摘  要： 提出了一種防偽指紋計算機視覺傳感系統。通過對偽指紋的分析，設計了系統的結構，并介紹了該系統的工作流程、防偽指紋算法、指紋圖像處理算法。實驗結果表明，該系統擁有較快的偽指紋辨別速度和100%的準確率，并能快速有效地對指紋圖像進行處理。
關鍵詞：防偽指紋；計算機視覺；傳感系統；圖像處理

    在生物識別技術中,指紋信息由于具有不變性和唯一性而被廣泛接受。由于指紋自動識別技術本身的長足進步,指紋識別技術在考勤與薪酬系統中得到了大量的應用[1]。隨著物聯網的不斷發展，指紋的無線網絡識別已經開始被研究[2]，基于指紋技術的物聯網將會給人們帶來極大的便利。
    然而，仿制的偽指紋的出現，給指紋信息技術的運用帶來了很嚴重的后果。目前，國內外對仿指紋的有效預防措施的研究還很少，主要采用高精度設備對圖像中的汗孔進行檢測[3]，成本高，很難得到廣泛運用。本文將對防偽指紋計算機視覺傳感系統、防止偽指紋并得到指紋信息進行研究。
1 防偽指紋原理及硬件系統結構
    人體指頭在擠壓前后，皮膚中血液凝聚的方式會發生改變，從而使得人的指紋表面皮膚顏色變化。而偽指紋通常由某種膠體制成，其表面顏色是無法變化的，如圖1所示。

    依據該原理,防偽指紋計算機視覺傳感系統硬件組成結構示意圖如圖2所示。該系統采用電容式觸摸屏,有效透明面大小為40 mm×30 mm，與攝像頭視場對齊，與攝像頭垂直距離為20 mm，手指的觸點相當于像素為5 pix×5 pix的視窗,通常用視窗的中心點坐標來表示;彩色攝像頭有效像素為400 pix×300 pix，與觸摸屏相對位置固定不變；觸摸屏與固定用基座之間為封閉面，側面和基座使用2 mm厚的銀白色不銹鋼，用于屏蔽外界的自然光，形成內部光反射，基座為BMC09990型LED背光源；導體片用1 mm厚的銅片，分別固定于基座和彈簧中間；信號輸出線1、2連接計算機的GPIO40A輸入輸出控制卡；圖像數據輸出線連接在DH-CG300圖像采集卡。

2 系統工作流程
    防偽指紋計算機視覺傳感系統的工作流程如下：
　(1)手指接觸到電阻式觸摸屏，信號輸出線1給出手指的第一點接觸坐標,狀態轉變為高電平，攝像頭拍攝第一幅指紋圖片，指紋圖像如圖3(a)所示。
　(2)手指下壓，當導體片相互接觸時，信號輸出線1仍輸出高電平信號，同時信號輸出線2由低電平信號變為高電平信號，攝像頭拍攝第二幅指紋圖片，指紋圖像如圖3(b)所示。經防偽指紋算法判定為真實指紋后，圖3(a)指紋圖像被發送至計算機進行指紋圖像處理。

    從細化后的指紋圖像可以準確識別出指紋的特征點，指紋中心圖像的提取有利于指紋庫的建立及縮短指紋識別的時間。
    本文提出了一種防偽指紋計算機視覺傳感系統，該系統可以有效地防止偽指紋。實驗證明，該系統對于目前出現的偽指紋的辨別率達到100%，且能有效地定位指紋中心位置。軟件運行速度較快，偽指紋的平均判別時間僅為0.26 s，指紋的平均圖像預處理時間僅為0.28 s。相對于目前國內外其他研究成果[5]，本系統的成本低，有利于推廣應用。隨著物聯網的不斷發展，指紋的應用也將更為廣泛[6]，只有有效防止偽指紋，這些應用才能變得可靠和穩定，我國的物聯網技術才能更好地站在世界的前列。
參考文獻
[1] 曾祥緒. 網絡在線指紋考勤系統可用性措施[J].計算機應用,2010,30(10):2831-2833.
[2] 王超, 魏啟明, 鄧安遠. 無線指紋識別技術在考試系統的應用研究[J]. 計算機仿真,2010,27(1):309-312.    
[3] ABHYANKAR A， SCHUCKERS S. Towards integrating level-3 features with perspiration pattern for robust fingerprint recognition[C]. Hong Kong：2010 International Workshop on Image Processing (ICIP)，2010：1-6.
[4] 廖開陽，張學東，章明珠.基于Gabor濾波器的指紋圖像快速增強[J].計算機工程與應用，2009,45(10)：172-175.
[5] BOSSEN A, LEHMANN R, MEIER C. Internal fingerprint  identification with optical coherence tomography[J]. Photonics Technology Letters, 2010,22(7):507-509.
[6] Fang Shihhau, Lin Tsungnan. A dynamic system approach  for radio location fingerprinting in wireless local area networks[J]. Communications, 2010,58(4):1020-1025.