指纹自动识别系统标准化工作发展和展望

2015-04-29陈宇

计算机时代 2015年12期

陈宇

摘要：介绍了我国指纹自动识别系统标准化发展的背景和必要性，阐述了标准编制的原则和目标，指出了制修订指纹自动识别系统标准对我国指纹信息技术发展的重要意义。描述了指纹自动识别系统标准化建设历程，介绍了我国现有指纹识别系统标准的分类和特点，分析了现行标准体系中存在的问题和面临的挑战。从与国际接轨、现有标准的改进完善、应用评价标准的制定、民用领域的应用等方面，提出了构建新型指纹自动识别系统标准体系的思路。

关键词：指纹；自动识别系统；标准化；体系；发展

中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）12-108-04

Development and prospect of automatic fingerprint identification system

Chen Yu

（Criminal Investigation Department， Public Security Bureau of GuiZhou Province， Guiyang， Guizhou 550001， China）

Abstract： This paper introduces the background and necessity of the standardization development of fingerprint automatic recognition system， expounds the principles and objectives of standards establishment， and points out the important significance of the development of fingerprint identification system. The history of standardization construction for fingerprint automatic recognition system is described， the classification and characteristics of the existing fingerprint identification system are introduced， and the problems and challenges in the current standard system are analyzed. From the aspects of being geared to international standards， the improvement of the existing standards， the establishment of the application evaluation criteria， and the application in civil fields， the idea of constructing a new fingerprint automatic recognition system is proposed.

Key words： fingerprint； automatic identification system； standardization； system； development

0 引言

標准是一个行业的“法规”，是一个行业内管理部门、生产厂家、使用者必须共同遵循的规范，标准的制定是行业技术发展的保障，要做到有章可循。我国标准分为强制性标准和规范性标准两大类。当前，在公安信息化建设过程中大力推动和应用指纹技术的背景下，如何有效的改进系统、过程和服务的适用性，从而有效减少和消除技术壁垒，促进技术融合，实现多系统的集成化、共享化无缝对接，达到工作流、业务流系统控制目标，对指纹自动识别系统建设发展应用中实际存在和潜在的问题制定共同和重复使用的规则，构建指纹自动识别系统标准化体系具有十分重要的意义。

1 建立指纹自动识别系统标准体系必要性

随着我国经济快速发展，科学技术日新月异，以指纹、DNA、视网膜、声纹、虹膜、人脸识别的个体生物技术也取得了长足的进步。人们通过这些生理特征轻松完成身份识别，依托生物识别技术建立安全可信、快捷方便、高效实用的信息系统是在大数据、网络化、信息化时代下的必然趋势，指纹自动识别系统则是诸多系统中最为实用和成熟的一种[1]。我国指纹自动识别技术已处于世界领先水平。但在应用方面存在较多问题，如系统比对运行能力不高、指纹数据交换和共享程度不够、大库衰减等，制约了指纹自动识别系统效益的发挥。

研究制定/修订指纹自动识别系统标准有十分重要的战略意义，主要源于以下四个方面。

一是指纹比对查询工作的需要。指纹比对查询在公安机关警务活动中应用较为成熟和常态，通过对指纹的准确比对、快速响应、及时反馈，可以有效地打击跨区域系列流窜犯罪，更好的为基层提供身份确认、缉捕逃犯、查破案件等应用支持。由于我国现有指纹信息数据交换与共享程度相对薄弱，造成了省级部门之间指纹信息相互独立，在指纹比对查询中数据协作能力较弱，很大程度上制约了指纹自动识别系统应用效益整体发挥。为了继承和保护历年来全国各地采集录入的指纹数据，进而提高指纹比对和协查工作的效率，急需制修订指纹数据标准。

二是指纹自动识别系统规范化建设的需要。各省、自治区、直辖市均安装了省级指纹自动识别系统，有的经济发达地区在地市级以至县级单位都建立了指纹自动识别系统。指纹系统供应商主要为北大高科、海鑫科金、东方金指、北京刑科所、众城巨元、萨基姆、汉林信通等七家。由于指纹系统品牌多样，在全国分布相对分散，厂商间指纹数据存储格式各有不同，严重阻碍了指纹数据的交换与共享，不同指纹自动识别系统间的比对机制、查询能力、资源使用效率等参差不齐。因此，通过制修订指纹系统业务类和指标类标准可以在一定程度上解决上述问题。

三是指纹识别系统自身多元化发展应用的需要。指纹自动识别系统建设发展之初是以指纹图像比对应用为主，对于指纹所关联的文字信息要求不高，各厂商指纹自动识别系统文字信息存储的数据项和内容也有较大区别。如今，指纹系统逐渐演变为以指纹信息技术为核心的指纹综合管理应用信息系统，其在实战中融入了文字信息查询、筛选、分析等更加强大的分析研判、管理等功能，极大地拓展了指纹信息技术应用外延，因此指纹自动识别系统文字信息标准化需求也变得十分突出[2]。

四是指纹识别技术与国际接轨的需要。当今全世界指纹识别技术发展迅速，国际上很多国家已经相继统一了一些有关指纹识别技术新标准（如美国NIST标准等），为指纹数据存储、数据交换、比对算法、图像处理、系统测试等技术规范基础条件，提供了一个良性的发展空间[3]。为了有效改变我国指纹标准内容单一的现状，避免技术受制，有必要借鉴国外的先进技术规范标准和制定方式，形成符合我国国情的指纹自动识别系统标准体系，充分发挥标准技术的前瞻性和导向性作用，实现与国际接轨。

2 指纹自动识别系统标准发展过程和现状

我国指纹自动识别系统标准建立是以国家技术监督局制修订标准的有关规定为基础，参照指纹自动识别系统技术要求等有关资料，吸纳各地指纹信息管理工作先进经验，在“标准不限制技术、技术不牵制标准”的框架下，以“粗细兼顾、穷尽有限、宽严适度、滚动发展”为原则逐步展开的。早在上世纪90年代，公安部就制定了指纹图像尺寸、图像分辨率等统一格式和指标，并与相关厂商协商后使用，开启了指纹标准化探索之路；2003年5月公安部发布了国内首部有关指纹自动识别系统12个部颁标准，包含了指纹系统术语、代码规则、信息卡式样和填写规范、文字数据项及格式、指纹图像数据转换的技术条件和指纹图像数据压缩和恢复等内容，其中分别引用了1980年、2000年、2002年的两个国家标准和三个部颁标准，通过对上述标准的贯彻实施，实现不同厂家指纹自动识别系统指纹数据的交换；2006年公安部出台了活体指纹采集相关规范，规定了活体指纹图像采集、拼接应用技术要求和规范；2008年公安部又颁布了《指纹数据代码》共49项标准；2010年公安部再次对指纹部分标准进行修订。这些标准的相继出台为我国指纹自动识别系统建设、活体指纹采集应用以及指纹查询比对工作顺利开展提供了强有力的行业规范和技术支持[4]。

2.1 现有指纹自动识别系统标准

2.1.1 指纹自动识别系统标准分类

根据我国公安信息化资源规划的内容和要求，我国现有指纹自动识别系统标准分为6大类11个小类56个标准。分为基础类、数据资源类、服务类资源、业务类、指标类、掌纹类等多个子标准。其中基础类标准分为术语、指纹特征规范；数据资源类标准分为指纹数据分类与编码、指纹数据标准；服务资源类标准分为指纹应用类标准、指纹数据交换标准、指纹数据操作类标准；业务类标准分为指纹采集类标准、指纹数据存储类标准；指标类标准分为指纹采集技术指标标准；掌纹类标准分为掌纹图像转换的技术条件[5]。

主要的标准名录包括GA/T 162《指纹自动识别系统数据交换工程规范》、GA/T 625-2006《活体指纹图像采集技术规范》、GA/T 626-2006《活体指纹图像采集、拼接应用程序接口规范》、GA 773—2008《指纹自动识别系统术语》、GA 774—2008《指纹特征规范》、GA 777—2008《指纹数据代码》、GA 778—2008《十指指纹文字数据项规范》、GA 779—2008《现场指纹文字数据项规范》、GA 780—2008《指纹比中数据项规范》、GA 781—2008《被比中指纹人员到案情况数据项规范》、GA 782—2008《指纹信息应用交换接口规范》、GA 782—2008《指纹信息应用交换接口规范》、GA 426—2008《指纹数据交换格式》。这一系列标准体系的建立，为指纹识别技术提供了发展空间，有效促进了指纹信息技术的变革[6]。

2.1.2 指纹自动识别系统标准特点

⑴ 可操作性

为解决指纹数据的继承与共享等问题，增加指纹数据标准12个，在原有标准基础上，修订指纹数据交换内容、交换格式等标准，规范交换数據字段与属性等，增加了指纹系统与协查平台间数据操作类标准，如数据交换接口模型、数据交换接口和数据状态交换接口，统一了指纹图像压缩与复现算法、指纹系统与协查平台数据交换接口、指纹系统间数据交换文件格式等。在保证原有指纹数据资源的重复使用基础上，规范指纹新数据格式，指纹数据的继承、共享、应用和发展，制定了指纹交换数据、指纹接口等系列标准，在现阶段规范指纹自动识别系统与指纹协查信息管理平台之间的数据交换，并最终发展成为异构指纹自动识别系统之间的联查、直查，为指纹系统与协查平台之间数据交换与共享提供技术支撑，提升了全国指纹跨省协查自动化水平。

⑵ 可扩展性

针对原有标准存在着部分定义模糊、条款零乱、界定歧义、层次不清等情况，将术语和指纹特征规范作为基础类标准加以描述和定义，避免引用条款、范围和界定上的歧义，对指纹特征、指纹业务和技术指标等重新规范制定，形成指纹方向、纹型、中心、三角、细节特征、坐标系、数线和模糊区等8个指纹特征标准，采集、存储等一批业务指标类标准，为指纹信息技术发展提供了基础、空间和框架。目前制定的标准只是整个指纹标准体系的一部分，后续还有指标类标准，将进一步地规范指纹自动识别系统，但不会限制指纹识别技术的发展[7]。

2.2 当前标准存在的问题

现有指纹自动识别系统标准已不能适应当前日益增长的需求，凸显出以下几方面的问题。

一是现行标准虽然对指纹自动识别系统标准化体系形成一定支撑，但由于未从总体工作要求上进行梳理、分析、总结，未按照层次、顺序等逻辑关系进行有效组织，因此，标准仍然不完整，且较为凌乱，未能真正成为一个健全体系。同时，由于我国地区之间差异较大，东部沿海发达地区与中西部内陆欠发达地区对标准化认知不同，造成区域性应用格局和工作思路的差别，很难制定一套全国通用的标准化体系。

二是现行标准中部分内容可操作性较弱。目前国内所有指纹自动识别系统均采用基于指纹特征比对算法，而各厂商提供的比对技术路线各不相同，对各种特征依赖程度和利用程度也各不相同。由于算法的实现方式不同，导致对各家系统的比对精度、比对速度等不尽相同，无法形成一致的考量指标。如指纹中心的坐标和方向、三角的坐标和方向、细节特征坐标方向的定义不同、指纹图像的压缩和复现格式都没有统一标准，不同指纹自动识别系统之间无法实现数据共享。

三是我国现有指纹自动识别系统标准的制定是为了指纹资源共享和指纹协查比对工作需要，标准的适用范围主要在公安行业内部，并多数在公安刑侦部门。而实际指纹自动识别系统应用领域已延伸到民用领域的多个行业和部门，现有标准远远不能满足指纹信息技术实际发展的需要。例如保安人员管理、出入境管理、二代身份证制作、驾驶员培训等部门已经广泛采用指纹管理方式，银行部门也提出指纹银行卡、银联采用指纹识别等需求，这些新的业务需要指纹采集设备进行采集，而由于缺乏此类标准，制约了大量社会资源信息的有效采集和利用。

四是当前制修订的指纹自动识别系统标准以系统建设方面的标准为主，主要包括数据规范、数据交换、接口规范、图像压缩和复现方面的标准，在系统应用和评价方面标准基本上为空白。例如指纹正查、倒查、串查比对精度的评判，查重比对漏查率和错查率的权衡，系统应用效果客观评价等，均没有统一标准。而用户在选择和建设指纹自动识别系统时，往往更多考虑系统是否能够有效应用，由于缺少相关规范和标准，用户在系统选型时缺乏有力依据和指标，难以对系统效用进行客观、科学的衡量和评测。

五是标准中部分数据规范已不适应现实需要。现行的标准大部分是从2000年左右陆续制修订的，随着指纹信息技术快速发展，指纹自动识别系统已由最初的指纹图像比对应用，发展为指纹信息技术综合应用，大量与指纹所关联的人、事、物信息在实际应用中作用越来越明显，而现行标准中数据规范标准大多是指纹图像标准，文字信息、数据接口、数据交换标准较少。例如十指指纹文字数据项规范中，对于人员的出生地、口音、籍贯、年龄、文化程度等关键信息均未体现，这些标准的匮乏让使用者不能针对文字信息开展信息查询、检索、分析。

六是目前制定的标准中对于指纹图像数据质量没有给出明确规范和标准，只作了原则性要求。根据以往经验按照约定俗成采用人工复核方式进行质量控制，缺乏一套完整质量控制机制。而指纹信息的采集工作涉及各行各业，操作实施水平参差不齐，指纹图像数据的好坏无法通过系统进行自动评价，造成绝大多数省份指纹图像质量偏低，重复采集现象十分突出，指纹信息重卡率高，不利于信息分类管理，更不利于后期比对应用工作的开展。

3 指纹自动识别系统标准化工作展望[8]

尽管我国指纹自动识别系统标准化建设工作取得了一定成绩，但也反映出了一些亟待解决问题，基于对当前发展现状的分析，我们展望指纹自动识别系统标准化工作。

一是在保证与国际性组织和发达国家现有标准接轨的前提下，兼顾我国指纹信息技术发展国情，制定定义性、统一性、代码编制等严格一致的，适用于内容的严格标准体系；同时制定适用于技术性、可发展性的，不妨碍技术发展，不限制使用，不影响信息的共享和数据交换的，向下兼容性的，具有一定前瞻性的基本标准体系。

二是定期对指纹自动识别系统标准进行修订和调整。由于指纹自动识别系统包含指纹图像、特征、案件、人员、管理数据和厂家信息等多种信息资料，随着大数据时代的信息发展，应结合当前工作需要，对现有标准进行适时的修订和完善，维持标准的科学性、可持续性和延展性。同时还应建立和完善相应的法规和管理制度，确保标准的可执行性和统一性，保证标准的顺利宣贯和执行。

三是加强指纹自动识别系统应用和评价方面标准的制定，充分考虑各级应用功能、比对模式、任务分配、系统管理等系统应用标准；同时制定指纹自动识别系统测试评价标准，指导各地的系统测试和系统效益/效用评估工作。评价时明确管理与服务并重的原则，在强化管理的同时，体现信息服务的及时性、准确性、鲜活性，提升服务质量和水平。

四是对于指纹信息技术在民用领域旺盛的应用需求，为促进我国指纹自动识别系统技术健康发展，制定有约束力的、适用于全国的指纹技术标准。同时制定相关的法规和管理制度，严格界定应用范围，保证各种民用指纹数据和警用指纹数据信息在共享应用的同时，有效保护公民的人身权利不受侵犯。

4 结论

指纹自动识别系统标准化建设的过去、现在和将来都与我国标准化体系建设息息相关，我們必须严格按照国家标准化发展的战略总体要求，结合指纹信息应用工作实际，建立与新时期指纹信息工作相适应的标准化体系。通过标准化建设使其在国家安全（出入境登记、边境通关等）、社会公共安全（民主选举、劳务输入输出、信用评价、特种行业许可、安全保卫、密码安全、背景审查、身份核查等）、内部安全管理（门禁控制、信息安全、考勤管理、档案保密、物品管理）等各个领域发挥越来越重要的作用[9]。新标准的制修订过程中，我们应着力解决与国际接轨、规范法规和管理相关制度，完善应用和评价标准，满足民用领域的应用需求等问题。通过持续不断的理论研究和实战检验，逐步构建符合公安工作特点和公安业务需求的指纹自动识别系统标准化体系。

参考文献（References）：

[1] 田捷，杨鑫等，生物特征识别技术理论与应用[M].清华大学出

版社，2009.

[2] 刘波.指纹图像特征点定位算法研究及其应用[D].上海交通

大学硕士研究生论文，2008.

[3] 林达.自动指纹识别技术研究[D].吉林大学硕士研究生论文，

2007.

[4] 赵向欣等.指纹学[M].群众出版社，1993.

[5] 付景广.指纹识别中若干关键算法的研究[D].中国科学院软

件研究所，2003.

[6] 孙东梅等.生物识别技术综述[J].电子报，2001.29（12A）：

1744-1747