指纹识别系统是生物计量学中广泛应用的一种模式识别系统。这篇文章将详细讨论什么是指纹识别系统，它的架构，如何工作，应用和优缺点。
什么是指纹识别系统
指纹识别系统是一种通过指纹识别人的生物特征识别系统。该系统用于识别和核查目的。需识别或验证印象的用户;将指尖放在指纹扫描仪上，将指纹登记到指纹扫描仪上。指纹是指指尖的印痕，扫描仪产生相同的数字表示，然后将其与数据库模板进行比较，从而识别和验证用户。
图1 -指纹识别系统简介
数字支付应用程序使用指纹识别系统，图2显示了支付应用程序涉及的步骤。在第一阶段，用户请求在线转账给特定的收件人。本地设备(智能手机)要求生物测量或手指印象，一旦印象与数据库中存储的图像匹配，就会发生金额的转移。用户得到一个密码较少的经验，节省了他的时间在记忆密码。
图2 -数字支付交易的表示
指纹识别系统的体系结构
本系统的组成部分为:
- 注册模块
- 处理模块
- 数据库模块
- 验证/识别模块
注册模块
这个模块处理用户指纹的注册。指纹扫描仪扫描手指的印象，并产生原始的数字表示。
处理模块
系统的处理阶段接受来自扫描仪的输入并对其进行进一步处理。对指纹进行特征提取，生成特征向量。
数据库模块
Users模板存储在数据库模块中。处理模块生成的特征向量与一个或多个现有模板进行比较。
验证/识别模块
该模块与应用程序系统接口，用户因此声明他/她的身份。
图3 -指纹识别系统架构
指纹识别系统是如何工作的
为了理解系统的工作原理，让我们考虑图4。它展示了使用指纹识别一个人的不同过程。指尖包含摩擦脊和皱纹，这是独特的和持久的，这是非常有用的生物识别技术。
第一步涉及使用扫描仪获取指纹。用户必须将手指放在带有传感器的扫描仪上。为了捕捉人的手指印象，主要使用光学和固态传感器。
每个人的手指印痕都是独一无二的，可以通过纹路上的一些异常点来区分。细节提取包括三个阶段。
它们是:
- 预处理阶段
- 萃取阶段
- 后处理阶段
预处理阶段
这一阶段又细分为三个阶段。
- 图像增强
- 图像二值化
- 图像分割
图4 -预处理阶段的表示
图像增强
这一阶段涉及通过上下文滤波方法(如Gabor滤波)进行图像增强。由于脊纹可能被切割或断裂，必须增强获得的手指印象，由于传感器上的手指压力过大，相邻的脊纹可能会出现连接。
图像二值化
一旦图像被增强，它必须被二值化。因此这一步被称为“图像二值化”。这是通过比较阈值来完成的，阈值是方差和局部强度平均值的组合。
图像分割
图像分割包括排除手指印象边界上脊线的端点，以避免提取虚假或不需要的特征。
萃取阶段
这一阶段又分为两个阶段。它们是:
- 变薄
- 细节标记
变薄
减薄过程将Ridge厚度降低到一个像素，允许Minutiae检测。由于细化过程可能会产生伪缺陷，并进一步处理以去除缺陷。
细节标记
细部标记使用交叉数(CN)方法完成，即使用3 × 3像素窗口对脊像素进行分类。交叉编号(CN)值是根据下面表格(图5(a))所示的交叉编号属性计算的:
图5 - (a)交叉数特性(b)显示脊特征的样品指纹
假设CN为0的山脊像素对应一个孤立点，CN为1的山脊端点。
后处理阶段
这一阶段包括两个步骤:
- 去除虚假的细节
- 指纹匹配
图6指纹识别系统工作原理
去除虚假的细节
手指的印象，其中包含岛屿，三角洲，孔被丢弃。侧细节，钩，重叠，图像质量差的区域的细节，太宽的细节和太窄的孔隙被删除。
指纹匹配
指纹匹配采用BOZORTH3算法。它可以将传感器接收到的输入指纹与数据库中存储的模板进行匹配，并输出结果。
指纹识别系统的应用
指纹识别系统的应用包括:
- 它用于识别特定用户。
- 它被广泛应用于数字支付应用。
- 签发护照必须提供指纹。
- 它被用于银行业。
- 用于国家身份识别系统。
- 这是最被接受的投票系统。
- 它用于物理访问控制解决方案。
- 它被用于安全系统。
指纹识别系统的优点
指纹识别系统的优点有:
- 这个系统是经济的。
- 系统运行稳定可靠。
- 输出更准确。
指纹识别系统的缺点
这个系统的缺点是:
- 该系统的实施是艰难的。
- 当指尖脏或湿时，指纹扫描仪无法工作。
- 虽然系统很稳定，但指纹会随着年龄和环境条件的变化而变化。
还读:语音识别系统-类型，如何工作，结构，应用面部识别系统-如何工作，结构和应用全球定位系统(GPS) -架构，应用，优势
