如何正确提取特征和实现正确匹配 是指纹识别技术的关键

指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。

19世纪初，科学家发现了指纹的两个重要特征：一是任意两个不同手指的指纹纹脊不同，二是指纹纹脊的样式终生不变。这两个特征是通过指纹来识别个人身份的前提。指纹识别技术最早应用在刑侦领域，通过对证物上所沾指纹与嫌疑犯指纹进行对比，即可确定其身份，具有很高的可靠性。

指纹识别技术当年有两个技术方向，一是光学指纹识别，另一个是半导体指纹识别。光学指纹识别就是我们在打卡机上见到的那种，一个小格子，里面透出一束或红或绿或蓝的光。这种方案成本很低，因此在早期得到了大量使用，不过由于一些难以解决的硬伤，始终无法应用在手机等个人设备上。

而半导体指纹识别看起来则要靠谱得多。首先是安全性，虽然都是通过对比指纹图像来识别，但半导体指纹识别能保留更多的细节，对不同状态下的手指适应性更强，最重要的是，它可以分辨安在上面的指纹是不是属于活人。另外由于要发光和扫描，光学指纹识别的耗电量也更大，这对于智能手机这种惜电如金的设备是一个致命打击。半导体指纹识别的使用寿命也更长，可以承受100万次以上的使用刮擦。

世界上第一部采用指纹识别技术的手机诞生于1998年，此后的20多年里，搭载指纹识别模块的手机何止上百个，不过真正让人们记住指纹识别的还是 iPhone 5s 上的 TouchID，没有别的原因，唯有好用而已。

而半导体指纹识别看起来则要靠谱得多。首先是安全性，虽然都是通过对比指纹图像来识别，但半导体指纹识别能保留更多的细节，对不同状态下的手指适应性更强，最重要的是，它可以分辨安在上面的指纹是不是属于活人。另外由于要发光和扫描，光学指纹识别的耗电量也更大，这对于智能手机这种惜电如金的设备是一个致命打击。半导体指纹识别的使用寿命也更长，可以承受100万次以上的使用刮擦。

世界上第一部采用指纹识别技术的手机诞生于1998年，此后的20多年里，搭载指纹识别模块的手机何止上百个，不过真正让人们记住指纹识别的还是 iPhone 5s 上的 TouchID，没有别的原因，唯有好用而已。

不过打破 Touch ID 在正面按压式指纹识别上垄断的，是一家中国本土厂商——Goodix，魅族 MX4 Pro 也因此成为了第一台使用正面按压式指纹识别的安卓手机。虽然目前关于指纹识别模块的最佳位置是哪里仍有争论，但正面按压式指纹识别开始逐渐成为主流，即使在几百元的入门级安卓机上，也能见到这种技术。

现在，指纹识别的普及开始不仅限于手机。

在网上搜索智能门锁可以发现，基本上每款产品都带有指纹识别开锁功能，其中很多都采用了和手机上类似的指纹识别模块。

据报道，纽约大学和密歇根州立大学的研究人员发表了他们的最新发现，使用某种和人类指纹相同特征的电子假指纹，有机会骗过指纹识别系统。如果能制造出一副每根手指上都带有一种叫做 MasterPrint 的技术的手套，就能在 iPhone 允许的出错范围内解锁 40%-50% 的 iPhone。

指纹识别系统的两个核心，一个是传感器，另外一个是指纹算法，两者搭配才能实现系统的最佳状态。评价指纹解锁安全级别主要有两个指标：拒真率（False Reject Rate， FRR）和认假率（False Accept Rate， FAR）。据真率是指在使用正确真指纹时识别出错的概率;认假率则是指使用假指纹进行认证时可能通过的几率。苹果称，iPhone 的拒真率为1/50000，这意味着受到攻击50000次，只允许出错1次 ，这也是行业公认的安全级别，而行业公认的拒真率一般是2%。一般来说这两个指标是相对的，拒真率越低，用正确指纹开锁失败的几率就越大;认假率越低，使用假指纹就越难开锁。

指纹算法输入的前端是图像，图像分辨率越清晰，识别准确率就越高，安全性也越强，手机上指纹识别的图像大小有很多都是8mm*8mm及以下，而在其他对安全性要求更高的设备上，分辨率一般在192*160像素以上，也就是10mm*10mm级别。

门锁关乎整个家庭的安全，因此其搭载的指纹识别模块安全性也会更高一些，不过这种基于二维图像的识别总归有其技术上的天花板，而人们对安全的要求是没有上限的，所以以后，包括人脸识别、虹膜识别的更多的生物识别新技术，都有可能会加入到智能门锁当中。