11、指纹匹配技术全解析

指纹匹配技术全解析

1. 引言

指纹识别系统本质上是一种模式识别系统，主要有两种工作模式：验证和识别。验证是指对用户声称的身份进行认证，而识别则是确定用户的身份。识别（一对多匹配）是一个更具挑战性的模式识别问题，因为它涉及到一个N类分类问题，其中N是系统中注册用户的数量。验证（一对一匹配）相对容易，可被表述为一个简单的两类假设检验问题（接受或拒绝）。本文主要聚焦于验证问题。

2. 指纹验证系统

典型的指纹验证系统逻辑上由四个主要组件构成：
1. 用户界面 ：为用户提供表明身份并向系统展示指纹的机制，其设计可根据应用领域进行调整。
2. 系统数据库 ：包含每个有权访问系统的授权人员的记录。每条记录包含个人资料（如姓名、访问权限等）和指纹模板。根据应用场景，系统数据库可以是物理数据库，存储在验证系统服务器中；也可以是虚拟数据库，将每个个体的记录存储在智能卡上。
3. 注册模块 ：将每个个体注册到系统数据库中。当潜在用户的指纹图像和个人资料输入到注册模块时，首先对指纹图像应用特征提取算法，提取有效的指纹表示。通常会使用质量检查算法，确保系统数据库中的记录仅包含高质量的指纹。如果指纹图像质量较差，可以进行增强处理，以提高脊/谷结构的清晰度；对于无法可靠提取特征的区域，可以进行掩码处理。
4. 验证模块 ：对试图访问系统的个体身份进行认证。待认证的个体表明身份并将手指放在扫描仪上，捕获其指纹的数字图像，从捕获的指纹图像中提取表示，并将其输入到匹配算法中，与个体的模板进行匹配，以认证身份。