目錄

1. 指紋是物證之首

1.1 起源于中國

1.2 發展于歐洲

1.3 流行于全世界

2. 指紋圖像

3. 指紋特征

4. 指紋注冊

5. 指紋驗證

6. 指紋辨識

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1. 指紋是物證之首

????????指紋識別技術起源于中國、發展于歐洲、流行于全世界。自20世紀以來，指紋在偵破刑事案件、解決訴訟爭議中的作用被世界各國公認，被譽為“物證之首”。

1.1 起源于中國

????????有大量的證據表明，從史前時代開始人類就對指紋產生了興趣，并應用在很多場合，例如陶器、石刻及契約文書上。

圖1 西安半坡遺址出土的距今六千年的陶器上發現有指紋印記

圖2a 馬家窯人面彩陶壺指紋畫及現代指紋	圖2b 紅山陶罐指紋畫及現代指紋

????????美國芝加哥菲爾特博物館收藏--中國古代粘土印章。該印章正面刻著印章主人的名字，反面印有一個拇指印痕，條條脊紋清晰可辨。這枚印章被認為是世界上最古老的指印憑證。考古學家認為該印章應是在西周時期形成。

圖3 美國芝加哥菲爾特博物館收藏--中國古代粘土印章

????????唐代文書契約在契約的落款處,當事人、保人、知見人都畫上指節印。

圖4 唐代文書契約

1.2 發展于歐洲

????????1858年，英帝國駐印度的內務官威廉·謝赫爾見到中國商人與阿拉伯商人交易時，習慣在契約上加蓋拇指印，由此他受到啟發并開始效仿，在發放養老金和津貼時讓人加蓋拇指印，后又將此方法用于入獄犯人的登記，以防罪犯冒名頂替，經過19年的研究和實踐，于1877年寫出了《手之紋線》一書。

????????亨利·福爾茨運用生物學理論和方法規范指紋研究，得出了指紋各不相同的結論，并證實了指紋終身不變的理論。1880年，在《自然》雜志上發表《手上的皮膚壟溝》論文。

圖5 亨利·福爾茨

????????1892年，英國著名人類學家佛朗西斯·高爾頓在總結前人成果的基礎上，出版了《指紋學》一書，提出指紋人各不同、終生不變，指紋可以分類、可以識別，自此現代指紋學正式誕生，成為生物學下的一門分支學科。

圖6 佛朗西斯·高爾頓

1.3 流行于全世界

????????1897年6月，英屬印度總督簽署了一份決議，宣布指紋鑒定成為英屬印度政府的官方標準的鑒定罪犯的手段。指紋系統在印度的使用獲得成功后，刺激了其他國家和地區使用指紋系統的興趣。1901年，英國政府決定在Scotland Yard建立指紋系統。此后，指紋系統在全世界得到了推廣，成為一種被廣泛接受的身份鑒定手段，普遍應用于刑事案件調查及罪犯鑒定中。

????????到了1946年，以FBI為典型，其手工維護的指紋檔案達到1億份；1971年，FBI的指紋檔案達到2億份。1999年，FBI決定，對于非犯罪人員捺印，停止再建立新的紙質指紋檔案，新捺印的指紋將保存在計算機系統，也就是自動指紋識別系統。

????????20世紀以后，隨著指紋鑒定的普及，指紋檔案的急劇增加，對指紋檔案的自動化處理需求變得強烈。從20世紀60年代，一些國家如美國、英國、法國等開始了對指紋自動識別系統(Automatic Fingerprint Identification System，AFIS)的研制。20世紀70年代以后逐漸出現了一些商業化系統，比較著名的如FBI系統、De La Rue Printrac系統、NEC系統、Morpho系統、Logica系統、Cogent系統等。

????????2001年9·11恐怖襲擊事件之后，指紋識別技術被廣泛應用于反恐，如USVISIT，EUVISIT等項目。中國政府亦在二代身份證、電子護照等個人身份證件的制作和驗證上采用了指紋識別技術。國際民航組織亦有相關標準，要求旅行證件采用生物特征識別技術驗證持證人的真實身份。

????????2012年7月，FIDO(Fast IDentity Online)聯盟成立，制定有關標準，將生物特征識別技術引入網絡安全規范，以替代傳統的密碼技術。

????????2013年，蘋果公司推出帶有指紋識別功能的智能手機，通過指紋識別支持手機解鎖和電子支付，獲得商業成功，帶動了指紋識別技術在移動電子設備的迅速發展。

2. 指紋圖像

????????從指紋采集儀智能的提取一幅未經處理的指紋原始圖像，圖像未經處理，數據量大。指紋圖像的主要參數有圖像的尺寸、圖像分辨率和圖像的灰度。

3. 指紋特征

????????指紋圖像經過圖像處理算法進行處理，并經特征提取算法提取，產生一個表示該指紋特征的數據文件，該數據文件是所有指紋特征點（線）的集合，用于生成指紋模板或者搜索、比對。用該數據文件無法還原成圖像。

????????指紋的特征被分為3級，如下圖所示。

????????第1級特征是指紋的紋型，如箕、斗等．在大型指紋識別系統中紋型分類被用于提高指紋檢索的速度。

????????第2級特征是指紋的細節點，即端點、分叉點等，端點是一條紋線終止的地方，分叉點則是1條紋線分裂成2條的地方。端點和分叉點是最常用的細節點特征。指紋自動識別系統中常記錄其位置和方向，基于這些信息進行匹配。

????????第3級特征是指紋紋線上的汗孔、紋線形態、早生紋線、疤痕等。3級特征更為細致，但穩定性不如2級特征。近年來，隨著小尺寸指紋采集器的普遍應用，基于3級特征的指紋識別越來越多地受到重視。

4. 指紋注冊

????????指紋注冊又叫指紋登記。是從指紋圖像中提取指紋特征值，形成指紋特征值模板，并與人的身份信息結合起來，存儲在指紋識別系統中的過程。它相當于為指紋報戶口。所以指紋注冊的時候，需要保證指紋與身份信息之間的正確對應。尤其對于政府、社團、公司等單位進行指紋注冊時，防止冒名頂替，避免指紋與身份信息關聯錯誤，是非常重要的。因此在這類指紋應用中，指紋登記的過程，需要現場督導人員參與。甚至把督導人的指紋采集到系統中，作為注冊者指紋特征值模板的組成部分，以示職責之重要，并為后續責任審計提供依據。

5. 指紋驗證

????????指紋比對：判斷指紋特征和指紋模板是否相匹配的過程為指紋比對；是1:1技術方式，是一個驗證過程，是通過把一個現場采集到的指紋特征與一個已經登記的指紋模板進行一對一的比對，來確認身份的過程。根據其提供的標識，即用戶的ID號，再進行指紋比對，確認是否是該標識號對應的人。整個過程可概括為：“你是你自稱的這個人嗎？”。

6. 指紋辨識

????????指紋辨識：在N個指紋模板中查找與指紋特征相匹配的指紋模板的過程為指紋辨識(指紋搜索)；是1:N技術方式，是一個辨識過程，是把現場采集到的指紋同指紋數據庫中的指紋逐一進行匹配，從中找出與現場指紋相匹配的指紋。這也叫"一對多匹配"。可概括為：“我是誰”。