摘  要： 提出了一种防伪指纹计算机视觉传感系统。通过对伪指纹的分析，设计了系统的结构，并介绍了该系统的工作流程、防伪指纹算法、指纹图像处理算法。实验结果表明，该系统拥有较快的伪指纹辨别速度和100%的准确率，并能快速有效地对指纹图像进行处理。
关键词：防伪指纹；计算机视觉；传感系统；图像处理

    在生物识别技术中,指纹信息由于具有不变性和唯一性而被广泛接受。由于指纹自动识别技术本身的长足进步,指纹识别技术在考勤与薪酬系统中得到了大量的应用[1]。随着物联网的不断发展，指纹的无线网络识别已经开始被研究[2]，基于指纹技术的物联网将会给人们带来极大的便利。
    然而，仿制的伪指纹的出现，给指纹信息技术的运用带来了很严重的后果。目前，国内外对仿指纹的有效预防措施的研究还很少，主要采用高精度设备对图像中的汗孔进行检测[3]，成本高，很难得到广泛运用。本文将对防伪指纹计算机视觉传感系统、防止伪指纹并得到指纹信息进行研究。
1 防伪指纹原理及硬件系统结构
    人体指头在挤压前后，皮肤中血液凝聚的方式会发生改变，从而使得人的指纹表面皮肤颜色变化。而伪指纹通常由某种胶体制成，其表面颜色是无法变化的，如图1所示。

    依据该原理,防伪指纹计算机视觉传感系统硬件组成结构示意图如图2所示。该系统采用电容式触摸屏,有效透明面大小为40 mm×30 mm，与摄像头视场对齐，与摄像头垂直距离为20 mm，手指的触点相当于像素为5 pix×5 pix的视窗,通常用视窗的中心点坐标来表示;彩色摄像头有效像素为400 pix×300 pix，与触摸屏相对位置固定不变；触摸屏与固定用基座之间为封闭面，侧面和基座使用2 mm厚的银白色不锈钢，用于屏蔽外界的自然光，形成内部光反射，基座为BMC09990型LED背光源；导体片用1 mm厚的铜片，分别固定于基座和弹簧中间；信号输出线1、2连接计算机的GPIO40A输入输出控制卡；图像数据输出线连接在DH-CG300图像采集卡。

2 系统工作流程
    防伪指纹计算机视觉传感系统的工作流程如下：
　(1)手指接触到电阻式触摸屏，信号输出线1给出手指的第一点接触坐标,状态转变为高电平，摄像头拍摄第一幅指纹图片，指纹图像如图3(a)所示。
　(2)手指下压，当导体片相互接触时，信号输出线1仍输出高电平信号，同时信号输出线2由低电平信号变为高电平信号，摄像头拍摄第二幅指纹图片，指纹图像如图3(b)所示。经防伪指纹算法判定为真实指纹后，图3(a)指纹图像被发送至计算机进行指纹图像处理。

    从细化后的指纹图像可以准确识别出指纹的特征点，指纹中心图像的提取有利于指纹库的建立及缩短指纹识别的时间。
    本文提出了一种防伪指纹计算机视觉传感系统，该系统可以有效地防止伪指纹。实验证明，该系统对于目前出现的伪指纹的辨别率达到100%，且能有效地定位指纹中心位置。软件运行速度较快，伪指纹的平均判别时间仅为0.26 s，指纹的平均图像预处理时间仅为0.28 s。相对于目前国内外其他研究成果[5]，本系统的成本低，有利于推广应用。随着物联网的不断发展，指纹的应用也将更为广泛[6]，只有有效防止伪指纹，这些应用才能变得可靠和稳定，我国的物联网技术才能更好地站在世界的前列。
参考文献
[1] 曾祥绪. 网络在线指纹考勤系统可用性措施[J].计算机应用,2010,30(10):2831-2833.
[2] 王超, 魏启明, 邓安远. 无线指纹识别技术在考试系统的应用研究[J]. 计算机仿真,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] 廖开阳，张学东，章明珠.基于Gabor滤波器的指纹图像快速增强[J].计算机工程与应用，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.