指纹识别

系统

　　指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。

　　指纹图像获取：通过专门的指纹采集仪可以采集活体指纹图像。目前，指纹采集仪主要有活体光学式、电容式和压感式。对于分辨率和采集面积等技术指标，公安行业已经形成了国际和国内标准，但其他还缺少统一标准。根据采集指纹面积大体可以分为滚动捺印指纹和平面捺印指纹，公安行业普遍采用滚动捺印指纹。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。

　　指纹图像压缩：大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，以减少存储空间。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。

　　指纹图像处理：包括指纹区域检测、图像质量判断、方向图和频率估计、图像增强、指纹图像二值化和细化等。

原理

　　指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，然后要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰，再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）的数据点，即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的性特征。通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约490个数据。这些数据，通常称为模板。通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果

发展历史

　　1684年，植物形态学家Grew发表了篇研究指纹的科学论文。

　　1809年Bewick把自己的指纹作为商标。1823年解剖学家Purkije将指纹分为九类。 1880年，Faulds在《自然》杂志提倡将指纹用于识别罪犯。1891年Galton提出着名的高尔顿分类系统。之后，英国、美国、德国等的警察部门先后采用指纹鉴别法作为身份鉴定的主要方法。随着计算机和信息技术的发展，FBI和法国巴黎警察局于六十年代开始研究开发指纹自动识别系统（AFIS）用于刑事案件侦破。目前，世界各地的警察局已经广泛采用了指纹自动识别系统。九十年代，用于个人身份鉴定的自动指纹识别系统得到开发和应用。

　　发展到今天，富士通和IBM等国际品牌的笔记本电脑开始采用第二代指纹识别系统，改变以前指纹识别容易出错和不稳定的缺点。新一代的指纹系统采用了电容传感器技术，并采用了小信号来创建山脉状指纹图像的半导体设备。指纹识别器的电容传感器发出电子信号，电子信号将穿过手指的表面和死性皮肤层，而达到手指皮肤的活体层（真皮层），直接读取指纹图案，从而大大提高了系统的安全性。

指纹识别技术对比

技术应用趋势

　　随着社会发展和产业成熟，半导体市场很多领域的重心都从基础设施/局端转向用户端，访问控制(Accesscontrol)市场也是如此。访问控制市场的热点已经不再是传统的门禁、考勤、楼宇对讲、保险箱柜等，而是围绕消费者随身携带的手机、笔记本电脑、移动存储产品、智能身份证、电子银行卡、电子护照等应用。在这一股新的发展浪潮中，生物识别和NFC/RFID是两项关键驱动技术。

　　１）笔记本电脑应用点燃便携指纹识别市场

　　PC、手机和移动存储器各种电子产品已成为我们日常工作和生活的一部分，我们使用它们大量储存和传送重要的企业和个人信息，可能涉及个人隐私、银行账号信息以及公司商业机密等，保护这些信息的安全变得越来越迫切。过去常用的通过设置密码的方式来限制设备、应用和档案的存取的做法缺点明显，可能每人都有数十个各种电子产品和账号密码，要记住它们常常使人精疲力竭，而生物识别技术则是利用人体生物特征进行身份认证，使用起来非常简单方便和安全，随着技术的进步和成本降低，它们的使用也越来越普遍，最为典型的是指纹识别。

　　２） NFC电子支付和指纹识别“际会”手机应用

　　相对于PC及外设市场，手机市场无疑更具有前景，目前芯微正在和几家手机设计公司积极合作。熊从庆还透露说，芯微将会在年内推出SW6888的改进版，它仍然是一颗通用芯片，但由于对后端处理器速度要求会降低，会更适合于手机。他解释说，SW6888采集数据的速度非常快，对信号捕捉快，但缺点是占用后端处理器资源较多，新芯片会根据后端处理器的能力自动调控指纹采集数据率。他强调说：“虽然其它供应商也可以降低采集数据率，但我们是家可以做到自适应可变数据率的厂商。”

　　熊从庆表示，除了更低成本、更小体积和功耗外，未来的产品开发方向还有两方面，一是继续不断优化滑动式指纹识别传感器的软件和算法，因为相比已经非常成熟的传统光学传感器，它还是一个新技术，有新的特点；二是针对不同应用的不同要求，推出不同的产品，例如手机这种量大的产品。

　　AuthenTec也在这样做，它分别面向PC及外设、手机和传统访问控制三大应用领域推出了一系列的产品。其面向手机的产品AES1710已经被设计进一些智能手机，尤其是NFC手机，提供锁/解锁手机，保护敏感信息；授权移动商务和移动银行交易；快速启动常用应用；替代手机网站用户名和密码等功能。

　　３）身份控制和NFC手机应用结合是未来热点

　　事实上，指纹识别和电子支付两项技术正在手机应用上“风云际会”，并且互相促进。Atmel公司安全微控制器方案市场和应用总监BenoitMakowka表示：“因为NFC技术，我们看到将身份控制和手机应用结合在一起的机会。这类似于移动银行，通过NFC技术，你能够想象一些安全访问控制的应用存储在(U)SIM卡中。”

　　熊从庆介绍说，目前全球指纹手机市场主要是在日韩，自2005年推出以来，已经形成一定规模的出货量，主要驱动力是电子支付在日韩非常普遍，人们习惯用手机购买电影、地铁和公交票等，而一旦涉及电子支付，就需要更严格的身份认证，指纹识别的优势就显现出来了。

　　正是这个原因，中国手机市场对指纹识别还没有迫切需求。虽然中电通信(CECT)等少数几家本地手机厂商在今年推出了指纹手机，但是仍然显得零星。与之对应的另一面是，今年诺基亚携手中国移动在厦门进行了NFC手机支付实验，不过目前NFC手机主要还是诺基亚和摩托罗拉等海外厂商在推，目前中国本地手机厂商还没有真正开始研发，仍处于技术跟踪阶段。

　　NFC芯片和技术领导供应商NXP全球智能识别事业部执行副总裁兼总经理MarcdeJong介绍说，NFC商用手机已上市表明了将NFC技术集成到手机中的技术挑战已经解决，关键是如何带动整个生态系统，因此NXP正在和手机制造商、银行、移动运营商和服务提供商等密切合作，使整个产业链运作起来。芯微的熊从庆也表示，由于涉及立法、金融结算和身份识别等环节，手机支付在国内可能还需要一段时间，芯微一直在和合作伙伴进行技术准备。