指纹识别技术的发展及展望

指纹识别技术的发展及展望

【摘要】指纹指手指表面由交替的“脊”和“谷”组成的平滑纹理模式，其形成取决于胚胎中形成手指表皮部分的初始环境，有很强的随机性。包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。随着社会的发展，信息时代的来临，生物识别技术已经成为身份识别的热门技术，而在生物识别领域，自动指纹识别技术的研究尤为引人注目。自动指纹识别技术是集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术。现今，自动指纹识别技术已经广泛应用于公安、海关、银行等需要进行身份坚定的领域。随着网络的发展，自动指纹识别技术又提供了一种解决网络积及数据库安全和保密问题的新途径。

【关键词】指纹；指纹识别；生物特征识别；模式匹配

1.指纹及指纹识别技术概述

我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。指纹指手指表面由交替的“脊”（ridges）和“沟”（valleys）组成的平滑纹理模式，其形成取决于胚胎中形成手指表皮部分的初始环境，有很强的随机性。人们也注意到，包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。

自动指纹识别技术是集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术，由于它具有唯一性和稳定性等特点，已在计算机自动化办公系统、金融、保险、证券、电子商务、社保、身份证管理等行业以及军方和警方的得到普遍应用。自动指纹识别技术可以分为两类，即验证(Verification)和辨识(Identification)。验证就是通过把一个现场采集到的指纹与一个己经登记的指纹进行一对一的比对（one-to-one matching），来确认身份的过程。作为验证的前提条件，他或她的指纹必须在指纹库中已经注册。指纹以一定的压缩格式存贮，并与其姓名或其标识（ID，PIN）联系起来。辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据厍中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹。这也叫“一对多匹配（one-to-many matching）”。

2.传统的安全机制受到挑战

现行的许多计算机系统中，包括许多非常机密的系统，都是使用”用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制的。实际上，这种方案隐含着一些问题。例如，密码容易被忘记，也容易被别人窃取。而且，如果用户忘记了他

的密码，他就不能进入系统，当然可以通过系统管理员重新设定密码来重新开始工作，但是一旦系统管理员忘记了自己的密码，整个系统也许只有重新安装后才能工作。有关机构的调查表明，因为忘记密码而产生的问题已经成为IT厂商售后服务的最常见问题之一；密码被别人盗取则更是一件可怕的事情，因为用心不良的人可能会进一步窃取公司机密数据、可能会盗用别人的名义做不正当的事情、甚至从银行、ATM终端上提取别人的巨额存款。实际上，密码的盗取比较容易，别人只要留意你在计算机终端前输入口令时的击键动作就可以知道你的密码，甚至可以通过你的生日、年龄、姓名或者其他一些信息猜出你的密码。密码还可以被破解，众所周知，美国一些高度机密军事机构的计算机网络曾不止一次被黑客侵入，黑客们实际上就是破解了这些计算机网络的某一合法用户的密码来开始的。尽管现行系统通过要求用户及时改变他们的口令来防止盗用口令行为，但这种方法不但增加了用户的记忆负担，也不能从根本上解决问题。

除了计算机网络及其应用系统外，一些传统的需要进行身份验证的场合，也存在着类似的安全性问题。例如证件的伪造和盗用、不正当的转借等。一些犯罪通过伪造证件进入机密场所以窃取机密信息，有的犯罪伪造签证和护照非法入境或移民，这是因为传统的证件使用了易于伪造、未经加密的纸制证件。另一个例子是考勤机，它的使用方便了企业进行职工的考勤管理，但使领导头疼的是经常有人弄虚作假，代别人打卡。丢了钥匙不仅打不开门，还要当心坏人拾到你的钥匙盗取你的家财，其他使用钥匙的场合同样也有如此的问题……

总之，在我们今天的工作生活中，无论你是到银行取钱、到网上交易，还是注册网络服务、购物，甚至到朋友单位去拜访，太多太多的场合都需要身份的认证，而传统的基于标志和知识的身份认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等威胁，逐渐表现得有些力不从心。这些问题都说明，现行的系统安全技术己遇到严峻的挑战。

3.自动指纹识别技术的逐渐走红

由于人体的身体特征具有不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术，希望可以籍此技术来应付现行系统安全所面临的挑战。要把人体的特征用于身份识别，这些特征必须具有唯一性和稳定性。研究和经验表明，人的指纹、掌纹、手形、脸型、声音、虹膜、视网膜等都具有唯一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变，因此就可以据此识别出人的身份。基于这些特征，人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术，目前许多技术都己经成熟并得以应用，其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。相对于其它身份认证技术，自动指纹识别是一种更为理想的身份确认技术，用自动指纹识别不仅具有许多独到的信息安全优点，更重要的是还具有很高的实用性、可行性。自动指纹识别系统（AFIS）出现后的很长一段时间内，由于价格、技术、人们的需求等主客观因素，只应用在银行、公安等特殊部门。随着科学技术的进步，半导体传感器的出现，指纹识别系统的价格也不断下降，使得过去高高在上的指纹识别技术，终于走入了市场广大的普通民用领域，逐渐走入我们的日常生活之中。目前在世界上许多公司和研究机构都在指纹识别技术的研究中取得一些突破性技术，从而推出了许多新产品，这些产品己经开始在诸多领域