指纹锁核心技术与性能指标

2008-11-2009:592.主要性能指标拒真率上面已提到指纹识别产品的关键性能是拒真率和认假率。拒真率的定义是统计意义上人群中手指不能被识别的比率。比如，拒真率＝0.1％表示1000个手指中有一个手指不能被识别。理论上，任何登记过的指纹都应该被识别，即拒真率＝0％。实际上任何指纹产品都不可能做到拒真率＝0％。对于理想干净的手指，指纹产品一般容易识别。但是对于不理想的手指，如粗糙的手指、纹理很浅的手指、干手指等，通过识别要难的多，或根本不能通过。因此，有一部分比率的人的手指不能被指纹产品识别，这个比率就是拒真率。当然，这个比率越低越好。产品的性能越好，拒真率的值越低。低端产品与高端产品的主要差别就在拒真率上，还有一些其它方面的差别也是重要的。目前低端产品存在的普遍问题是拒真率问题，尤其是对困难手指。由于指纹知识的宣传不够和有些产品宣传的误导，消费者对拒真率的宣传、理解、和评估存在一些误区，下面给予讨论。有些公司的宣传对产品的拒真率性能明显夸大，而且往往没有注明测试方法和手指样本的选择，与实际使用结果相差很远。所以，选择产品时不能只看供应商的技术参数。如果要比较不同产品的拒真率，随便找几个理想的手指去测试是不能说明问题的。对于理想的手指，低端产品和高端产品的拒真率相差很小，甚至没有差别。它们的差别主要在于对困难手指的拒真率方面。因此，在测试关建性能时，应该把重点方在对困难手指考验上。但是，使用单位要找到困难的手指也有一定难度（比如，单位人数少）。困难手指包括如下几种类型：粗糙的手指手工劳动者手指老年人手指先天性干手指（天气冷时干手指问题突出）带油脂的手指（可以用手指沾一些油脂来模仿）带灰尘的手指（可以用石膏粉来模仿）带泥土的手指（即石膏粉加少许水份来模仿）脏手指（可以在手指上涂一些不同颜色的墨水，例如红色和黑色）先天性浅纹理手指少许出汗手指认假率这是把手指搞混淆的概率。有些广告声称60亿分之一的认假率，这是误导消费者的做法。科学家证明的确地球上人类手指一样的概率是60亿分之一。但是，实际上不管是怎样的指纹专家还是现在指纹产品，都没有达到这样高的分辨率。对于相似的指纹，指纹产品是有可能搞混淆的，只要是这个比率在合理范围就可以。有趣的是，由于基因的缘故，同一个人的不同手指相似比率较高。这个指标的精确测试有一定难度，必须召集很多志愿者。小规模的测试只能供参考，不能做定量计算。比如，如果拿两个很相似的手指测试，如果相互识别，不能下结论认假率＝50％。与拒真率情况不同，国内大部分产品在这个指标上一般还能满足实际要求，但也有一些产品例外。人造指纹市场上的指纹识别仪中，部分不会被假指纹骗过，但也有部分会被假指纹骗过。必须注意指纹仪的选择。假指纹问题是一个非常严重的问题，但被很多人忽视。这个问题与指纹采集器（敏感器）有关，与指纹比对算法基本无关。有些指纹敏感器对人造指纹同样会采集到指纹图像，而且质量还不错。采用这些敏感器的指纹产品对人造指纹没有鉴别能力，不管是人的真指纹还是人造的假指纹，只要纹路对上，都一样识别通过。现在所有指纹产品都打上“活体指纹”的概念，这个概念的使用是针对公安系统的指纹鉴定技术而言。公安系统的指纹鉴别针对物体上的遗留指纹，而现代指纹产品直接对人体指纹与门禁机里的指纹作比对。“活体指纹”的概念由来如此，但是有些产品实际上对真假指纹不分。还有，活体和真皮是完全不同的意思，真皮指的是手指内层有生命的皮肤，手指表皮是没有生命的（人的表皮、指甲、头发是由死去的细胞组成）。人造指纹的制作方式有三维（立体）与二维（平面）两种。三维指纹可采用树脂之类的材料，二维指纹用简单的打印机打印就可以。人的指纹实际上到处可以采集到，门的手柄上、茶杯上、桌面上；或者就在指纹采集器上。通过胶纸和化学材料（碘）可以让采集到的指纹重现，加以整理就可以用人造材料制作。美国电影“国家财富”就演示了用假指纹作案的典型过程。国内已有出售人造指纹，10元一个。最容易被人造指纹骗过的就是光学指纹敏感器，它对二维、三维的假指纹都不能鉴别；而电感－电容－压感稍好一些，只是对三维的假指纹不能鉴别。假指纹问题不仅存在与国内很多产品中，国外的很多名牌产品也一样存在这个问题。日本东京大学的一位教授专门对假指纹问题进行了研究，他给出了假指纹的制做方式，并用制作的假指纹对国际上的11个知名品牌产品进行测试。结论是惊人的：这些产品全部可以被假指纹骗过！所以，指纹技术的可靠性必须以杜绝假指纹为前提，否则毫无意义。已经有报道用人造指纹在驾照考试和高考中作弊的案例，随着指纹应用的普及，这类案例还会增加。在有些应用场合，假指纹的问题不会带来严重的后果，比如考勤上的应用。但是在另外一些场合，如银行金融界的应用，假指纹引起的潜在风险是很大的。随着指纹技术的普及，银行系统对假指纹的认识也在不断提高。解决这个问题的根本办法是选择合适的指纹敏感器，只对人的皮肤敏感。手指放置自由度当手指放在敏感器上时，应该允许手指位置在一定范围内可以变化。早期的产品要求过于苛刻，现在这个问题已得到较好的解决，除了特别差的产品以外。太多的自由度是没有必要的，只要不影响使用就可以了。有的产品甚至可以允许360度偏转，在实际中有这样要求的应用很少。环境温度产品的工作温度范围也是一项重要的指标，这对产品的实用性影响非常大。中国的北方地区冬天的温度能达到负20多度，在南方地区夏天的温度经常达到40度，太阳直射的地方甚至能达到60度。如果产品在某种温度下失灵，它的原因来自两个方面。一个是元器件质量的问题，另一个是功能性问题。前者可能通过选择高档元器件来解决问题，后者与指纹核心技术有关（指纹采集器部分）。表面耐磨度指纹敏感器的表面每天被人使用，表面的耐磨度是很重要的。目前较通用又简单易行的测试方法是GB6739-1996。光学指纹采集器本来是最耐磨的，因为它的表面是玻璃。但是，有些光学采集器在玻璃表面上贴了一层硅胶或类似材料，为了弥补核心技术在采集指纹图像质量上的不足。这些材料往往是很不耐磨的，指甲可以把它刮伤，使产品的使用寿命大打折扣。