指紋識別技術の基本原理と過程
指紋認識技術はすでに民用分野に入っているが、その動作原理は複雑である.人工処理とは異なり、生物識別技術会社は指紋の画像を直接記憶しない.長年、各生物識別技術会社とその研究機関は多くの指紋識別アルゴリズムを研究してきた(米国の関連法律では、指紋画像はプライバシーに属しているため、指紋画像を直接記憶することはできないと考えている).しかし,種々の識別アルゴリズムは最終的に指紋画像上で指紋の特徴を見つけ,比較することに帰結した.これが指紋認識技術の基本原理であり,指紋画像を採取し,指紋特徴を比較する.指紋の特徴は普遍的な意味で、指紋の2種類の特徴を定義して指紋の検証を行うことができる:全体の特徴と局所の特徴.全体的な特徴とは、人の目で直接観察できる特徴を指す.次のような機能があります.
1、基本紋型
よく見られる指紋パターンにはリング型、弓型、螺旋型があり、他の指紋パターンはこの3つの基本パターンに基づいており、大まかな分類にすぎず、パターンタイプだけで指紋を見分けるだけでは十分ではないが、分類によって大データベースで指紋を探すのにさらに有利である.
2、モードエリア(Pattern Area)
パターン領域は,パターン特徴を含む領域であり,パターン領域から指紋がそのタイプに属していることを見分けることができる.
3、コアポイント(Core Point)
コアポイントは、フィンガープリントの漸進的な中心に位置し、フィンガープリントと比較フィンガープリントの参照ポイントを読み取るために使用されます.
4、三角点(Delta)
三角点は、コア点から始まる最初の分岐点またはブレークポイント、または2つのテクスチャが集まる場所、孤立点、折り曲げ場所、またはこれらの奇異点を指す.三角点は、指紋テクスチャのカウントと追跡の開始点を提供します.
5、仕様線(Type Lines)
パターン線は、パターン領域を指紋で囲むパターン線が平行になり始めたところに現れる交差パターンであり、パターン線は通常短く中断されるが、その外側線は連続的に延び始める.
6、紋数(Ridge Count)
テクスチャ数とは、モード領域内の指紋テクスチャの数です.指紋のテクスチャ数を計算する際には、コア点と三角点を接続するのが一般的で、この配線が指紋のテクスチャと交差する数は指紋のテクスチャ数と考えられる.
ローカルフィーチャーとは、指紋上のノードを指します.2つの指紋は常に同じ全体的な特徴を持っているが、それらの局所的な特徴は完全に同じではない.ローカルフィーチャーポイントには、次のタイプがあります.
1)ノード:フィンガープリントは、連続的で滑らかでまっすぐではなく、中断、分岐、または折り曲げが頻繁に発生します.これらのブレークポイント、分岐ポイント、およびターニングポイントを「ノード」と呼びます.これらのノードは、指紋の一意性の確認情報を提供します.
2)端点:1本の紋様が終了した場所;
3)分岐点:1本の紋様が2本に分裂した場所;
4)中心点:指紋の幾何学的中心.これは紋様が最大曲率を生じる場所である.
5)三角点:3つの異なる方向の紋様が集まる場所;
6)交差:2本の紋様が交差する場所;
7)小島:短い紋様.
8)汗腺孔:脊椎線上の小孔で、汗腺を結ぶ.これらの特徴は、異なる指紋を区別するために用いられる.次のようになります.
1.端点と分岐点が最も一般的な特徴です.通常のアルゴリズムは、それらの位置と方向を記録します.
中心点と三角点は刑事システムで一般的に使用されているが、民用システムではよく使われていない.これらの応用で使用されるコレクタは往々にして面積が小さく,中心点と三角点を完全に採集することは困難である.3.交差と小島は計算上の困難のため、実際のシステムでは採用されないことが多い.
4.汗腺孔による指紋認識を提案したことがあるが、この方法は指紋採取装置に非常に高い分解能を要求している.だから実際のシステムでは採用されていません.
指紋認識のプロセス
指紋識別は、登録プロセスと識別プロセスの2つのプロセスから構成される.その原理を図1に示す.
図1指紋認識の手順
登録の過程で、ユーザーはまず指紋を採取し、コンピュータシステムは自動的に特徴抽出を行い、抽出した特徴はテンプレートとしてデータベースや他の指定された場所に保存されます.識別または検証の段階で、ユーザはまず指紋を採取し、その後、システムを介して自動的に指紋ライブラリテンプレートの比較を行い、その後、比較結果を与える.
多くの場合、ユーザーはアカウント、ユーザー名などのシステムのマッチングを支援するために、他の補助情報を入力する必要があります.このプロセスは汎用的なプロセスであり、すべての生物特徴識別技術に適用される.
指紋採取方式
現在市場でよく使われている指紋採取装置は3種類ある:光学式、シリコンチップ式、超音波式.この3つの形式の採集技術の性能の比較は表1を参照する.
1、光学式
光学指紋採取器は最も古い指紋採取器であり、現在最も一般的に使用されている.次のようなメリットがあります.
1使用時間が最も長く、実際の使用の検査を受けた.
2温度などの環境要因への適応能力がよい.
3価格は比較的安く、解像度が高く、500 dpi以上に達することができます.
現在、プリズムとレンズシステムを格子レンズで置き換えるコレクタも登場しており、光電変換されたCCDデバイスもCMOS撮像デバイスに置き換えられ、画像収集カードを省略してデジタル画像を直接得ている.
2、シリコンチップ式
シリコンチップの指紋採取器は90年代末に現れ、ほとんどのシリコンチップは指表面とチップ表面の直流容量場を測定し、この容量場はA/D変換されて階調デジタル画像になった.
3、超音波式
超音波指紋採取器は最も正確な指紋採取器である可能性があるが,現在は成熟しておらず,大規模な応用はない.
1、基本紋型
よく見られる指紋パターンにはリング型、弓型、螺旋型があり、他の指紋パターンはこの3つの基本パターンに基づいており、大まかな分類にすぎず、パターンタイプだけで指紋を見分けるだけでは十分ではないが、分類によって大データベースで指紋を探すのにさらに有利である.
2、モードエリア(Pattern Area)
パターン領域は,パターン特徴を含む領域であり,パターン領域から指紋がそのタイプに属していることを見分けることができる.
3、コアポイント(Core Point)
コアポイントは、フィンガープリントの漸進的な中心に位置し、フィンガープリントと比較フィンガープリントの参照ポイントを読み取るために使用されます.
4、三角点(Delta)
三角点は、コア点から始まる最初の分岐点またはブレークポイント、または2つのテクスチャが集まる場所、孤立点、折り曲げ場所、またはこれらの奇異点を指す.三角点は、指紋テクスチャのカウントと追跡の開始点を提供します.
5、仕様線(Type Lines)
パターン線は、パターン領域を指紋で囲むパターン線が平行になり始めたところに現れる交差パターンであり、パターン線は通常短く中断されるが、その外側線は連続的に延び始める.
6、紋数(Ridge Count)
テクスチャ数とは、モード領域内の指紋テクスチャの数です.指紋のテクスチャ数を計算する際には、コア点と三角点を接続するのが一般的で、この配線が指紋のテクスチャと交差する数は指紋のテクスチャ数と考えられる.
ローカルフィーチャーとは、指紋上のノードを指します.2つの指紋は常に同じ全体的な特徴を持っているが、それらの局所的な特徴は完全に同じではない.ローカルフィーチャーポイントには、次のタイプがあります.
1)ノード:フィンガープリントは、連続的で滑らかでまっすぐではなく、中断、分岐、または折り曲げが頻繁に発生します.これらのブレークポイント、分岐ポイント、およびターニングポイントを「ノード」と呼びます.これらのノードは、指紋の一意性の確認情報を提供します.
2)端点:1本の紋様が終了した場所;
3)分岐点:1本の紋様が2本に分裂した場所;
4)中心点:指紋の幾何学的中心.これは紋様が最大曲率を生じる場所である.
5)三角点:3つの異なる方向の紋様が集まる場所;
6)交差:2本の紋様が交差する場所;
7)小島:短い紋様.
8)汗腺孔:脊椎線上の小孔で、汗腺を結ぶ.これらの特徴は、異なる指紋を区別するために用いられる.次のようになります.
1.端点と分岐点が最も一般的な特徴です.通常のアルゴリズムは、それらの位置と方向を記録します.
中心点と三角点は刑事システムで一般的に使用されているが、民用システムではよく使われていない.これらの応用で使用されるコレクタは往々にして面積が小さく,中心点と三角点を完全に採集することは困難である.3.交差と小島は計算上の困難のため、実際のシステムでは採用されないことが多い.
4.汗腺孔による指紋認識を提案したことがあるが、この方法は指紋採取装置に非常に高い分解能を要求している.だから実際のシステムでは採用されていません.
指紋認識のプロセス
指紋識別は、登録プロセスと識別プロセスの2つのプロセスから構成される.その原理を図1に示す.
図1指紋認識の手順
登録の過程で、ユーザーはまず指紋を採取し、コンピュータシステムは自動的に特徴抽出を行い、抽出した特徴はテンプレートとしてデータベースや他の指定された場所に保存されます.識別または検証の段階で、ユーザはまず指紋を採取し、その後、システムを介して自動的に指紋ライブラリテンプレートの比較を行い、その後、比較結果を与える.
多くの場合、ユーザーはアカウント、ユーザー名などのシステムのマッチングを支援するために、他の補助情報を入力する必要があります.このプロセスは汎用的なプロセスであり、すべての生物特徴識別技術に適用される.
指紋採取方式
現在市場でよく使われている指紋採取装置は3種類ある:光学式、シリコンチップ式、超音波式.この3つの形式の採集技術の性能の比較は表1を参照する.
1 、
1、光学式
光学指紋採取器は最も古い指紋採取器であり、現在最も一般的に使用されている.次のようなメリットがあります.
1使用時間が最も長く、実際の使用の検査を受けた.
2温度などの環境要因への適応能力がよい.
3価格は比較的安く、解像度が高く、500 dpi以上に達することができます.
現在、プリズムとレンズシステムを格子レンズで置き換えるコレクタも登場しており、光電変換されたCCDデバイスもCMOS撮像デバイスに置き換えられ、画像収集カードを省略してデジタル画像を直接得ている.
2、シリコンチップ式
シリコンチップの指紋採取器は90年代末に現れ、ほとんどのシリコンチップは指表面とチップ表面の直流容量場を測定し、この容量場はA/D変換されて階調デジタル画像になった.
3、超音波式
超音波指紋採取器は最も正確な指紋採取器である可能性があるが,現在は成熟しておらず,大規模な応用はない.