指纹识别技术在身份认证中的应用与研究

摘 要：近几年来，随着微型计算机和光电技术的快速发展，指纹图像的采集和处理逐渐成为可能，这为自动指纹识别技术的发展打下了了深厚的基础。指纹识别技术在身份认证中的应用极为重要。指纹具有随身携带、终身不变、各不相同的特点，目前已经被广泛地在许多领域，如证券、金融、公安等领域进行应用。本文首先阐述了传统身份认证与指纹技术认证的比较，其次，分析了指纹识别的原理，此外，就指纹识别在身份认证中的应用进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。

关键词：指纹识别 身份认证 应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0004-01

从目前国内外的安全密钥系统来看，安全级别最高的就应该是生物识别。而在生物识别中，价格便宜、可靠、实用、方便、不会侵犯到人生自由的应该是纹识别技术，这也是最有应用前景和最有典型代表性的一种生物识别技术。指纹具有随身携带、终身不变、各不相同的特点，目前已经被广泛地在许多领域，如证券、金融、公安等领域进行应用。我们以养老金为例，在过去常常会出现有超期领取、冒领、错领养老金的行为，造成了国家财产的巨大损失。为了有效地规范管理养老保险金，我们可以将传统领取养老金的方式进行改变，使用身份指纹认证系统。只需要领取者轻轻地将指纹捺印在指纹采集仪上，就能够在不到1秒的时间内对其身份的真实性进行自动识别。本文就指纹识别技术在身份认证中的应用与研究进行探讨。

1 传统身份认证与指纹技术认证的比较

生活中如密码+用户名的口令及信物是传统身份的鉴定方法，不过有时候身份容易被他人冒充或取代，主要是由于借助体外物，证明身份的标识物品和口令可能被盗或遗忘。这种认证方式非常不安全，其很容易被人看到和猜测，或者被黑客等手段攻破。指纹识别技术就是利用了人类指纹的唯一性这一特征，相对于传统的IC卡“ID+密码”、等传统的身份识别手段，其具有唯一性、不变性、防伪性能好、不会丢失、不会遗忘和使用方便等优点。由于它不用对图象中所有的点进行邻域的条件检测，同时对纹线也是有选择性地跟踪一些点，因此无论在细化速度或者在抗噪性方面纹线细化算法都比其它细化算法好，因而执行速度相对较快。

2 指纹识别的原理

（1）指纹特征提取。实际上就是分析指纹的图案，而后再将指纹上局部特征和总体特征的值提取出来处理，然后将这些指纹特征值构造成一个数字模板，从而完成指纹的特征分析。这些值包含各种纹形特征值和类型值、特征点的和各组特征点。

（2）指纹特征匹配。指分析比对公安机关指纹库中的指纹模板和目前正在待验证的指纹的过程。比对是结合总体特征和局部特征两个方面，按照模式识别的原理进行的，如果达到预设的阈值则为两者匹配，否则不匹配。比对数据、保存数据、提取特征、读取指纹图像是指纹识别技术的四个主要功能。这种方法会产生大约490个数据，因为一般手指上平均具有70个节点。我们将此数据称为模板。我们对比分析计算两个指纹的模板，同时基于计算机模糊比较原则，将二者之间的相似度精确地计算出来，这样一来，就能够准确地得到两个指纹的匹配的结果。

由于指纹图象中主要是相互交替的脊线和谷线，可以根据指纹图象在二值化以后的指纹图象中主要是为连续或不连续的纹线的进行细化，也就是线跟踪算法。它的设计思想主要是：首先要设置16个跟踪方向，这样每一次在9个方向上跟踪纹线上的点，一直到遇见跟踪步数超过所给得阈值或背景点为止。然后用跟踪的最长步数作为半径做一个圆，这样纹线最少会被此圆切下一段圆弧，取和跟踪方向最贴近的弧中点作为终点，然后在终点与该段跟踪的起点之间连接一条线段，于是该直线段就作为此段纹线细化后的结果。重复执行这样的过程，直到此纹线结束，或者是满足其他设定的条件。从该端点返回以及对纹线再进行一遍细化，这样将细化完的纹线的部分变为背景象素，这样是为了避免纹线细化时产生反转。

3 指纹识别在身份认证中的应用

近几年来，随着微型计算机和光电技术的快速发展，指纹图像的采集和处理逐渐成为可能，这为自动指纹识别技术的发展打下了了深厚的基础。指纹识别技术日渐成熟，在民用和刑事侦察用方面非常广泛。民用方面如驾驶员指纹管理系统、指纹一体化锁、指纹考勤机、证券交易指纹系统等。现在，大部分的指纹认证系统和指纹识别产品的设计、生产一般都是按照以下两种模式来进行的。

3.1 联机式

为了有效地提高网上信息的安全性，首先指纹特征数据可在计算机网络上进行传输和验证，然后通过指纹识别技术，限定指定的人才能访问相关的信息。这种指纹识别身份技术的使用为一系列网络商业行为如电子商务、网上贸易、网上银行等提供了较强的安全保障。为了保证指纹特征值不被非法用户所获得，在联机式的指纹认证系统中，一般采用数字签名技术来加以保障。

3.2 单机式

个人的指纹可以通过指纹输入设备来进行高效采集，同时对比分析指纹库中已注册指纹，若两者相匹配，则比对成功，否则比对失败。不过这种模式一般多用于如指纹保险柜、考勤机、指纹锁等低端设备。其中将指纹识别技术同IC卡结合起来的应用是目前最有前景之一的产品。

参考文献

[1] 颜晶晶，康振华.DSA数字签名技术及其在JAVA中的实现[J].中国现代教育装备，2006（6）：116-119.

[2] 赵亮.基于指纹识别的生物特征身份认证技术研究与实现[J].科学技术与工程，2006（8）：105-109.

[3] 王涛，谢冬青，周洲仪.一种新的双向认证的一次性口令系统TAOTP[J].计算机应用研究，2005（9）：133-136.

[4] 苏文新，郑东.一种基于一次性口令和指纹识别的身份认证方案[J].计算机工程，2004（S1）：152-155.