指纹识别的原理和应用论文

1、甘肃政法学院甘肃政法学院本科学年论文（设计）本科学年论文（设计）题 目 指纹识别的原理和应用_公安分_院_侦查_专业_2013_ 级_ 2 _班 学 号：_201336010212_ 姓 名：_何 鹏 龙 _ 指导教师：_张 奋 成 _成 绩：_ 完成时间： 2015 年 11_月目目 录录摘 要 .1关键词 .1ABSTRACT.1KEY WORDS .1引 言 .2一指纹识别的原理和方法 .2（一）指纹的特征与分类.2（二）指纹识别的原理和方法.3二指纹识别技术的主要指标和测试方法 .3（一）算法的精确度 .3（二）误识率和拒识率的测试方法 .4（三）系统参数 .4三、指纹识别技术的应用

2、.5（一）利用现场指纹直接破案 .5（二）利用现场指纹串并案件 .5（三）利用十指指纹查积案 .6（四）指纹技术在民用方面的应用 .7四指纹识别的可靠性 .8参考文献 .9目 录摘 要.1关键词.1Abstract.1Keywords.1 引 言.2一指纹识别的原理和方法.2（一）指纹的特征与分类.2（二）指纹识别的原理和方法.3二指纹识别技术的主要指标和测试方法.3（一）算法的精确度.3（二）误识率和拒识率的测试方法.4（三）系统参数.4三、指纹识别技术的应用.5（一）利用现场指纹直接破案.5（二）利用现场指纹串并案件.5（三）利用十指指纹查积案.6（四）指纹技术在民用方面的应用.7四指纹识

3、别的可靠性.8参考文献.90指纹识别原理及其应用指纹识别原理及其应用何鹏龙【摘摘 要要】周知，从古到今，世界各国的许多学科和部门，都十分注意对人的手掌表面皮肤的研究和应用，尤其是公安、司法部门更为重视。究其原因，是由于指纹具有直接反映人手接触部位的肤纹形态结构特征的印痕，又具有人各相异的特定性和终生基本不变的稳定性等特点，能直接认定人身，而且具有极强的证明力。【关键词关键词】指纹识别；案件侦破；指纹应用 The principle of fingerprint identification and applicationHe PenglongAbstract It is well known

4、that， throughout history， many disciplines and sectors around the world， pay attention to the persons Palm research and application of the surface of the skin， in particular the public security and judicial departments to pay more attention to. The reason is， is because of the fingerprint is directl

5、y reflects the staff contacts the morphology characteristic of dermatoglyphic prints， but also have all different specific characteristics and the stability of life is essentially the same， can directly identify the person， and have strong probative force.Key wordsFingerprint identification; Crimina

6、l detection; Fingerprint application1引引 言言手指上的指纹表征了一个人的身份特征。 1788 年 Mayer 首次提出没有两个人的指纹完全相同，1823 年 Purine 首次把指纹纹形分成 9 类，1889 年Henry 提出了指纹细节特征识别理论，奠定了现代指纹学的基础。但采用人工比对的方法，效率低、速度慢。 20 世纪 60 年代，开始用计算机图像处理和模式识别方法进行指纹分析，这就是自动指纹识别系统(简称 AFIS)1。 20 世纪 70 年代末 80 年代初，刑事侦察用自动指纹识别系统(police-AFIS，P-AFIS)投入实际运用。 20

7、世纪 90 年代，AFIS 进入民用，称为民用自动指纹识别系统(civil-AFIS，C-AFIS)。本文试图从指纹特征分析着手，阐述指纹作为人体身份识别的原理方法、指纹识别的主要技术指标和测试方法，以及实际应用的现实性与可靠性。现场指纹之所以被称为“证据之首” ，是因为利用物体上遗留的指纹，通过科学鉴定，可以直接认定遗留指纹的具体人。在案件中，如果通过检验，确定发案现场上的指纹是作案行为所形成的，那么，这个指纹一旦比对鉴定为某人所留，即可直接证明其为直接作案人，充分显示了现场指纹在打击刑事犯罪方面的所起的重要作用。一指纹识别的原理和方法一指纹识别的原理和方法（一）指纹的特征与分类指纹识别学是

8、一门古老的学科，它是基于人体指纹特征的相对稳定与唯一这一统计学结果发展起来的。实际应用中，根据需求的不同，可以将人体的指纹特征分为:永久性特征、非永久性特征和生命特征5。永久性特征包括细节特征(中心点、三角点、端点、叉点、桥接点等)和辅助特征(纹型、纹密度、纹曲率等元素)，在人的一生中永不会改变，在手指前端的典型区域中最为明显，分布也最均匀1。细节特征是实现指纹精确比对的基础，而纹形特征、纹理特征等则是指纹分类及检索的重要依据。人类指纹的纹形特征根据其形态的不同通常可以分为“弓型、箕型、斗型”三2大类型，以及“弧形、帐形、正箕形、反箕形、环形、螺形、囊形、双箕形和杂形”等 9 种形态1。纹理特

9、征则是由平均纹密度、纹密度分布、平均纹曲率、纹曲率分布等纹理参数构成。纹理特征多用于计算机指纹识别算法的多维分类及检索。非永久性特征由孤立点、短线、褶皱、疤痕以及由此造成的断点、叉点等元素构成的指纹特征，这类指纹有可能产生、愈合、发展甚至消失。指纹的生命特征与被测对象的生命存在与否密切相关。但它与人体生命现象的关系和规律仍有待进一步认识。目前它已经成为现代民用指纹识别应用中越来越受关注的热点之一。（二）指纹识别的原理和方法指纹识别技术主要涉及四个功能:读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，然后要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰，再通过指纹辨识软件建立

10、指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”(minutiae)的数据点，即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。通常手指上平均具有 70 个节点，所以这种方法会产生大约 490 个数据。这些数据，通常称为模板。通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。采集设备(即取像设备)分成几类:光学、半导体传感器和其他。二指纹识别技术的主要指标和测试方法二指纹识别技术的主要指标和测试方法（一）算法的精确度指纹识别系统性能指标在很大程度上取决于所采用算法性能。为了便于采用量化的方法表示其性能，引入了下列两个

11、指标。拒识率:是指将相同的指纹误认为是不同的，而加以拒绝的出错概率。FRR=(拒识的指纹数目/考察的指纹总数目) 100%。3误识率:是指将不同的指纹误认为是相同的指纹，而加以接收的出错概率。FAR=(错判的指纹数目/考察的指纹总数目) 100%。对于一个已有的系统而言，通过设定不同的系统阈值，就可以看出这两个指标是互为相关的，FRR 与 FAR 成反比关系。这很容易理解， “把关”越严，误识的可能性就越低，但是拒识的可能性就越高。（二）误识率和拒识率的测试方法测试这两个指标，通常采用循环测试方法7。即给定一组图像，然后依次两两组合，提交进行比对，统计总的提交比对的次数以及发生错误的次数，并计

12、算出出错的比例，就是 FRR 和 FAR。针对 FAR= 0.0001%的指标，应采用不少于 1 415 幅不同的指纹图像作循环测试，总测试次数为 1000405 次，如果测试中发生一次错误比对成功，则 FAR= 1/1000405;针对 FRR= 0.1%，应采用不少于 46 幅属于同一指纹的图像组合配对进行测试，则总提交测试的次数为 1035 次数，如果发生一次错误拒绝，则 FRR= 1/1035。测试所采用的样本数越多，结果越准确。作为测试样本的指纹图像应满足可登记的条件。（三）系统参数拒登率:指的是指纹设备出现不能登录及处理的指纹的概率，ERR 过高将会严重影响设备的使用范围，通常要求

13、小于 1%。登录时间:指纹设备登录一枚指纹所需的时间，通常单次登录的时间要求不超过 2s。比对时间:指纹设备对两组指纹特征模版进行比对所耗费的时间，通常要求不超过 1s。工作温度:指纹设备正常工作时所允许的温度变化范围，一般是 0 40。工作湿度:指纹设备正常工作时所允许的相对湿度变化范围，一般是30% 95%。4三、指纹识别技术的应用三、指纹识别技术的应用（一）利用现场指纹直接破案现场指纹是犯罪分子在作案过程中遗留在现场的重要证据之一，既可以为侦查提供线索，有利于缩小范围：如帮助确定现场出入口，帮助分析作案人数和作案的过程，又可以为破案提供证据，有力地证实犯罪：如排除嫌疑，提供科学依据，直接

14、认定犯罪分子，提供确凿证据。在工作实践中，利用现场指纹直接破案的主要形式为倒查， “以人找案” ，即在侦查过中，将发现的所有可疑人员的十指指纹制作成样本手印，然后将其手印与现场指纹进行比对检验，从而直接认定犯罪嫌疑人。目前，随着计算机网络技术的飞速发展，公安信息资源共享，高速度、大容量、网络化传输的指纹自动识别系统的建立和广泛应用，现场手印除运用以往的人工查档之外，利用指纹自动识别系统能够更加有效地打击刑事犯罪。（二）利用现场指纹串并案件串并案件是侦破案件的另一种重要手段，而现场遗留的犯罪嫌疑人的指纹，是为串并侦破案件提供同一认定的重要依据之一，也是现场指纹能得到广泛和充分利用的具体体现。一方

15、面，当数起案件依据现场指纹串并起来时，其意义不仅仅说明这些案件系同一名或同一伙案犯所为，而更重要的是能够从这些案件中所反应出来的共同点，经过科学地综合分析归纳，对案犯的个性特征、特点进行刻画和识别。并且串并起来的案件越多，对案犯个人特点的反应就愈加明晰化，因此对侦查提供的范围和方向也就愈加准确和具体。另一方面，利用现场指纹串查， “以案找案” ，即用现场指纹查现场库，是它的又一重要作用，已串并案件中的现场指纹，进一步证实了案件是犯罪嫌疑人所为。故此它又成为了“以案找案”的准确比对依据。如 2006 年 9 月至12 月份，本辖区风光路繁华路段的临街门面房接连发生被盗案件，现场勘查5后，将现场提

16、取的指纹进行检验比对，该系列盗窃案件应为同一伙人作案。将提取的指纹入库后，未发现有与之相一致的指纹，随即将其入到指纹库内，待再次检验。2007 年 3 月份，本辖区内解放大道繁华路段门面房也接连发生被盗案件，作案手段和风光路段被盗案件极为相似。辖区派出所民警夜间巡逻时，抓获两名在解放路段正在实施盗窃行为的嫌疑人，将现场提取的指纹和嫌疑人十指指纹输入到指纹库内，进行检验比对时，发现与 2006 年 9月至 12 月风光街道发生的盗窃案件的现场指纹相一致，从而“以案找案” ，认定为该两系列街道门面房盗窃案应为同一伙人作案，迅速将此系列盗窃案告破。目前，利用现场指纹串并案件的途径主要有两种：第一种：

17、将现场指纹录入指纹自动识别系统，与指纹自动识别系统中现场库中指纹进行比对，如果两枚指纹比对特征点相同，认定为同一人所留，此时案件可以并案侦查。另一种方法：利用近期案件现场所反应手段、动机、侵害对象等特点的相同点，可以串并案件，然后把纹型相同、形状近似的现场指纹的细节特征逐一进行比对鉴别，从而串并案件。2005 年 7 月本辖区某乡几个相连村庄一连发生三起入室抢劫、强奸案件，案件现场所反映出的作案手段、动机、侵害对象等特点极为相似。技术人员在现场勘查时，将提取的指纹进行初检，认定三起案件为同一伙人所为，技术人员当即输入到指纹识别系统进行查询，经过多次查询，没有结果。后来技术人员结合现场勘查认真分

18、析应为流窜作案，犯罪分子在外地作案也应遗留有指纹，技术人员将该现场指纹输入到省级现场指纹库进行比对，当即和安徽、湖北两地一系列入室抢劫、强奸案件串并。然后技术员把安徽、湖北两地现场指纹调出进行查询，一举串并案件十余起，案件涉及河南、安徽、湖北三省，为侦查划明了方向，并很快破获了案件，及时消除了社会的不良影响。（三）利用十指指纹查积案当现场指纹提取后，在初步的比对检验过程中不能直接破获案件时，我们可以利用指纹自动识别系统将现场指纹录入到现场库进行保存，这种方法对打击刑事犯罪也能起到积极的重要作用：当犯罪嫌疑人因一些案件被抓获，6拒不交待其它案件，此时将犯罪嫌疑人的十指指纹与自动识别系统中现场库中

19、的指纹进行比对，如果能够做出同一认定，那么该犯罪嫌疑人以前犯过没被及时侦破的积案也将随之被破获。2002 年 10 月，本辖区交通路某机关办公楼财务室保险柜内巨款被盗，技术员在现场勘查时，提取指纹一枚，将指纹输入到指纹识别库内进行查询，多次查询无果。由此可见，随着我国现代法庭审判制度改革的不断深入，大陆法系和英美法系的相互融合，法庭上控辩双方的对抗性会逐步增加，辩方会更加注重控方提供证据的证明力，而作为证据之首现场指纹，在以后打击刑事犯罪中，会更加显示出其重要作用和优势地位。（四）指纹技术在民用方面的应用指纹识别技术已经成熟，其应用日益普遍，除了刑事侦察用之外，在民用方面已非常广泛，如指纹门禁

20、系统、指纹考勤系统、银行指纹储蓄系统、银行指纹保管箱、指纹医疗保险系统、计划生育指纹管理系统、幼儿接送指纹管理系统、指纹献血管理系统、证券交易指纹系统、指纹枪械管理系统、智能建筑指纹门禁管理系统、驾驶员指纹管理系统等。指纹门禁系统和指纹考勤系统是开发和使用得最早的一种出入管理系统，包括对讲指纹门禁、联机指纹门禁、脱机指纹门禁等等。在入口将个人的手指按在指纹采集器上，系统将已登录在指纹库中的指纹(称为已经注册)进行对比，如果两者相符(即匹配)，则显示比对成功，门就自动打开。如不匹配，则显示“不成功”或“没有这个指纹” ，门就不开。在指纹门禁系统中，可以是一对一的比对，也可以是一对几个比对。前者可

21、以是一个公司、部门，后者可以是一个家庭的成员、银行的营业厅、金库、财务部门、仓库等机要场所。在这些应用中，指纹识别系统将取代或者补充许多大量使用照片和 ID系统。把指纹识别技术同 IC 卡结合起来，是目前最有前景的一个应用之一。该技术把卡的主人的指纹(加密后)存储在 IC 卡上，并在 IC 卡的读卡机上加装指纹识别系统，当读卡机阅读卡上的信息时，一并读入持卡者的指纹，通过比对就可以确认持卡者是否是卡的真正主人，从而进行下一步的交易。指7纹 IC 卡可取代现行的 ATM 卡、制造防伪证件等。ATM 卡持卡人可不用密码，避免老人和孩子记忆密码的困难。近年来，互联网带给人们方便与利益已，也存在着安全问题。指纹特征数据可以通过电子邮件或其它传输方法在计算机网络上进行传输和验证，通过指纹识别技术，限定只有指定的人，才能访问相关的信息，可以极大地提高网上信息的安全性。网上银行、网上贸易、电子商务等一系列网络商业行为就有了安全性保障。指纹社会保险系统的应用为养老金的准确发放起了非常有效的作用。避免了他人用图章或身份证复印件代领，而发放人员无法确定该人是故世的问题，要凭本人的活体指纹，才可准确发放养老金。四指纹识别的可