什么是指纹识别技术？

指纹解锁，指纹支付...生物识别在安全领域的应用不再是新的，并且已经应用于保险箱、防盗门、智能手机、刑事证据和其他领域。经过长期进化，生物体的皮肤保留了原本用于增强摩擦的凹凸纹，但“意外地在树荫下种植了柳树”。造物主没有想到这些小线条也是人类的个人“身份证”。

指纹由“脊”和“谷”组成，前者指凸起的条纹，后者指条纹之间的凹陷部分。指纹具有不同生物的特征，终生不变，一个人十个手指的指纹都是不同的，构成了多重保险。他们被称为“物证之首”，安全可靠。由于生物体一直分泌油脂来保护皮肤，手指接触的地方都会留下指纹。那么，指纹识别的基本原理是什么？

指纹识别过程包括指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值比较和匹配。流程图如下:

(1)指纹图像采集

图像采集方法包括光的全反射、硅晶体电容传感器采集、超声波采集等。其中，超声波采集是最理想和先进的，皮肤上的污垢和油脂对超声波扫描的图像影响很小(即噪声很小)，所以这种图像是真实的脊和谷(凹凸)的真实反映。三种方法的比较:

(2)指纹图像处理

新获得的图像通常包含大量噪声(即指纹不是纯的)，因此首先进行图像处理，步骤包括降噪(减弱杂质和油脂引起的干扰)、图像增强(通过增强算法通过平滑、锐化、灰度校正等手段提高指纹的脊和谷之间的对比度)、分割、二值化(脊是黑的，谷是白的)和细化处理。因此，为图像处理设备选择滤波器和图像阈值是非常重要的。指纹处理前后的对比图表如下:

(3)特征提取

人类指纹有两个特征:一般特征和详细特征。总体特征包括基本纹理图案(环形、弓形和螺旋形)、中心点、三角形点、线条数量等。细节特征是指指纹拓扑表面上的几个有效特征。两个人的总体指纹特征可以相同，但细节特征不能完全相同。

指纹细节特征图

(4)特征值的比较

将采集的指纹特征与参考特征值进行比较，以判断指纹是否相同，或者与标准指纹数据库连接，以搜索符合相同特征值的指纹。

指纹识别技术的广泛应用并非偶然。除了成熟的硬件技术之外，目前还有一个标准的指纹样本库，这有助于识别系统和指纹匹配的软件开发，而这是其他生物识别技术所没有的。具有高安全系数的指纹识别技术通常配备脉冲检测、生物电流检测等技术来确保安全性(例如，防止罪犯切断他人的手指进行指纹识别)。

世界上会有两个人有相同的指纹特征吗？不。事实上，当人口足够多时，它可能存在，当时间和空间交错时，它更常见。例如，你的指纹可能和唐朝的人的指纹一样。然而，从统计上来说，同时存在的概率非常小，几乎为零。科学家计算出，如果地球人口保持在60亿左右，300年内将不会有两个相同的指纹。

注:指纹的细节点——主要指指纹上具有一定特征的节点，也称为特征点，包括断点、分叉点、端点和转折点等。还有指纹的方向、每个条纹路径的曲率、节点的位置等。人们普遍认为，只要13个特征匹配，它们就是相同的指纹。

参考文献:指纹识别系统的研究与设计——武汉理工大学甘露校区。