39、指纹识别技术：从基础到前沿

指纹识别技术：从基础到前沿

1. 指纹识别面临的问题与主要贡献

指纹识别技术在发展过程中面临着诸多问题。首先，线性变形会产生虚假细节特征；其次，速度要求是亟待解决的主要问题，查询图像需与数据库中的每一幅图像进行比对，耗时巨大，理想状态下需将时间缩短至毫秒级；最后，从重叠指纹图像中识别指纹也是一大挑战。

在指纹识别研究方面，有以下主要贡献：
- 提出了指纹识别作为研究领域的多个方面。
- 简要阐述了过去20年中部分相关出版物，呈现了该领域的研究进展核心观点。
- 探讨了研究初期阶段的关键贡献。
- 概述了当前技术的核心问题以及指纹识别的未来前景。

2. 指纹匹配的系统架构与应用

2.1 指纹验证流程

典型的指纹验证过程分为两个阶段：指纹注册阶段和指纹匹配阶段。在注册阶段，传感器捕获指纹图像，提取、处理其各种特征，并存储为“主模板”；在识别阶段，重复上述过程生成“实时模板”，然后将两个模板进行匹配，得出相似度得分，依据该得分做出决策。指纹匹配系统的框图包含图像采集系统、输入图像数据库、特征提取、特征数据库、特征匹配和决策等模块。

2.2 图像采集与图像数据库

指纹图像的采集方式分为离线和在线两种。离线采集的指纹图像称为“油墨”指纹，具体操作是先在手指上涂抹油墨，然后在纸上留下指纹印记，再用标准灰度扫描仪进行扫描；在线采集的指纹图像称为“实时扫描”指纹，可直接从手指获取，无需纸张作为中间介质。常见的实时扫描传感器基于多种不同技术，如Digital Biometrics Inc.的光学指纹传感器（型号FC21RS1）基于“光学全内反射”技术，Thompson