，而紋形特征、紋理特征等則是指紋分類及檢索的重要依據。人類指紋的紋形特征根據其形態的不同通常可以分為“弓型、箕型、斗型”三大類型，以及“孤形、帳形、正箕形、反箕形、環形、螺形、囊形、雙箕形和雜形”等9種形態[1]。紋理特征則是由平均紋密度、紋密度分布、平均紋曲率、紋曲率分布等紋理參數構成。紋理特征多用于計算機指紋識別算法的多維分類及檢索。
非永久性特征由孤立點、短線、褶皺、疤痕以及由此造成的斷點、叉點等元素構成的指紋特征，這類指紋有可能產生、愈合、發展甚至消失[1]。
指紋的生命特征與被測對象的生命存在與否密切相關。但它與人體生命現象的關系和規律仍有待進一步認識。目前它已經成為現代民用指紋識別應用中越來越受關注的熱點之一。
1.2 指紋識別的原理和方法
指紋識別技術主要涉及四個功能：讀取指紋圖像、提取特征、保存數據和比對。通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像，然后要對原始圖像進行初步的處理，使之更清晰，再通過指紋辨識軟件建立指紋的特征數據。軟件從指紋上找到被稱為“節點”(minutiae)的數據點，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70個節點，所以這種方法會產生大約490個數據。這些數據，通常稱為模板。通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結果[5-6]。采集設備(即取像設備)分成幾類：光學、半導體傳感器和其他。
感應或讀取指紋有多種不同方式，其中電容式傳感技術的基本原理是，它根據活體手指--請注意"活體"一詞--表層上的電阻變化傳導指紋圖像。皮膚的表皮層，包括手指的表皮層的細胞是非活體的。剝掉非活體細胞的表皮層可以看到第一層活體皮膚細胞，這些皮膚細胞具有一定量電阻。它們還在皮膚表層上組成特定形狀--常見的指紋嵴線和溝。細胞中的特定電學品質與細胞的排列方式這二者的結合使得皮膚表面的電阻能夠被測量到且其變化唯一。這就是電容式讀取器的工作方式--它首先讀取手指活體表皮的電阻變化，然后傳導顯示這些變化的手指圖。該圖看起來就像警察展示的標準指紋圖像。電阻變化圖稱作指紋圖像。產生指紋圖像后會對其進行保存，或將其與另一個指紋圖像進行比較，以確定它們是否相同。
電容式傳感器技術在指紋界中占有主導地位;其它所有指紋識別技術均為技術跟隨者。該技術還非常成熟、穩定可靠，并且是當今市場中價格相對最低廉的指紋傳感技術之一。
指紋識別器原理：指紋識別器是一種利用指紋采集頭及其配套軟件結合起來的為加強個人電腦加密程度的高科技安全產品。使用其配套的應用軟件，可以實施開機保密、屏幕保護保密及文件、目錄保密。在需要解密的場合，只要將使用者的手指放在指紋窗上即可。目前市場上有兩種固態指紋傳感器：第一種是單次觸摸型傳感器，要求手指在指紋采集區進行可靠的觸摸；第二種則需要用手指在傳感器表面擦過，傳感器會采集一套特定的數據，然后進行快速分析和認證。這兩類指紋傳感器將得到越來越廣泛的應用。
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