CN103093209A - 指纹验证系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种指纹验证系统，包括指纹采集装置、指纹特征提取装置、用于存储指纹模板的存储单元、用于将所述指纹特征提取装置提取的指纹特征与存储在所述存储单元的指纹模板进行比对的指纹比对装置、用于控制所述指纹比对装置和输出指纹验证结果的控制装置和电源，还包括与所述指纹比对装置和控制装置连接的比对阀值调整装置，用于调整指纹的比对阀值。本发明提供的指纹验证系统通过比对阀值调整装置调整指纹的比对阀值，避免了固定不变的比对阀值在指纹验证中的局限性，有效降低了误识率和拒识率，提高了身份验证的安全性和身份识别的效率。

Description

指纹验证系统
技术领域
本发明涉及生物识别领域，尤其涉及一种指纹验证系统。
背景技术
现有的指纹验证系统，通过指纹仪采集指纹特征并将其与指纹模板进行比对，如果两者相似度达到预定固定阀值，则指纹身份验证通过，否则指纹身份验证不通过。为了保证身份验证的可靠性和安全性，通常预定的固定阀值都设置较高。由于受到空气温度湿度、传感器老化和干湿手指等因素影响，通过指纹仪采集得到的指纹图像质量时常不佳。如果预定的固定阀值设置太高，会导致指纹验证失败和较高的拒识率，影响指纹比对效率；如果预定的固定阀值偏低，又会产生较高的误识率，影响可靠性和安全性。因此，预定阀值的设置在指纹验证时尤为关键。现有的指纹验证系统比对阀值预先设置为固定不变的数值，并不能根据实际使用情况调自动整，影响身份验证的安全性和工作效率。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种指纹验证系统，有效地降低拒识率和误识率，提高了身份验证系统的安全性和验证效率。
为解决上述技术问题，本发明采用以下方案：
一种指纹验证系统，包括指纹采集装置、指纹特征提取装置、用于存储指纹模板的存储单元、用于将所述指纹特征提取装置提取的指纹特征与存储在所述存储单元的指纹模板进行比对的指纹比对装置、用于控制所述指纹比对装置和输出指纹验证结果的控制装置和电源，其特征在于，还包括与所述指纹比对装置和控制装置连接的比对阀值调整装置，用于调整指纹的比对阀值。
优选的，所述比对阀值调整装置包括依次连接的统计模块、控制模块和阀值设置模块，其中所述统计模块用于统计所述指纹验证系统验证指纹通过的次数和时间并获取每一时间段指纹验证的频率，所述阀值设置模块用于设置多个阀值梯度值，所述控制模块用于根据所述统计模块获取的时间段指纹验证频率自动适配所述阀值设置模块设置的阀值梯度值。
优选的，所述比对阀值调整装置包括依次连接的时间模块、控制模块和阀值设置模块，其中所述时间模块用于所述系统记录时间，所述阀值设置模块用于设置多个阀值梯度值，所述控制模块用于根据所述时间模块所记录的时间自动适配所述阀值设置模块设置的阀值梯度值。
优选的，所述控制模块自动适配规时，多个阀值梯度值从小到大的排序与各时间段的频率从高到低的排序匹配。
优选的，所述控制模块自动适配规时，多个阀值梯度值与各时间段固定对应匹配。
优选的，所述指纹采集装置包括指纹传感器，所述指纹传感器为滑动式半导体指纹传感器、CMOS指纹传感器和CCD指纹传感器中的一种。
优选的，指纹特征提取装置通过指纹算法从指纹图像中提取指纹特征。
优选的，所述指纹比对装置进行比对时，如果两者相似度达到所述比对阀值调整装置自动适配的阀值，则指纹验证通过；否则，指纹验证不通过。
本发明还提供一种一种电子设备，其包括上述的指纹验证系统。
本发明提供的指纹验证系统通过比对阀值调整装置调整指纹的比对阀值，避免了固定不变的比对阀值在实际应用中的局限性，有效降低了误识率和拒识率，提高了身份验证安全性和身份识别的效率。
附图说明
图1为本发明第一实施例的指纹验证系统的结构图；
图2为本发明第一实施例的指纹验证系统的工作流程图；
图3为本发明第二实施例的指纹验证系统的结构图；
图4为本发明第三实施例的指纹验证系统的结构图。
具体实施方式
本发明提供了一种指纹验证系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。
图1为本发明第一实施例的指纹验证系统的结构图，所述指纹验证系统包括指纹采集装置20、指纹特征提取装置30、存储单元40、指纹比对装置50、控制装置60、电源70和比对阀值调整装置80。
所述指纹采集装置20用于采集用户的指纹图像，其包括指纹传感器，所述指纹传感器为滑动式半导体指纹传感器、CMOS指纹传感器和CCD指纹传感器中的一种。
指纹特征提取装置30与所述指纹采集装置20连接，通过指纹算法对采集到的指纹图像进行图像增强、平滑处理、锐化处理、二值化等运算处理提取细节点属性，进而获得指纹特征数据。
所述存储单元40为存储器，预先存储指纹模板。这里，可以通过所述指纹采集装置20现场采集指纹，然后通过所述指纹特征提取装置30提取指纹特征数据，生成指纹模板，并将其存储于所述存储单元40。另外，还可以通过所述指纹特征提取装置30从现有的指纹图像文件中提取指纹特征数据，进而生成指纹模板，然后存储在所述存储单元40中。
所述指纹比对装置50，用于将所述指纹特征提取装置30提取的指纹特征与所述存储单元40的指纹模板进行比对，获取两者的相似度。
所述控制装置60为中央处理器，用于控制所述指纹比对装置50进行比对，并控制所述比对阀值调整装置80调整比对阀值和输出指纹身份验证结果。所述指纹比对装置50进行比对时，如果两者相似度达到所述比对阀值调整装置80自动适配的阀值，则指纹验证通过；否则，指纹验证不通过。所述控制装置60获得并通过通讯装置或者显示屏输出指纹身份验证结果。
比对阀值调整装置80，与所述指纹比对装置50和控制装置60连接，用于调整指纹的比对阀值。所述调整可以通过输入装置人工输入比对阀值或调整阀值范围，也可以根据空气温度湿度、传感器老化和干湿手指等因素影响的统计规律自动调整指纹比对的阀值。这样，避免了固定不变的比对阀值在实际应用中的局限性，在保证身份验证安全性的情况下，最大程度地提高身份识别的效率，并有效降低误识率和拒识率。
图2为本发明第一实施例的指纹验证系统的工作流程图，如图所示，其包括步骤：
S1：指纹采集装置20采集指纹图像；
S2：指纹特征提取装置30通过指纹算法处理提取指纹特征；
S3：指纹比对装置50将指纹特征与预先存储于存储单元40的指纹模板进行比对，获得两者的相似度；
S4：控制装置60控制比对阀值调整装置调整指纹的比对阀值；其中，所述调整可以通过输入装置人工输入比对阀值或调整阀值范围，也可以根据空气温度湿度、传感器老化和干湿手指等因素影响的统计规律自动调整指纹比对的阀值。
S5：当相似度达到比对阀值时，控制装置60输出指纹身份验证通过；否则，控制装置60输出指纹身份验证失败。
图3为本发明第二实施例的指纹验证系统的结构图，在上述第一实施例的基础上，第二实施例中所述指纹验证系统的比对阀值调整装置80包括依次连接的统计模块810、控制模块820和阀值设置模块830，其中所述统计模块810用于统计所述指纹验证系统验证指纹通过的次数和时间并获取每一时间段指纹验证的频率，所述阀值设置模块830用于设置多个阀值梯度值，所述控制模块820用于根据所述统计模块810获取的时间段指纹验证频率自动适配所述阀值设置模块830设置的阀值梯度值。所述控制模块820自动适配规时，多个阀值梯度值从小到大的排序与各时间段的频率从高到低的排序匹配。
例如，根据所述统计模块810的统计所述指纹验证系统验证指纹通过的次数和时间并获取每一时间段指纹验证的频率数据(通常以30分钟或更少时间为一时间段，这里为了方便说明以3个小时为一时间段)。
表1
时间段 1-3 4-6 7-9 10-12 13-15 16-18 19-21 22-24
次数 12 8 3540 2132 1547 2580 4150 2580
排序 6 7 2 4 5 3 1 3
如表1所示，以一天24小时里每3小时为时间段进行统计所述指纹验证系统验证通过的次数，得到每一时间段指纹验证的频率的从高到低依次排序。可见，19点-21点时间段频率最高排序1，7点-9点时间段排序2，16点-18点时间段和22点-24点时间段并列排序3，等等。
所述阀值设置模块830设置阀值梯度值的个数与所述统计模块设置时间段的个数一致，以便与其对应适配。如表2所述，这里有设置8个阀值梯度值，并从小到大排序。
表2
排序 1 2 3 4 5 6 7 8
阀值 80 81 82 83 84 85 86 87
所述控制模块820自动适配规时，多个阀值梯度值从小到大的排序与各时间段的频率从高到低的排序匹配。这里即是，表1里排序1的时间段对应适配表2里排序1的阀值，19点-21点时间段适配阀值80，7点-9点时间段适配阀值81，16点-18点时间段和22点-24点时间段适配阀值82，以此类推。
如果下一次在16点-18点时间段指纹身份验证通过，则表1中16点-18点时间段的排序依然为排序3，但是22点-24点时间段排序变为排序4，所以如果下下次指纹验证正好在22点-24点时间段，则其适配的阀值为表2中排序4对应的阀值83。
这样，所述指纹验证系统根据历史统计数据，自动调整指纹比对阀值，在指纹验证频率较高的时间段自动适配较低的阀值，在保证指纹验证安全性和稳定性的前提下提高指纹比对的效率，避免因为固定设置的阀值过高导致过高的拒识率；在指纹验证频率较低的时间段自动适配较高的阀值，在指纹验证较少的时间段自动提高指纹比对阀值，提高指纹验证的安全性和可靠性，避免因为固定设置的阀值过低导致过高的误识率。
图4为本发明第三实施例的指纹验证系统的结构图。如图所示，在上述第一实施例的基础上，第三实施例中所述指纹验证系统的比对阀值调整装置80包括依次连接的时间模块850、控制模块860和阀值设置模块870，其中所述时间模块850包括时钟电路用于所述系统记录时间，所述阀值设置模块870用于设置多个阀值梯度值，所述控制模块860用于根据所述时间模块850所记录的时间自动适配所述阀值设置模块870设置的阀值梯度值。所述控制模块860自动适配规时，多个阀值梯度值与各时间段固定对应匹配。
表3
时间段 1-3 4-6 7-9 10-12 13-15 16-18 19-21 22-24
阀值 85 89 80 81 82 81 80 83
如表3所示，所述阀值设置模块870同样以一天24小时里每3小时为时间段进行设置8个时间段固定对应的阀值。这里，各时间段对应阀值的设置可以根据使用频率或者个人隐私或安全性的喜好进行设置，比如在经常需要验证指纹身份的时间段(7点-9点)在保证指纹验证安全性和稳定性的前提下，设置较低的比对阀值，提高指纹比对的效率，避免因为固定设置的阀值过高导致过高的拒识率；而在深夜(4点-6点)设置较高的比对阀值，提高指纹验证的安全性和可靠性，避免因为固定设置的阀值过低导致过高的误识率，防止非法侵入。
比如，用户在22:30:15通过所述指纹采集装置20采集指纹进行指纹身份验证，所述时间模块850记录所述指纹采集装置20采集指纹的时间。所述控制模块860判别所述时间模块850所记录的时间22:30:15所处的时间段为22点-24点，进而自动适配22点-24点时间段固定对应的比对阀值83。
本发明还提供一种电子设备，其包括上述的指纹验证系统，用于验证电子设备合法身份或者使用权限，提高电子设备的安全性。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种指纹验证系统，包括指纹采集装置、指纹特征提取装置、用于存储指纹模板的存储单元、用于将所述指纹特征提取装置提取的指纹特征与存储在所述存储单元的指纹模板进行比对的指纹比对装置、用于控制所述指纹比对装置和输出指纹验证结果的控制装置和电源，其特征在于，还包括与所述指纹比对装置和控制装置连接的比对阀值调整装置，用于调整指纹的比对阀值。
2.如权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述比对阀值调整装置包括依次连接的统计模块、控制模块和阀值设置模块，其中所述统计模块用于统计所述指纹验证系统验证指纹通过的次数和时间并获取每一时间段指纹验证的频率，所述阀值设置模块用于设置多个阀值梯度值，所述控制模块用于根据所述统计模块获取的时间段指纹验证频率自动适配所述阀值设置模块设置的阀值梯度值。
3.如权利要求1所述的指纹验证系统，其特征在于，所述比对阀值调整装置包括依次连接的时间模块、控制模块和阀值设置模块，其中所述时间模块用于所述系统记录时间，所述阀值设置模块用于设置多个阀值梯度值，所述控制模块用于根据所述时间模块所记录的时间自动适配所述阀值设置模块设置的阀值梯度值。
4.如权利要求2所述的指纹验证系统，其特征在于，所述控制模块自动适配规时，多个阀值梯度值从小到大的排序与各时间段的频率从高到低的排序匹配。
5.如权利要求3所述的指纹验证系统，其特征在于，所述控制模块自动适配规时，多个阀值梯度值与各时间段固定对应匹配。
6.如权利要求1-3任一项所述的指纹验证系统，其特征在于，所述指纹采集装置包括指纹传感器，所述指纹传感器为滑动式半导体指纹传感器、CMOS指纹传感器和CCD指纹传感器中的一种。
7.如权利要求1-3任一项所述的指纹验证系统，其特征在于，指纹特征提取装置通过指纹算法从指纹图像中提取指纹特征。
8.如权利要求1-3任一项所述的指纹验证系统，其特征在于，所述指纹比对装置进行比对时，如果两者相似度达到所述比对阀值调整装置自动适配的阀值，则指纹验证通过；否则，指纹验证不通过。
9.一种电子设备，其特征在于，其包括如权利要求1-3任一项所述的指纹验证系统。
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