指纹锁核心技术的构成-锁有常识
指纹锁核心技术的构成-锁有常识
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。
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