基于指紋識別的一卡通手機研究
閱讀：1666發布時間：2013-7-18
摘要：隨著一卡通手機的出現，,人們對手機支付的安全性的要求越來越高。由于人的指紋具有*性和不變性，所以利用指紋進行身份鑒別，將具有更高的安全性。本文從指紋識別技術出發，將生物特征識別技術應用于一卡通手機，介紹了手機指紋識別，用于手機支付的方法。
引言
手機支付是指用戶使用內置現場支付賬戶的RFID手機，在安裝了支持手機支付帳戶POS機具的商家，通過形如刷卡的近距離通信方式（RFID）完成支付交易的業務類型。在目前國內三大運營商的鼎力推動下，手機一卡通自2009年以來呈現快速發展的態勢。作為一種現場支付的手段，可以使運營商實現“后臺金融”——“遠程線上支付”——“手機刷卡線下支付”的一體化方案。目前，很多大學推行了校園手機一卡通，用一卡通即可實現考勤、借書、打飯等校園內的身份認證和消費的活動。然而，如果一卡通一旦丟失，且未能及時掛失，就可能會使卡內的余額被他人消費，造成不必要的麻煩。
本文從手機一卡通的安全性角度考慮，提出一種基于指紋識別的一卡通手機，在一定程度上提高了一卡通手機的安全性。
一、指紋識別技術
個人包括指紋在內的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，呈現*性且終生不變。據此，我們就可以把一個人同他的指紋對應起來，通過將他的指紋和預先保存的指紋數據進行比較，就可以驗證它的真實身份，這就是指紋識別技術。
為了實現較高的安全性，使用復雜的密碼是流行的選擇，而如果我們在打飯、坐公交車時都要先輸入密碼才能下一步操作，那是很不方便也不現實的。所以考慮發展利用人的生理特征，是目前zui為方便與安全的識別系統。
二、一卡通手機指紋識別
作為生物識別技術中發展zui成熟、應用zui廣泛的一種，指紋識別技術應用具體涉及指紋圖像采集、圖像處理、特征提取、特征比對與匹配等。顯然，其zui基礎、zui重要環節是高質量指紋圖像的采集。指紋的表面積相對較小，日常生活中手指常常會受到磨損，所以獲得的指紋細節圖像是一項十分復雜的工作。．
2．1指紋圖像的采集
指紋傳感器是指紋圖像的自動采集和生成部分，是指紋識別產品的數據輸入端。絕大多數指紋傳感器通過光學掃描、半導體熱敏、半導體電容等三種主要傳感技術采集指紋圖像。采集到的指紋是點位圖，一般來說，每一點用[0，255]的一個灰度值表示[l]。衡量一個指紋傳感器的性能好壞，主要看成像質量、對不同類型手指的適用能力、對氣候環境的適應性、圖像采集速度、電氣特性、硬件接口、應用程序接口（SDK）、使用壽命、可裝配性及附加功能。
2．2指紋圖像處理指紋圖像處理過程包括指紋圖像的預處理、特征提取、與指紋數據庫進行比對。
2．2．1指紋圖像預處理
預處理在指紋特別技術中有著非常重要的地位，是整個指紋識別工作的基礎，由于污漬、扭曲、壓力等各種噪聲的存在，預處理直接影響著指紋識別系統的可行性和準確性。預處理的目的就是去除指紋圖像的噪聲，增強嵴和谷的對比度，把它變成一幅清晰的點線圖。以便于提取正確的指紋特征。圖像的預處理可以在空間域內實現，也可以在頻域內實現。目前已有很多成熟的預處理方法[31。
指紋識別的預處理的一一般過程：由于指紋原始圖像在預處理時計算量大、耗時多，所以需要將采集到的原始灰度圖進行分割，將分割后的圖像銳化，得到增強灰度圖。將增強灰度圖二值化得到二值黑白圖，即將灰度圖像轉換為0．1的黑白圖像，這樣就使圖像的灰度層次由原來的256級降為2級，提高了對比度。zui后進行細化處理，細化的主要作用是去除指紋圖像中不必要的信息，提取出圖像的細節點，得到點線指紋圖。
2．2．2特征提取
對于特征點的提取，不同的系統有不同的處理方式。有的直接保存指紋圖像，處理的時候從圖像提取指紋特征。這種方式可以比較完整地保存指紋的所有信息，但是需要較多存儲空間和信息處理時間。而對于一般的指紋匹配來講，只需要使用指紋的特征點來進行匹配。因此，保存指紋圖像的意義不大，只需要保存足夠多個指紋特征點就可以*匹配要求。指紋圖像的特征，包括指紋的紋形（拱型、箕型、斗形）、指紋的核心點、三角點、分叉點、終點、嵴與嵴之間的寬度、嵴的走向等。只要能夠提取出足夠的特征，就可以用來進行指紋匹配。一般情況下，7個匹配的特征點就可以基本確定兩個指紋來自同一個手指]。對于手機指紋識別系統而言，7個特征點足以確定手機持有者的身份。常用的特征提取算法有兩種：基于二值化的特征提取算法和基于直接灰度圖的特征提取算法。對于本系統，由于用戶數有限，需要的特征點不多，所以考慮采用基于二值化的特征提取算法。
2．2．3指紋數據庫
手機的指紋識別系統，對于一個手機而言，其用戶數是比較少的，絕大多數都是一個用戶使用一部手機，所以匹配時所需要的指紋特征不多。因此，本系統考慮采用如下方案：對采集到的指紋圖像進行特征提取，即用戶在購買手機后，將自己的指紋圖像存人系統的指紋數據庫內，主用戶可以*其他用戶操作，將本手機的其他用戶的指紋信息也存人手機的指紋數據庫內。當需要手機支付時，使用者只需將手指放到手機上，由指紋傳感器采集指紋信息，系統將指紋圖像進行處理，處理后的圖像與數據庫中的圖像進行比對，如果一致，則發出付款指令，如果不一致，則不進行任何操作，返回到待機狀態。
三、結語
指紋識別技術利用每個人的指紋特征*而且終生不變的特點，可以替代密碼識別個人身份，并且具有比密碼方便，保密性高的特點。由于指紋識別生物特征的性，利用指紋人類自身生理特征進行身份認證的生物識別技術是zui可靠的身份鑒別方式。將指紋識別技術應用于一卡通手機上，將使手機支付更具安全性。
參考文獻
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