如何正確提取特征和實(shí)現(xiàn)正確匹配 是指紋識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵

指紋識(shí)別即指通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)來(lái)進(jìn)行鑒別。指紋識(shí)別技術(shù)涉及圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、小波分析等眾多學(xué)科。由于每個(gè)人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。由于每次捺印的方位不完全一樣，著力點(diǎn)不同會(huì)帶來(lái)不同程度的變形，又存在大量模糊指紋，如何正確提取特征和實(shí)現(xiàn)正確匹配，是指紋識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵。

19世紀(jì)初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了指紋的兩個(gè)重要特征：一是任意兩個(gè)不同手指的指紋紋脊不同，二是指紋紋脊的樣式終生不變。這兩個(gè)特征是通過(guò)指紋來(lái)識(shí)別個(gè)人身份的前提。指紋識(shí)別技術(shù)最早應(yīng)用在刑偵領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)證物上所沾指紋與嫌疑犯指紋進(jìn)行對(duì)比，即可確定其身份，具有很高的可靠性。

指紋識(shí)別技術(shù)當(dāng)年有兩個(gè)技術(shù)方向，一是光學(xué)指紋識(shí)別，另一個(gè)是半導(dǎo)體指紋識(shí)別。光學(xué)指紋識(shí)別就是我們?cè)诖蚩C(jī)上見(jiàn)到的那種，一個(gè)小格子，里面透出一束或紅或綠或藍(lán)的光。這種方案成本很低，因此在早期得到了大量使用，不過(guò)由于一些難以解決的硬傷，始終無(wú)法應(yīng)用在手機(jī)等個(gè)人設(shè)備上。

而半導(dǎo)體指紋識(shí)別看起來(lái)則要靠譜得多。首先是安全性，雖然都是通過(guò)對(duì)比指紋圖像來(lái)識(shí)別，但半導(dǎo)體指紋識(shí)別能保留更多的細(xì)節(jié)，對(duì)不同狀態(tài)下的手指適應(yīng)性更強(qiáng)，最重要的是，它可以分辨安在上面的指紋是不是屬于活人。另外由于要發(fā)光和掃描，光學(xué)指紋識(shí)別的耗電量也更大，這對(duì)于智能手機(jī)這種惜電如金的設(shè)備是一個(gè)致命打擊。半導(dǎo)體指紋識(shí)別的使用壽命也更長(zhǎng)，可以承受100萬(wàn)次以上的使用刮擦。

世界上第一部采用指紋識(shí)別技術(shù)的手機(jī)誕生于1998年，此后的20多年里，搭載指紋識(shí)別模塊的手機(jī)何止上百個(gè)，不過(guò)真正讓人們記住指紋識(shí)別的還是 iPhone 5s 上的 TouchID，沒(méi)有別的原因，唯有好用而已。

而半導(dǎo)體指紋識(shí)別看起來(lái)則要靠譜得多。首先是安全性，雖然都是通過(guò)對(duì)比指紋圖像來(lái)識(shí)別，但半導(dǎo)體指紋識(shí)別能保留更多的細(xì)節(jié)，對(duì)不同狀態(tài)下的手指適應(yīng)性更強(qiáng)，最重要的是，它可以分辨安在上面的指紋是不是屬于活人。另外由于要發(fā)光和掃描，光學(xué)指紋識(shí)別的耗電量也更大，這對(duì)于智能手機(jī)這種惜電如金的設(shè)備是一個(gè)致命打擊。半導(dǎo)體指紋識(shí)別的使用壽命也更長(zhǎng)，可以承受100萬(wàn)次以上的使用刮擦。

世界上第一部采用指紋識(shí)別技術(shù)的手機(jī)誕生于1998年，此后的20多年里，搭載指紋識(shí)別模塊的手機(jī)何止上百個(gè)，不過(guò)真正讓人們記住指紋識(shí)別的還是 iPhone 5s 上的 TouchID，沒(méi)有別的原因，唯有好用而已。

不過(guò)打破 Touch ID 在正面按壓式指紋識(shí)別上壟斷的，是一家中國(guó)本土廠商——Goodix，魅族 MX4 Pro 也因此成為了第一臺(tái)使用正面按壓式指紋識(shí)別的安卓手機(jī)。雖然目前關(guān)于指紋識(shí)別模塊的最佳位置是哪里仍有爭(zhēng)論，但正面按壓式指紋識(shí)別開(kāi)始逐漸成為主流，即使在幾百元的入門(mén)級(jí)安卓機(jī)上，也能見(jiàn)到這種技術(shù)。

現(xiàn)在，指紋識(shí)別的普及開(kāi)始不僅限于手機(jī)。

在網(wǎng)上搜索智能門(mén)鎖可以發(fā)現(xiàn)，基本上每款產(chǎn)品都帶有指紋識(shí)別開(kāi)鎖功能，其中很多都采用了和手機(jī)上類(lèi)似的指紋識(shí)別模塊。

據(jù)報(bào)道，紐約大學(xué)和密歇根州立大學(xué)的研究人員發(fā)表了他們的最新發(fā)現(xiàn)，使用某種和人類(lèi)指紋相同特征的電子假指紋，有機(jī)會(huì)騙過(guò)指紋識(shí)別系統(tǒng)。如果能制造出一副每根手指上都帶有一種叫做 MasterPrint 的技術(shù)的手套，就能在 iPhone 允許的出錯(cuò)范圍內(nèi)解鎖 40%-50% 的 iPhone。

指紋識(shí)別系統(tǒng)的兩個(gè)核心，一個(gè)是傳感器，另外一個(gè)是指紋算法，兩者搭配才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳狀態(tài)。評(píng)價(jià)指紋解鎖安全級(jí)別主要有兩個(gè)指標(biāo)：拒真率（False Reject Rate， FRR）和認(rèn)假率（False Accept Rate， FAR）。據(jù)真率是指在使用正確真指紋時(shí)識(shí)別出錯(cuò)的概率;認(rèn)假率則是指使用假指紋進(jìn)行認(rèn)證時(shí)可能通過(guò)的幾率。蘋(píng)果稱(chēng)，iPhone 的拒真率為1/50000，這意味著受到攻擊50000次，只允許出錯(cuò)1次 ，這也是行業(yè)公認(rèn)的安全級(jí)別，而行業(yè)公認(rèn)的拒真率一般是2%。一般來(lái)說(shuō)這兩個(gè)指標(biāo)是相對(duì)的，拒真率越低，用正確指紋開(kāi)鎖失敗的幾率就越大;認(rèn)假率越低，使用假指紋就越難開(kāi)鎖。

指紋算法輸入的前端是圖像，圖像分辨率越清晰，識(shí)別準(zhǔn)確率就越高，安全性也越強(qiáng)，手機(jī)上指紋識(shí)別的圖像大小有很多都是8mm*8mm及以下，而在其他對(duì)安全性要求更高的設(shè)備上，分辨率一般在192*160像素以上，也就是10mm*10mm級(jí)別。

門(mén)鎖關(guān)乎整個(gè)家庭的安全，因此其搭載的指紋識(shí)別模塊安全性也會(huì)更高一些，不過(guò)這種基于二維圖像的識(shí)別總歸有其技術(shù)上的天花板，而人們對(duì)安全的要求是沒(méi)有上限的，所以以后，包括人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別的更多的生物識(shí)別新技術(shù)，都有可能會(huì)加入到智能門(mén)鎖當(dāng)中。