
自动识别
随着科学技术的发展,在20世纪60年代,以电子计算机为代表的信息技术的逐步兴起,为人们研究指纹识别提供了新的思路和方法。早在1961年的时候就有记载关于自动比较指纹的论文发表出来。1963年,著名的《自然》杂志也发表了关于指纹自动识别的论文。而指纹卡的应用,到1969年的时候,仅FBI收集的指纹就有超过1600万人的。当时,FBI已经发现存储和搜索指纹任务之繁重到了FBI职员不能承受的地步。于是向美国国家标准局提出要求帮助研究自动比较的技术。当时的法国、英国、俄罗斯、加拿大、日本也开始了类似的研究。目前全球著名的自动指纹识别系统(AFIS)公司大多都是这一阶段创立和发展起来的,如SAGEM(Morpho System)、UltraScan、Printrak Motorola、NEC、Biolink、Idenicator、Cogent等。
AFIS研究的第一个阶段,主要集中在指纹卡的自动识别上。从技术上看,包括指纹卡的扫描技术、指纹特征提取技术和指纹自动匹配技术。那时需要把大量的指纹卡上的数据,包括人员基本信息、指纹图案等通过自动化的采集与分离技术,读入到计算机系统中,并形成原始的指纹数据库。这个过程对指纹卡的扫描设备和计算自动建档能力都是莫大的考验。之后再由计算机系统进行指纹特征值分析,即从指纹图像中分离出一个个指纹细节点并加以比对。要把原来人工识别的过程转化为自动识别的过程,需要进行数学建模,运用模式识别原理,创建自动判别指纹相似度的算法模型,并把算法模型程序化,使得计算机系统可以执行,从而代替人工识别。
AFIS研究的第二个阶段,主要聚焦于指纹自动采集上。即摒弃早期的“指纹卡-油墨”采集方式和记录方式,开发可自动化采集和电子化记录指纹信息的设备系统。这个阶段大约是在20世纪90年代开始的。目前大多数指纹传感芯片生产商都是这个阶段创立的。这个阶段的技术研究主要集中在指纹传感技术和图像处理技术上。传感技术的研究主要包括光学(CCD、CMOS)、热敏、电容和超声波等传感技术在指纹采集上的应用。通过各种传感技术和设备,取得精确的指纹图像是这个阶段的主要特征。由于指纹采集时,手指本身的干净程度,以及干湿手指接触到采集设备表面的状况不同,采集到的指纹图像质量并不总是很理想。因此指纹图像处理,也是这一阶段的主要技术攻关方向之一。总之第二阶段着重于构建和解决如何自动化的得到一张可信任的指纹图像数据。
图:全球第一个半导体指纹传感器
从警用AFIS到民用AFIS
上世纪90年代以前,指纹识别技术基本上仅应用于刑侦领域,满足国家刑事侦察与法院身份鉴定的专项需要。警用AFIS系统由于指纹库庞大、图像信号处理的复杂程度高,以及对实时性要求高等原因,其硬件成本及对运行环境的要求均较高,使用与维护的成本也相对较高,不易大规模普及,因此主要应用于司法与刑侦领域。
指纹识别技术在民用领域中的应用和发展缓慢,其中最大的障碍是由于计算机系统过于庞大、价格昂贵以及指纹采集方式落后,使用困难。传统的采集方法是将手指按在纸上留下指纹捺印,再用扫描仪等装置将指纹捺印输入计算机进行处理,速度慢而且很不方便,指纹图像的质量也无法得到保证,常有重叠、粘连等现象,使识别准确率大大受到影响。
随着计算机图像处理和模式识别理论及大规模集成电路技术的不断发展与成熟,指纹自动识别系统发生了质的飞跃,体积缩小,速度提高,实现成本以及对运行环境的要求逐步降低,指纹采集的速度和方便性都得到提高。这些都使指纹认证技术的实用化向前迈进了一大步,大量应用于政府、银行、税务、社保、学校和公司机构等部门的文件保密、信息安全、门禁控制、考勤管理与证卡管理等各类需要计算机进行自动身份认证的场合。这个变化发生在自动识别的第二个阶段。
总体来说,警用AFIS的应用重点是把指纹当证据,把指纹识别当作一种有效的取证技术手段。民用AFIS的应用重点则是把指纹当成个人身份的识别标记,把指纹识别当成应用系统中行之有效的身份确认方法。

