－13－科技论坛指纹识别技术研究褚玉山（辽宁省抚顺市解放路人防设施管理处，辽宁抚顺113000）引言生物特征识别基于计算机和模式识别技术利用人体固有的可以检测的生理特征和行为特征进行个人身份鉴定，是当前信息安全领域的研究热点，而指纹识别以其使用方便，识别准确率高，速度快等优点，在当今社会的诸多领域都有着非常广泛的应用。设计了以数字信号处理器和固态指纹传感器为核心的指纹采集系统，实现了指纹信息的高速获取。1指纹识别技术简介指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点[1]。指纹识别是目前国际公认的应用最广、造价最低、易用性最高的身份认证技术。市场上推出的产品有指纹门锁、指纹考勤机、笔记本电脑等[2]。2指纹识别系统的整体设计系统构成如图1所示，包括固态指纹传感器、数字信号处理器、外部存储单元及显示设备等部分组成。数字信号处理器DSP用于图像采集和处理，指纹传感器用于采集指纹图像并转换为DSP可以处理的数字信号，SDRAM作为DSP的外部存储器，FLASH用于程序的自动上电加载，由LCD等显示设备输出指纹识别的结果。3系统硬件设计3.1数字信号处理器的选择系统的核心处理器选择TI公司的TMS320DM642。DM642是基于TMS320C6000系列中的最高性能的定点DSPC64xCPU，具有极强的处理能力和高度的灵活性及可编程性。DM642具有增强型直接存储器存取控制器（EDMA）；内部包括64个32位字长的通用寄存器以及8个独立的运算单元，具有两个专用硬件乘法器，还包括10M/100Mb/s以太网接入控制器，管理数据输入输出模块等[3]。3.2指纹传感器的选择指纹识别技术的发展和指纹传感器技术的发展密切相关，最常见的电容传感器是通过电容充放电的原理来获取指纹图像的。选择富士通公司的电容式固体指纹传感器采集指纹信息，该芯片集成了一个8位A/D转换器，提供三种总线接口，并特有自动指纹检测功能[4]。其具体参数如表1所示。3.3DSP与指纹传感器的接口设计MBF200提供三种总线接口：8位微处理器接口（MCU）、集成USB全速接口及串行周边设备接口（SPI），本系统中选用MCU接口实现传感器同系统处理器的通信。如图2所示，在该模式下，DSP主要通过外部存储器接口（EMIF）采集指纹数据，EMIF的低8位数据线读写数据，读写使能信号WE和RE控制传感器的读写操作。用地址线来驱动指纹传感器的地址选择位，以选择地址索引寄存器或功能寄存器。ARDY读取传感器WAIT引脚的状态，当传感器的AD转换完成后开始读取图像数据DSP通过EMIF接口对指纹传感器进行配置，采集指纹图像数据。获取的指纹信息数据送入SDRAM中保存，以便DSP读取并处理。4系统软件设计4.1指纹传感器的初始化MBF200的初始化主要是通过配置功能寄存器来完成，DSP通过利用地址索引的方式完成寄存器的修改。地址索引方式由MBF200的地址索引引脚A0来完成，当A0引脚为低电平时，选通地址索引寄存器，当A0引脚拉高之后，选中地址索引寄存器中指定的寄存器。对指纹传感器的初始化流程为：写CTRLB的AUTOINCEN位使能自动增加操作，每次A/D转换完成的数据被读取后将自动开始下一次转换，行地址会在最后一个列地址读取完后自动增加，转至下一行。写CTRLB的ENABLE位使能A/D转换和传感器阵列，等待30μs后传感器开始工作。4.2指纹图像的采集指纹图像的采集流程如图3所示。系统上电、程序加载完成后，开始指纹的检测，当有指纹按下时，采集程序开始。首先写CTRLA寄存器的第0位和第2位，使能行增加。系统开始等待，当行捕捉完成后，CTRLA寄存器中的8位数据即为图像像素信息，读取CTRLA的值后读使能引脚的上升沿将启动A/D转换，等待A/D转换的时间，如此反复直到整个行的数据全部读取完成，等待下一行的行捕捉完成后继续采集，直到整幅图像采集完成。5指纹采集实验当系统上电后，DSP自动加载程序开始运行，没有指纹按下时系统处于等待状态，当有指纹按下时，指纹传感器发出中断，系统采集数据信息并送入SDRAM储存。通过实验对MBF200的放电电流和增益等参数反复进行调整，如图4所示为实验中采集到得指纹图像，当DTR(放电时间寄存器)=0x23，DCR(放电电流寄存器)=0x01，增益为1时，图像质量较好。6结论设计开发了嵌入式指纹采集识别系统，以数字信号处理器TMS320DM642为系统的处理器，实现系统的控制与图像识别功能，以固态指纹传感器MBF200作为输入设备，获取指纹图像。分别完成了系统的硬件和软件开发，实现了指纹图像的高速采集，并通过对采集参数的调整，获得了质量较高的指纹图像，可以满足图像算法的要求。参考文献[1]董立羽.现代生物特征识别技术发展综述[J].电脑与信息技术，2007，10（5）：11-13.[2]齐永锋，火元莲，张家树.生物特征识别的关键技术与安全性思考[J].微计算机信息，2008，24(18)：30-31，34.[3]苑玮琦，张健.基于DSP的指纹识别系统的设计[J].传感器设计，2005，1：34-36.[4]肖小锋，蔡金燕，梁玉英.新型指纹传感器MBF200的特性及应用[J].国外电子元器件，2004，11（11）：31-34.作者简介：褚玉山，辽宁省抚顺市解放路人防设施管理处，工程师。责任编辑：张雨摘要：指纹识别技术是目前安防领域的研究热点，设计开发了嵌入式指纹采集系统，以数字信号处理器为核心，采用固态指纹传感器采集指纹图像。提出了系统的整体设计思想，设计了DSP与指纹传感器的硬件接口方式，实现了指纹传感器的初始化及指纹图像采集的软件设计。通过实验，该系统可以实现指纹图像的高速采集，采集到的图像可以满足图像算法的需要。关键词：指纹识别；数字信号处理器；指纹传感器；图像采集
数字指纹技术的攻击方法概述(图)
2009年02月03日 星期二 下午 02:36
1 引言
近年来，信息技术的迅猛发展及以其为基础的电子商务的广泛应用，使各类文字、图片、影视等作品通过网络的传播范围空前扩大，为创作者和发行商带来了新机遇。但同时，人们也很容易对以数字形式存在的产品进行非法拷贝和分发，如何对数字化产品进行版权保护已成为信息时代版权保护的核心问题之一。数字水印技术和数字指纹技术是近几年发展起来的新型数字版权保护技术。比较而言，数字水印是向数字产品中嵌入版权拥有者的一些信息，当发生争议时能够有效确认出版权归属，对相同的作品嵌入的水印信息是相同的。而数字指纹是在原产品中嵌入与用户有关的信息，产品提供者（也称发行商）能够根据该信息对非法用户进行跟踪。嵌入的内容对不同购买者是不同的，数字指纹技术具有广泛的应用环境和广阔的应用前景。
数字指纹是版权保护的一种重要手段，也属于信息隐藏的一部分。它是将不同的标志性识别代码——“指纹”，利用数字水印技术嵌入到电子产品中，然后发给每个用户。发行商发现盗版行为后，就能通过提取盗版产品中的这一指纹，确定非法复制的来源，对盗版者进行起诉，从而起到版权保护的作用。
2 基本概念和模型
数字指纹技术的基本模型主要由两个模块组成，一是用于向载体图像中嵌入指纹并对掩蔽图像进行分发的数字产品分发模块；另一部分是实现对非法分发者进行跟踪并审判的数字产品追踪模块。数字指纹技术的基本模型[1]见图1。
图1 数字指纹技术的基本模型
（1）数字产品分发模块。其建立在数据分发体制下，实现数字产品的指纹嵌入和数字产品的分发。该模块包括数字指纹的编码、嵌入及分发。其中，指纹的编码是对原始指纹数据进行处理，以提高数据的安全性和抗合谋能力；指纹的嵌入是以一定的规则，向载体的时域或变换域系数中引入误差，从而实现指纹信息的成功隐藏；指纹的分发是将掩蔽图像授权于注册用户。
（2）数字产品追踪模块。其建立在盗版跟踪体制下，实现盗版数字产品中的指纹提取和盗版者跟踪。该模块包括指纹的提取、译码、跟踪及审判。其中，指纹的提取是按照一定的规则，根据掩蔽载体中的误差，从中提取出指纹数据；指纹的译码是将提取出的指纹数据恢复成可理解的数字指纹信息；指纹的追踪及审判是根据数字指纹信息，依靠协议和法律对盗版者进行判定和惩罚。
指纹识别
一、指纹与指纹识别
指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凹凸不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点（minutiae）。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。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。目前，世界各地的警察局已经广泛采用了指纹自动识别系统。九十年代，用于个人身份鉴定的自动指纹识别系统得到开发和应用。
指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。
目前许多公司和研究机构都在指纹识别技术领域取得了很大突破性进展，推出许多指纹识别与传统IT技术完美结合的应用产品，这些产品已经被越来越多的用户所认可。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的商务领域，而在商务移动办公领域颇具建树的富士通、三星及IBM等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统。
二、指纹识别优点
指纹识别技术是生物识别技术领域较早被开发的，作为研发历史最为长久的生物识别技术，它具备了以下众多优点：
（一）指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征；
（二）每个人的指纹都是相当固定的，很难发生变化；
（三）易于获取指纹样本、易于开发识别系统、实用性强；
（四）一个人的十指指纹都不相同，可提高系统的安全性；
（五）识别指纹的模板（样本）不是指纹图，而是从指纹图中提取的关键特征。这样，使得存储指纹模板的存储量要远小于存储指纹图；
（六）读取指纹时，用户必须将手指与指纹采集头相互接触，与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法。这也是指纹识别技术能够占领大部份市场的一个主要原因；
（七）指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加的低廉。
《信息识别技术》期末考试
题 目 基于指纹识别技术的分析
学 名 张艳
专业班级 3G 软件12-02 班
学 号 541213140248
院 （系） 计算机与通信工程学院
完成时间 2013年11月15日
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基于指纹识别技术的分析
【摘要】
随着信息时代的发展, 自动指纹识别技术已经广泛地应用于公安、海关、银行、网络安全等需要进行身份识别领域。通过对传统的验证持有物而进行身份认证的方式进行了改进, 提出了利用人体生物特征进行身份识别的更为安全和有效的方法。
【关键词】指纹识别；身份认证；特征提取
研究的背景及意义
科学技术的迅猛发展为人类的生产生活带来了极大的便利，大大地推动了现在社会的进步和发展。在网络化时代的今天，我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登陆密码等等；并配备了各种钥匙，如门锁钥匙，汽车钥匙，保险柜钥匙等。这些都是传统的安全系统所采用的方式，随着社会的发展，其安全性越来越脆弱。而我们的生活随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定。指纹识别是指通过计算机，利用人体固有的指纹生理特征来进行个人身份鉴别的技术。由于人体指纹具有唯一性和不变性，使得指纹识别与传统的方法如使用个人密码或者身份识别码相比，具有更高的安全性和易用性。指纹识别技术已经成为国内外研究的热点。传统的基于PC的指纹识别系统由于移动性差、功耗高等缺点限制了其在民用领域的应用和推广。因此，开发低功耗、高性能、移动性强的嵌入式指纹识别系统具有现实的实用意义和广泛的应用前景。
指纹识别技术特点
相对于其它生物识别认证技术而言，自动指纹识别是一种更为理想的身份确认技术，因为指纹相对于其它几种生物特征具有以下一些独特的性质：
