指纹识别算法分析

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1、，’西大掣u曩吐叫阻位鼬曙≮’旨纹讽嚣_算法研究1．1课题研究的背景及意义第一章绪论日常生活中的许多场合都需要进行身份认证：比如登录操作系统，使用某些应用软件，登录网络站点，到银行取钱，鉴别疑犯，进入军事要地等。传统的身份认证方式包括基于知识(如密码、口令)的身份认证和基于令牌(如钥匙、身份证)的身份认证【”。传统的身份认证方式存在许多缺点，密码和口令存在容易忘记、容易攻击、容易泄漏等问题，钥匙和身份证等存在容易被盗、容易丢失、容易伪造、容易冒用等问题。传统的身份认证方式的这些缺点给我们的生活带来了诸多

2、不便和很多安全问题。比如口令的盗取，舜J人只要留意用户在计算机终端前输入口令时的击键动作就可以知道用户的口令，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口令，因为许多人使用自己的生日等信息作为口令。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的行为，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。基于令牌的身份认证不要求用户费力地记住口令，但令牌存在容易丢失、容易被盗、容易伪造，如证件的伪造和盗用、不正当的转借等。一些罪犯通过伪造证件进入机密场所以窃取机密信息，有的

3、罪犯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。因此，必须寻找更加方便、更加安全可靠的身份认证方式。基于生物特征的身份认证方式可以克服传统身份认证方式的许多缺点。每个人都具有多种生物特征。生物特征包括生理特征和行为特征，生理特征是指与生俱来的特征，如指纹、虹膜、DNA等。行为特征是指后天习惯形成的特征，如步态、笔迹等。每个人都拥有许多种生物特征，生物特征不会被忘记和丢失。对于每一种生物特征的性质，可以用一些参数来描述，包括：(1)普遍性，是否每个人都具有这种特征。

4、(2)唯一性，是否任何两个人的这种特征都不同：(3)恒久性，是否终生不变。(4)可采集性，是否容易采集。(5)性能，识别的正确性如何。(6)接受程度，用户是否愿意接受这种身份认证方式。(7)防欺骗性，防止环境欺骗的能力。。表l·l”铡出了常用生物特征的参数比较，每个参数分HigIl，Medium和Low三个描劈口凡捌奢：寅l研究等级，其中Hi曲最好，Low最差。如果根据性能等级给每个参数打分：Hi曲为3分，Medium为2分，Low为1分。各生物特征总的得分分别为：人脸14分、指纹18分、手形15分、虹

5、膜18分、视网膜16分、签名11分、声音11分。指纹和虹膜的得分最高，而虹膜的用户接受程度为Low，指纹中没有等级为Low的参数。可见，众多生物特征中指纹是较为理想的一种用于身份认证的生物特征。在各种基于生物特征的身份认证方法中，指纹识别所占有的市场份额最大，在国际生物识别组织IBG(IntemationalBiometricCroup，简写为mG)【2】对2004年各种生物特征的市场份额的比较报告中，指纹识别的市场份额为48％。同时，基于生物特征的身份认证方法的市场收入额在逐年上升，可见社会越来越需要

6、基于生物特征的身份认证，尤其是基于指纹的身份认证方式。表1-1常用生物特征的比较Table1-1ComparisonofbiomeUiccha“K；0盯生物特征普遍性独特性稳定性可采集性性能接受程度防欺骗性人脸HigllLowMediumHigIlLowHigllLow指纹Medium1tighHighMediumHighMediumHigh手形MedimnMediumHighMediumMeAium虹膜H．曲HighHjgllMediumHigIlLowHigl’视网膜HigllHigIIMedium

7、LowHigIlLowHigll签名LowHigllLowHi曲Low声音Me．dimLowMexliumLowHigllLow计算机的出现使指纹识别进入了自动化阶段。近些年来，国内外自动指纹识别技术已取得了许多进展13l。同时许多人存在一个错误观念，认为自动指纹识别技术中的问题已经得到彻底解决。然而事实恰恰相反，国际指纹验证竞赛FVC(FingerprimVedficationCompetition，简写为Fvc)14】删的测试结果表明，自动指纹识别仍有许多问题等待解决，仍然是一个具有挑战性的重要的研

8、究课题。FVC从2000年开始每两年举行一次Iq_唧，参赛算法中许多都代表着世界领先的算法。从比赛结果来看，指纹识别算法的正确率远远低于市场上所宣传的指纹识别产品的正确率；正确率较高的算法所需的运算时间也相对较长，消耗的存储空间较多，有些算法虽然能达到较高的正确率，但消耗的系统时间、空间资源在实际的应用中是难以让人接受的；低质量指纹图像的匹配还是一个挑战性的难题；扭曲指纹的识别问题还有待进一步解决[4H9]。目前的自动指纹识别系统的正确率还