【论文】科技创新---指纹识别算法研究
东华理工大学第十届大学生
科技创新基金项目
作品名称：指纹识别算法研究
院系全称：核工程与地球物理学院
姓名：温志平洪运柏植张皓王青卿
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目录
摘要
第1章绪论 (4)
1.1 研究背景和意义 (4)
1.2 指纹识别技术 (4)
1.2.1 指纹识别技术发展现状 (6)
1.2.2 指纹识别技术特点 (7)
1.3 本论文的工作 (8)
第2章指纹图像的分割 (9)
2.1指纹图像分割概述 (9)
2.2均值方差法 (11)
2.3 仿真结果与结论 (11)
第3章指纹图像的细化 (13)
3.1 指纹图像细化的预处理 (13)
3.2 指纹图像细化方法介绍 (13)
3.3仿真结果与结论 (15)
第4章指纹图像的特征提取 (17)
4.1 指纹图像特征提取概述 (18)
4.2 特征提取和去伪特征 (18)
4.3 仿真实验与结论 (19)
第5章指纹图像的匹配 (20)
5.1 指纹图像匹配方法 (20)
5.2 本论文匹配方法介绍 (21)
第6章总结 (23)
参考文献 (25)
摘要
随着信息时代的发展, 自动指纹识别技术已经广泛地应用于公安、海关、银行、网络安全等需要进行身份识别领域。本文概述了自动指纹识别系统的研究现状和指纹识别系统的算法流程，并在此基础上重点研究了指纹图像的分割算法和指纹图像细化算法。
首先，本文系统介绍了指纹识别的研究意义及现状，并对指纹识别原理及实现过程做了系统介绍。
其次，针对在指纹采集过程中存在着大量的低质量指纹图像，影响指纹识别系统的识别率的问题，本文对指纹图像的分割等预处理作了较为深入的研究，采用了均值方差的指纹图像分割算法，仿真结果表明，该方法有效地改善了指纹图像的质量。
此外，对指纹图像的细化作了深入的研究，使用的细化模板虽然数量较多，计算时间比较长，但对于像素的处理很到位，使得毛刺比较少，保持原图像的基本结构特性，还最大地保留了细节特征。
最后，研究了指纹识别过程中特征的提取方法，针对细节点提取过程中存在伪特征点的问题，本文采用了一种消除伪特征点的算法。仿真结果表明，这种算法可以有效的去除伪特征点。
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第1章绪论
1.1 研究的背景及意义
科学技术的迅猛发展为人类的生产生活带来了极大的便利，大大地推动了现在社会的进步和发展。在网络化时代的今天，我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登陆密码等等；并配备了各种钥匙，如门锁钥匙，汽车钥匙，保险柜钥匙等。这些都是传统的安全系统所采用的方式，随着社会的发展，其安全性越来越脆弱。而我们的生活随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定。
指纹特征是人终生不变的特征之一，而且不同人的指纹特征相同的可能性几乎为零。人体指纹含有天然的密码信息，其具有作为密码信息必须具备的三个重要性质：
①广泛性，指每一个正常人都有指纹。
②唯一性，指每一个人的指纹都不同。
③终生不变性，指非意外事故指纹终身不变。
因此，指纹识别技术，作为一种可靠的生物识别技术，受到了人们的重视。尽管人们已经对自动指纹识别技术作了深入广泛的研究，指纹识别技术也获得了不少应用，但是指纹识别的应用在目前并没有获得普及，这主要是因为指纹识别在识别准确性和识别速度方面还远远不能满足很多实际应用的要求。
这就要求研究指纹识别环节中若干问题，这对于问题的解决很有意义。
1.2 指纹识别技术
相对于其它生物识别认证技术而言，自动指纹识别是一种更为理想的身份确认技术，因为指纹相对于其它几种生物特征具有以下一些独特的性质：
(1)互异性；世界上两个指纹完全相同的概率小于10-9，几乎为零。
(2)不变性；人的指纹特征不随年龄的增长和胖瘦或其他情况的改变而改变。
(3)具有和主体永不分离性；这样对主体身份的识别更具真实性。
(4)指纹的使用比起其它证卡来说更快捷、安全准确、无干扰，可实现快速登录注册。
(5)一个人的十指指纹皆不相同，这样可以方便地利用多个指纹构成多重口令，
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提高系统的安全性。
(6)指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图，而是由指纹图中提取的关键特征，这样使系统对模板库的存储量较小。另外，对输入的指纹图提取关键特征后，可以大大减少网络传输的负担，便于实现异地确认，支持计算机的网络功能。
1.2.1指纹识别技术发展现状
指纹识别算法的研究方向主要分为：基于图像的识别算法和基于特征的识别算法。
基于图像的识别算法认为，指纹图像的频域和空域信息可以用来唯一表示并识别不同的指纹。它是一种使用全局信息进行识别的方法，例如使用指纹图像的Fourier 频谱来表示和识别指纹。这类算法的问题在于图像特征难以定义和匹配，因此算法的拒识率和误识率较高。
基于特征的指纹识别算法是找到并比对指纹的特征。指纹特征的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征。目前大多数的自动指纹识别系统使用的都是这类算法。指纹特征多种多样，有特征点、奇异点、域方向图、脊线数目，甚至脊线线型等。对应的匹配方法可以分为：基于点模式的匹配，基于脊线的匹配，基于纹理的匹配以及多种细节特征混合的匹配方法。
大多数基于特征的识别算法专注于脊线上的末梢点和分叉点，该方法根据各个特征点的位置和方向来表示和区分指纹，从而使指纹识别问题转化为判断两个特征点集间的最大相似度(最大重合度)的问题。提取该细节特征有多种方法：基于灰度指纹图像直接提取，基于二值图像的特征提取，基于细化图像的特征提取。
目前许多公司和研究视梅在指纹识别技术领域都取得了突破性的进展，推出许多指纹识别与传统IT技术完美结合的应用产品，这些产品已经被越来越多的用户所认可。中科院自动化所智能生物信怠系统研究组和北京数字指通软件技术有限公司对自动指纹识别技术进行了长期的理论研究和应用系统开发，指纹图像的识别准确率和识别速度已达到国际先进水平。另外，一些公司和机构结合社会应用的实际需求，开发了各种类型的具有独立知识产权的嵌入式指纹识别模块、指纹应用系统软件等，用户反映良好。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的领域，丽在商务移动办公领域颇其建树的富圭通、三星及IBM等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统。
与国外相比，我国在自动指纹识别技术的研究水平上还存在一定的差距。主要表
现在：(1)指纹录入设备的质量还不太过关；(2)自动指纹识别算法研究水平还有待提高，在应用上的表现为产品适应性和易用性较差，对干、湿一些的指纹往往不能正确区别，对指纹录入时的旋转、平移比较敏感。
1.2.2指纹识别技术特点
指纹特征是人终生不变的特征之一，而且不同人的指纹特征相同的可能性几乎为零。人体指纹含有天然的密码信息，其具有作为密码信息必须具备的四个重要性质：
①广泛性，指每一个正常的人都有指纹。
②唯一性，指每一个人的指纹都不同。指纹的细节由细微纹点和纹线的起点、终点、分叉等组成。正是这些无穷无尽的细节特征组合构成了指纹的唯一性．事实上，甚至包括双胞胎，世界上两个指纹相同的概率小于1／109，几乎为零，这就构成了指纹的第一大特点。
③终生不变性，指纹终身不变即指纹的图案永远不会改变，从人的出现到死后的分解为止(除非指纹受到伤害)。
④指纹与主体的不可分离性：即指纹不存在丢失、遗忘、被窃取的可能。
指纹的使用比起其它证卡来说更快捷、安全、准确、无干扰，可实现快速登录注册，系统兼容性好，也就是说可以独立或者通过联网构成系统并且很容易并入各类证卡和定义识别系统中。因此，指纹识别技术的应用范围极广。
在实际应用中，有相当一部分要处理的指纹图像的质量是比较差的。指纹识别系统主要包括4部分：指纹图像采集，指纹图像预处理，指纹特征提取和指纹特征匹配。论文涉及指纹的图像分割、细化和匹配。就现有文献和产品来看，对低质量的指纹图像的处理效果还远不能令人满意。要想使设计的细节特征提取算法能够对低质量指纹图像也能可靠工作，目前看来还是一件难度很大的事情。对于质量很差的图像，如果不经过特殊的增强处理，是很难正确地进行特征提取的。
指纹匹配算法的性能主要决定于所提取到的特征点的数目、位置和相互关系的可靠性。要想设计一个对较多真正特征点缺失、较多伪特征点出现和较大形变均不敏感的指纹匹配算法，也是一件十分困难的事。
计算复杂性是自动指纹识别技术中一个重要的研究课题。实际应用要求最好自动指纹识别系统能对识别任务实时做出响应，而让指纹匹配算法同时达到高速度和高准确率也是一个难题。
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1.3本论文的内容及安排
本文以研究指纹识别中指纹图像分割、细化、特征提取、匹配等若干问题为研究主体，针对指纹识别技术中分割、细化和匹配进行了仿真和修正。其中分割部分采用了方差均值的方法，细化选取了一种伪特征较少的模板，匹配时以分叉点和端点信息进行匹配。具体的章节和各章的内容安排如下：
第1章：在介绍本论文的研究意义，在指纹识别技术的现状和特点的基础上，确定了本文所做的主要工作。
第2章：为后续的研究工作奠定基础，本章介绍了均值方差的基础知识和基本理论以及仿真中具体的分割运用算法。
第3章：介绍了指纹图像细化的方法并仿真得到结果。
第4章：主要介绍了指纹图像细化后的特征提取，需要哪些特征，去除哪些伪特征，以方便和正确地进行匹配工作。
第5章：介绍了指纹图像匹配的概念、匹配问题的困难所在和常用方法，给出了一种修改基础上验证用的匹配方法。
第6章：总结本文所取得的一些研究成果，并对课题发展进行了展望。
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第2章 指纹图像的分割
2.1 指纹图像分割概述
在指纹识别系统中，指纹图像分割是图像预处理的一部分。指纹分割的最基本的依据是图像某些特征和特征集合。图像特征是指纹图像的固有属性,如灰度值,邻域关系,纹线的扭曲程度等。特征集合则是几种的结合。通过提取图像特征,可将原始图像映射到特征空间,使图像特征在特征空间中呈现一定的分布。因此根据以上的的灰度值领域关系，纹线的扭曲程度，指纹图像分割大致分为三类：基于像素的图像分割，基于块特征的图像分割以及基于全局的图像分割。
基于像素的指纹图像分割中目前流行多尺度小波变换和阈值法。小波变换和傅里叶变换的出发点都是将信号表示成基函数的线性组合。所不同的是傅里叶变换采用时间属于(一∞，+∞)的谐波函数)ex p(inx 作为基函数，而小波变换的基函数是具有紧支集的母函数ψ(t)，通过对母函数ψ(t)进行伸缩和平移得到一个小波序列：()??
? ??-=a b t a t b a ψψ1
, R b a ∈,；0≠a 式中a 为伸缩因子，b 为平移因子。对于任意函数()()R L 2∈t f 的连续小波变换：公式（1）为变换公式，公式（2）为重构公式。
(
)()dt a b t t f a
f b a R b a f ???? ??-==-*21,,,W ψψ （1） dadb a b t b a W a f ????
? ??-∞+∞∞+∞ψψ),(1C 1
2-- （2） 计算机中的图像信息是以离散信号形式存放的，在信号处理中，特别是在数字信号处理和数值计算等方面，为了计算机实现的方便，连续小波必须进行离散化，而最基本的离散化方法就是二进制离散，一般将这种经过离散化的小波及其变换叫做二进小波和二进变换。
小波变换的特点是压缩比高，压缩速度快，压缩后能保持信号与图象的特征不变，且在传递中可以抗干扰。在指纹识别识别中使用小波变换有助于噪声的滤除以及有利于检测奇异点。但是小波变换的明显缺点是它计算复杂，计算效果也
取决于函数的选择。
另一种阈值分割就是简单地用一个或几个阈值将图像的灰度直方图分成几个类，认为图像中灰度在同一个灰度类内的像素属同一物体。它是图像分割中最基本的方法。其原理是先定一个阈值，大于此值为1，小于则认为为0；多阀值则可以利用多维函数。此原理在匹配中也可以运用。其优点是计算简单，仅需比较灰度值即可；运算效率较高，速度快；它的缺陷在于仅考虑图像的灰度信息，而忽略了图像的空间信息，对于图像中不存在明显灰度差异或各物体的灰度值范围有较大熏叠的图像分割问题难以得到准确的结果。
代表块特征的指纹图像分割目前研究趋势为多种块基本特征如灰度均值、块灰度方差、块方向图等综合运用和重新定义块特征。其中块指的是将图像分个成一个个小的图像块。图像均值就是对每一个单位块的灰度值取均值，方差则反映该块中各点与均值的偏差性、方向。这可以很好的反映纹理的变化趋势。一般来说，常见的方向场的计算分为掩模法和公式法两大类。LinHong 等人开发的基于最小均方估计算法，即公式法。
()()()()())1,1()1,(21,11,11,21,1,++-+-+---++-+--=?j i G j i G j i G j i G j i G j i G j i x ()()()()())
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（1）
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（2） 它是利用正交坐标系下，原点到它们组成的坐标点的有向线段与X 的正半轴的夹角可来表示该子块的块方向。这种方法最大的优点是易实现，很好体现出纹理，但缺点是对于变化太快的部分出错。此方法的实现是利用方向滤波器。
基于全局的图像分割则是根据情况特别是某些特殊场合的利用，如残缺指纹。全局的图像分割可以是人工选定几个特定点后再根据全局的特点来处理，此法也可运用于匹配。基于全局的指纹识别仍处于实验室探索阶段,应用领域中尚不广泛。
11 2.2 均值方差法
在图像分割概述中，已经提到基于块特征的指纹图像分割。在这部分将重点介绍均值法差法的计算方法和在仿真中的运用。
该算法基于背景区灰度方差小，而指纹区方差大的思想，将指纹图像分成块，计算每一块的方差，如果该块的方差小于阈值为背景，否则为前景。具体步骤分以下三步：
(1)将低频图分成M ×M 大小的无重叠方块，方块的大小以一谷一脊为宜。
(2)计算出每一块的均值和方差。
设指纹图像I 的大小为H ×L ，I(i,j)为像素点(i,j)的灰度，AVE 和VAR 分别为原指纹图像的均值和方差，AVE 和VAR 可以通过公式(2.1)和(2.2)计算得到。
∑∑=-=?=1-H 01
),(L H 1AVE i L j j i I （2.1） 21-H 010
AVE -),( L H 1VAR ）（∑∑=-=?=i L j j i I （2.2） (3)如果计算得到的方差几乎接近于0就认为是背景，对于方差不为零的区域在进行阈值分割算法，这种算法主要是根据计算得到的方差来决定其是否为背景区。
在使用方差均值法之前还要使用归一法将图变为低频图。归一化的目的是把不同原图像的对比度和灰度调整到一个固定的级别上，为后续处理提供一个较为统一的图像规格。指纹图像的归一化公式如式(2.3)所示，当大于平均值时为加。
???
????---+=VAR AVE y x I VAR VAR AVE y x I VAR y x 2002
00)),((AVE )),((AVE ),I （ （2.3） 其中0AVE 和0VAR 为期望的灰度均值和方差。
2.3 仿真结果和结论
本实验基于Window 7操作系统，Microsoft Visual C++软件环境下。指纹来自于指纹数据库，为了验证这种分割方法的适用性，从数据库中挑选了2幅差异较大的指纹
图像。仿真中归一化的参数0AVE 取了150，0VAR 取了100，分割的区域大小M 取了10。下面的图像为指纹图像归一化和分割结果。
(a) 指纹原始图像 (b) 归一化处理图像 (c) 分割后图像
图2-1指纹1的处理结果
图a 指纹原始图像 图b 归一化处理图像 图c 分割后图像
图2-2 指纹2的处理结果
从图中可以看到用方差均值法分割既适用于比较圆滑的指纹，又适用纹线变化很大的指纹图像。在归一化处理降频和通过区域均值方差的后得到的图像条纹清晰，轮廓分明，对于后面的细化和匹配有很大的帮助。该方法快捷，损坏程度低，缺点是计算有一定的复杂度，要通过2次方差均值来处理。
第3章指纹图像的细化
3.1 指纹图像细化的预处理
这部分预处理主要为二值化。由于指纹图像脊、谷相间，因此指纹图像的处理常是将指纹图像二值化。灰度图像二值化是将灰度图变换为只有黑和白两种灰度的图像。这样不仅可以压缩原指纹图像的数据量，而且也方便后面的细节特征的提取。灰度图二值化的基本思想是选取适当的灰度阂值，将灰度图像转化为二值图像，阈值的选择是关键，对于阈值的选择，有多种方法，如熵法，Ostu法等。根据是否将图像分块处理，又分全局阈值算法和局部阈值算法两种，全局阈值算法是将整幅图像以一个阈值处理，而局部阈值算法则把原图分成若干个子图，在每个子图中确定闽值，在进行二值化，由于指纹图像在不同区域的亮度和对比度是有差别的，因而全局阈值算法不适用。
灰度图二值化的基本思路是选取适当的灰度阈值，将灰度图像转化为二值图像。一般的图像处理中的二值化算法主要是计算整幅图像的灰度平均值，然后将该值作为门限，高于该门限的像素点就置1，反之置0。我们通过研究发现，这种方法虽然简单，但是对噪声较大，图像质量不好的指纹会产生较大的二值化噪声。所以最好选用局部阈值法作为二值化算法。
论文中采用了一种动态局部阈值，满足这种条件下的灰度值为128，不满足则灰度值为255。再根据前面判断的是否为背景即Icc值的来修正Icc值：灰度值为128且Icc为1时（非背景指纹纹线时），Icc值为0，像素值置为0。背景和灰度值为255的纹线像素置为1，这做法的目的是去除不确切的点。此时背景为白，纹线为黑。
二值化后的图像中的点还要进行修改，修改条件为：当像素为1时，它周围点不大于3个为像素1点则修改为0；当像素为0时，它周围不小于7个点为像素1的点，则修改为1。这种修改是为了使图像连续圆滑。
3.2 指纹图像细化方法计算
由于灰度过渡区的存在，指纹细化是指纹图像预处理中的一个重要环节，因为一般的特征提取都是在细化的基础上进行的，如果细化不好，将无法使用常规的特征提
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取算法提取细节特征信息。细化可以便我们得到绞线的单像素的骨架。所谓“骨架”，是指图像中央的骨骼部分，是描述图像几何及拓扑性质的重要方法之一。获取一个图像骨架的过程通常称为对图像“细化”的过程。在文字识别、地质构造识别、工业零件形状识别或图像理解中，先对被处理图像进行细化有助于突出形状特点和减少冗余信息。
细化处理是指在指纹图像二值化以后，在不影响纹线连通性的基础上，删除纹线的边缘像素，直到纹线为单像素宽为止。理想细化后的纹线骨架应该是原始纹线的中间位置，并保持纹线的连通性、拓扑结构和细节特征。一种好的细化算法应该满足下列条件：
(1)收敛性：迭代必须是收敛的。
(2)连通性；不破坏纹线的连接性。
(3)拓扑性：不引起纹线的逐步吞食，保持原图像的基本结构特性。
(4)保持性：保护指纹的细节特征。
(5)细化性：骨架纹线的宽度为1个像素，即单像素宽。
(6)中轴性：骨架尽可能接近条纹中心线。
(7)快速性：算法简单，速度快。
已有的算法迭代按迭代方式的不同分为串行算法和并行算法。在串行细化算法中，当前迭代的结果不仅取决于前一次的迭代迭代图像，而且与当前处理情况有关；而在并行方式中，当前迭代仅仅是由前一次的迭代情况决定，串行细化算法的处理结果依赖于对像素处理的先后顺序，因而像素点的消除或保留不可预测。并行细化算法对图像进行细化时利用相同的条件同时检测所有像素点，其结果具有各向同性，因此从算法原理上并行算法优于串行算法。由于并行细化算法具有快速而准确的特性，因此他一直是人们研究的热点，并且相应的提出了许多并行细化算法，如OPTA细化算法，R．W．Hall细化算法，Rosenfeld细化算法，Zhang & Suen 细化算以及ZR细化算法等等。性能上这些算法各有所长。
制约细化的直观表现在计算速度、毛刺和断点上。因而细化中选择一个好的模板很关键。模板分为保留模板和消除模板，消除模板就是根据条件判定这点去除作为背景的模板；保留模板则是根据条件判定这点保留作为前景的模板。这样就可以将较粗的图像曲线细化成很细的以像素为单位的线，大大减少了图像的信息量，有利于匹配的高效进行。
本论文中采用了方法步骤如下：
（1）建立3维数组，第一组数据为预处理后的图像信息，定义每一个像素点它周围点像素参数。
（2）对于满足6种情况的模板，赋值为2 ，其实为像素1情况。对于满足后六种情况的模板赋值为3，别的情况点值不做改变。
（3）16种消去模板是在不满足上述情况下衍生的模板，对于满足这些模板的点像素全为0，以上都未涉及的点不做改变。
（4）循环进行上述过程，到所有点值不改变为止，最多进行20次细化。
3.3 仿真结果和结论
先对分割好的图像进行二值化处理，简化后面的细化计算。细算中的模板在一个函数中实现，细化结果如下图所示：
图a 指纹分割图像图b 指纹二值化图像图c 指纹细化图像
图3-1指纹1的细化结果
图a 指纹分割图像图b 指纹二值化图像图c 指纹细化图像
图3-2 指纹2的细化结果
从分割后的二值化处理图像中，我们可以看到，整个灰度变成了黑白的二值图像
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图，图像的条纹比较清楚，它的实现有助于压缩数据量和细化的实现。
细化将黑白二值图像细化成了单个像素带宽的指纹图像，由于模板的选择不同，上图中的细化图像一定程度上存在毛刺、分叉、断点等不理想的情况。所以在特征提出前还需稍加处理，细化好的模板选择可以提高图片的质量和细化运算的速度。
当然，此次仿真的细化还有待改进。对于细化中出现的毛刺现象，要根据局部特征来修改判定模板来决定这个点的像素，甚至可以减少模板的数量和判断次数，既简化模板，又提高运算速度，这点还可以有很大的深入研究。
第4章指纹图像的特征提取
4.1 指纹特征提取概述
特征提取就是对细化后的指纹图像提取表示其特征的信息的操作。我们前面所叙
述的指纹图像预处理目的就是为指纹的特征提取和最终识别建立一个良好的基础，以保证整个系统识别率比较高。对于自动指纹识别技术而言，选择一种合适的、能表达指纹唯一性的特征量是非常关键的。一般说来，这种特征应有以下性质：
(1)单一性：要求这种特征能够充分体现指纹的唯一性。
(2)可测试性：适用于指纹匹配算法，便于在匹配算法中应用。
(3)紧凑性：要求提取的特征不应包含指纹唯一性以外的冗余信息，并且信息量要尽量小，便于存储、管理和计算。
(4)鲁棒性：要求这种特征对噪声的存在与指纹形变不敏感。
对于特征点提取的常用算法很多，如：
(1)基于二值化的特征提取方法：这种算法对于预处理和增强后得指纹图像进行二值化，然后再提取特征点。
(2)基于直接灰度的特征提取方法：这种方法直接从灰度图像出发，通过分析图像的纹理属性和拓扑结构提取特征点。
(3)基于细化图像的特征提取方法：这种方法是将指纹图像处理后得到细化图像，通过细化图像提取特征点。
为了比较两个指纹是否相同，需要从指纹图像中提取出能表示指纹唯一性的特征。Galton提出的指纹细节点是人工指纹匹配中最常用的特征。指纹由脊线和谷线交替构成，在大多数地方纹线连续且相互平行，而某些局部不连续的地方构成了细节点。Galton定义了4种细节点类型：分叉点，端点，环、岛，并指出细节点具有唯一性，可以用于指纹匹配。
目前已定义的特征类型己达150多种，但是这些扩展的特征往往不易提取相互区分，并且它们都可以由端点和分叉点的组合进行描述，这使得端点和分叉点成为最常用的结构特征，也称为细节特征，它被认为是最稳定、最容易检查的，而且占全部特征点的80％以上。提取出的特征点还必须经过伪特征点的去除，尽可能地去除掉由
于二值化、细化处理等过程引入的伪特征点。最后确定出特征点的类型、位置、方向。
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本章就是根据端点和分叉点是最常用的结构特征，提取满足一定条件接近的点，再去除不是端点和分叉点的伪特征点，最终实现特征值的提取，有利于后面匹配的展开。
4.2 指纹特征提取和去伪特征
目前在细化二值图像中提取细节特征多是用8邻域法，该方法比较简单，在得到可靠的细化二值图像后，只需要一个3×3的模板便可将端点和分叉点提取出来。对于细化二值图像，像素点的灰度值只有2种情况。
在提取指纹图像的细节特征中，由于图像质量和噪声的干扰，存在大量的伪特征点，实验表明一幅质量较差的图像在经过预处理，细节特征提取后可能产生多达一、两万个细节特征点，其中包含了大量的伪特征点，这些伪特征点的存在，不但使匹配的速度大大降低，还使指纹识别性能急剧下降，造成识别系统的拒真率和误识率的上升，因此在进行指纹匹配之前，应对细节特征进行验证，尽可能将伪特征点去除，同时保留真特征点。
去除伪特征点是特征提取要解决的一个重要问题。对整个图像进行特征提取后得到的特征点并非全部都是真实的分叉点和端点，由于指纹质量，细化、特征提取过程引入的噪声造成了很多伪特征点，特别是图像边缘有很多图像分割产生的边界伪端点。
本章中将特征建立为一个3维数组，前两组用于记录端点和分叉点。第3足则专门记录伪特征最终可以除去。端点和分叉点的判断都是运用了上述的8邻域法。其中（1）端点的判断条件为：周围的8邻域两两相邻当且仅当存在2个不同值。此时的处理为记录数组2，记录点的个数，并将该点记为0，而它的8邻域点记为1。（2）分叉点的判断条件为：周围的8邻域两两相邻当且仅当存在6个不同值。此时的处理为记录数组1，在上述基础上记录点的个数，并将该点记为0，而它的8邻域点记为1。处理方式类同上面。
（3）伪特征的判断比较多,全部计入数组3。第一类：超出一定边界，仿真中用了17。此时把它和周围8点记为0，并在上述基础上减去不是特征点的个数。第二类：对于直线12点的和不超过1的点也被视为伪特征点，处理方式类同。第三类为断点：在上述的范围内，特征值为2。此时在更小12的上半范围或下半范围，特征仍为2则
认为为断点。处理方式为把它和周围8点置为0，在上述基础上减去2倍的断点数。第四类为毛刺，毛刺的判断类似于短点。因为指纹变化多的部分为中间，所以处理的范围比断点来的范围小，并且在特征值为2的情况下仅仅是缩小范围再次判断特征值，这点就不相同了。毛刺的处理方式也类同断点。第五类为小桥。小桥的判断条件为:10范围内特征值为1，6的上半范围或下半范围特征值仍为1。此时该点则被视为小桥。小桥处理方式类同断点和毛刺。
4.3 仿真结果和结论
根据上部分的判断方法决定的特征点和伪特征点，运行显示结果如下。
图a 指纹1判断点图b 指纹2判断点
图4-1通过判断后得到的特征点分布图
这个特征点分布结果图包含了特征点和伪特征点。在匹配前还需对毛刺、小桥等伪特征点加以识别和处理，这样有助于后面匹配的进行，使匹配更加精确无误和快速。对于特征点和伪特征点的判断方法还有很多，端点判断和分叉点判断属于比较多的特征点判断，伪特征点也还有别的种类，短线之类也属于处理后出现的伪特征，本仿真
中没有对此作出处理。在上述基础上也可以根据特征基本构造出相似原图像。
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第5章指纹图像的匹配
5.1 指纹图像匹配方法
指纹匹配要解决的是对两幅给定指纹图像的特征模式进行比对，判断这两幅图像是否来自同一个人的同一手指。指纹匹配是自动指纹识别的最后一步，也是非常关键的一步。
指纹图像匹配方面，主要有基于图像，脊线结构和特征点的方法。基于特征点的匹配算法具有简单、快速、鲁棒性等优点。目前最为常用的方法是FBI提出的细节点坐标模型来做细节匹配。它利用脊线上的端点和分叉点这两种关键点来鉴定指纹。通过将细节点表示为点模式，一个指纹识别问题可以转化为一个点模式匹配问题。点匹配算法是通过某些变换，如平移变换、旋转变化、伸缩变换，可以把两个点集中的对应点匹配起来。对于基于细节点的匹配思路大体分两种：基于直角坐标系的特征识别和基于极坐标系的特征识别。
点模式匹配将注册指纹和待识指纹的特征点定义为两个点集和P和Q通过平移和旋转使得两个点集重合点数最多。点模式匹配是著名的数学难题。目前的指纹识别系统主要采用基于节点的匹配方法，即点模式匹配。从模板指纹和输入指纹中选取一个节点作为参考节点对，在进行节点匹配时先利用基准点将指纹对齐，然后再评估其它节点的匹配程度。很多情况下选用图片的中心点。当然，他所带来的难题有：
(1)如何快速找到基准点把两幅指纹对齐。
(2)图片A中有图片B中不存在的点，集合B中也有图片A中不存在的点，匹配的时候如何处理这些点。
(3)由于指纹存在变形位移，任何一对匹配点之间都不是绝对相等，而是存在一定的差距。设计算法的时候，必须要有一定的容错能力。
(4)最终得到的是两幅指纹的相似度，怎么确定相似度的计算方式。
另外，计算匹配的时间即效率性也很重要。参考点在指纹图像的识别中是也至关重要的。能获得参考点表明从被识别图像中获得的任意比特流与登记图像中获得的比特流相近，则有可能得出两图像相同的结果；没有参考点表明被识别图像完全是另一不同图像。
基于matlab指纹识别论文详解
《MATLAB语言》课程论文 Matlab指纹识别系统 姓名：江帅璋 学号：12013241957 专业：通信工程 班级：通信2班 指导老师：朱瑜红 学院：物理电气信息学院
完成日期：2014.11.11 Matlab指纹识别系统 （姓名江帅璋2013级2班） 摘要 本文系统地介绍了指纹识别技术的发展和国内外研究应用现状，阐述了建立指纹识别系统的必要性和意义。以数字图像处理为基础，研究指纹识别的原理和方法，重点分析基于神经网络指纹识别算法、滤波特征和不变矩指纹识别算法和指纹匹配算法，将matlab作为仿真工具，针对已有的三种指纹识别算法进行编程识别；并通过实验论证各种算法的优缺点。 关键字：指纹识别；算法；matlab仿真
目录 第一章绪论 (4) 1.1 引言 (4) 1.2指纹识别技术的发展和研究现状 (5) 1.3 指纹识别研究的目的和意义 (7) 1.4 本论文结构 (8) 第二章指纹识别的理论和方法 (9) 2.1指纹识别的基本原理 (9) 2.2指纹识别系统工作流程 (9) 2.3指纹识别技术的方法 (10) 2.3.1神经网络指纹识别算法 (10) 2.3.2 滤波特征和不变矩指纹识别算法 (11) 2.3.3指纹匹配算法 (13) 第三章matlab仿真实验结果与分析 (16) 3.1 算法matlab仿真结果 (16) 3.2 结果分析 (17) 第四章总结与展望 (18) 参考文献 (19) 附录 (20) 致谢............................................................................................ 错误！未定义书签。
指纹识别报告
数字图像处理报告 题目指纹识别算法研究学院信息学院 专业通信工程 班级通信ZY1101 姓名郑涛、江代民
摘要 随着计算机和网络的迅速发展，人们对身份认证的准确性、安全性与实用性提出了更高的要求。基于生物特征识别的智能身份认证技术也逐渐受到广泛的关注。在众多的生物识别技术中，指纹识别技术是发展最早、应用最广泛的一种。指纹识别技术充分利用了指纹的普遍性、唯一性和永久性的生物特征，已逐步取代了传统的基于标志和数字的识别方式，目前在网络、银行、金融、医疗和安检等行业均得到了广泛应用。本文对指纹识别系统的原理和基本过程进行了分析研究，重点研究了指纹图像预处理算法，并且进行了验证。 在指纹图像预处理部分，论文对预处理的各个步骤包括规格化、图像分割、中值滤波、二值化、细化等以及各个步骤的方法进行了深入的分析和研究，选择了一种图像预处理方案。 在指纹特征提取部分，采用基于Matlab实现的指纹细节特征提取方法，并给出了去伪算法。指纹特征提取是从细化后的指纹图中得到细节特征点（即端点和分叉点），此特征点含有大量的伪特征，既耗时又影响匹配精度。采用了边缘去伪和距离去伪，使得特征点去伪前后减小了近1/3，然后提取可靠特征点信息，以便实现指纹匹配。 在指纹匹配部分，本文采用基于细节点的指纹匹配算法，并进行研究。 关键词指纹识别、预处理、特征提取、匹配
Fingerprint Recognition Algorithm Abstract With the rapid Progress of computer science and network technique，An accurate，secure and practical techno1ogy of Personal identification becomes more and more important. Technology of Personal identification based on Biometrics has received extensive attention. Technology of Fingerprint recognition is the earliest one and is app1ied widely in the all techniques of biometrics recognition, then is taking full advantage of the universality, uniqueness and permanency of the fingerprint, and gradually has taken place of traditional identification method that is based on symbol and number. Nowadays the technology of fingerprint identification is fully used in network, bank, finance, insurance and security. This paper research the basic principles and process of the fingerprint identification system，and focus on the pre-processing algorithms of fingerprint image and finally verify. In the fingerprint image processing section, thesis on preprocessing steps including specifications, image segmentation, median filtering, binarization, refinement, and so on, and each step of the way to in-depth analysis and research, is an image processing program. Part of the fingerprint feature extraction, fingerprint-based Matlab implementation details of feature extraction methods, and gives to the pseudo-algorithm. Fingerprint feature extraction is refined to get the details of fingerprint feature points (the endpoint and bifurcation points), this feature points contain a large number of false features, time-consuming and will affect the matching accuracy. Used and the distance to the edge of the false and counterfeit, makes the feature points to reduce the false front of nearly 1 / 3, and then extract a reliable feature point information, in order to achieve the fingerprint match. Part of the fingerprint match, the paper-based fingerprint minutiae matching algorithm, and conduct research. Keywords Fingerprint recognition、Pretreatment、Feature extraction、Matching
基于指纹识别的电子密码锁设计
基于指纹识别的电子锁系统设计 作者姓名:XX 专业班级:测控技术和仪器2009060101 指导教师:XX 摘要 随着社会的发展和科技的进步，传统的安全防盗系统面临极大的挑战。生物识别技术的蓬勃发展，让人们对于安防系统的设计有了另一种灵感，指纹锁应运而生。可供二次开发的指纹模块已经解决了指纹图像的处理问题，如何实现这种技术的实际应用已经成为急需解决的问题，本设计利用单片机对指纹模块的控制实现了这种技术的应用。设计以指纹传感器对指纹图像的采集为基础，通过单片机控制指纹模块实现对指纹图像的组合处理，系统的各项具体功能皆建立在相应的指纹图像的组合处理基础之上，系统主要实现了指纹模板的录入以及指纹匹配功能。 关键词：指纹识别技术；指纹锁；系统设计
The Design of the system of Electronic lock based on Fingerprint Identification Abstract:With the development of the society and the progress of science and technology, The traditional security system faced with great challenges. With the vigorous development of Biometric Identification Technology, people have another kind of inspiration to design the lock，Fingerprint lock arises at the very historical moment. The fingerprint module for secondary development has solved the problem of image processing, The remaining problem is how to take advantage of the technology in practice. This design has realized the application, which mainly based on the control from MCU to the module of fingerprint. The foundation of this design is fingerprint collection, Through the control from MCU to the module can realize the combination of image processing, based on the combination of image processing can realize the various functions of the system . The mainly functions of the system include the landing and matching of fingerprint template . Keywords: Fingerprint identification technology；Fingerprint lock；System design
指纹识别系统
指纹识别系统 1.1 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。 图1-1 1.2 指纹采集与指纹图像处理方法 目前，主要的指纹采集方法有两种：一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计不同的方案进行图像采集，并将从各个图中提出特征点储存到数据库中，来产生“活模板”，为后面的指纹鉴定做准备。 指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中，由于采集环境，皮肤表面的性质，采集设备的差异等各种因素的影响，采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰，从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量，恢复
从数字图像处理技术角度谈谈对指纹识别的认识
从数字图像处理技术角度谈谈对指纹识别的认识 4.1 指纹图像表示 从指纹传感器输出的是指纹原始图像，其数据量比较大。这对整个指纹识别系统的处理和存储都是个不小的负担。在远程采集系统中，对通信带宽会造成较大负荷。因此需要对指纹图像进行压缩存储。指纹图像压缩一般经过图像变换、量化和编码等过程。解压需经过解码、量化解码和反变换等过程。 压缩后的指纹图像需确保指纹特征信息的不丢失不损坏。理论上来讲采用无损压缩算法是最理想的。但经过实践证明，对于分辨率不是很高的指纹图像来说，采用无损压缩的压缩比很低。通常情况下采用JEPG、WSQ和EZW三种压缩算法。 4.2 指纹图像处理 4.2.1 指纹图像增强 刚获得的图象有很多噪音。这主要由于平时的工作和环境引起的。指纹还有一些其他的细微的有用信息，我们要尽可能的使用。指纹图像增强的目的主要是为了减少噪音，增强嵴峪对比度，使得图像更加清晰真实，便于后续指纹特征值提取的准确性. 指纹图像增强常用的是平滑和锐化处理。 （1）平滑处理 平滑处理是为了让整个图像取得均匀一致的明暗效果。平滑处理的过程是选取整个图像的象素与其周围灰阶差的均方值作为阈值来处理的。这种做法实现的是一种简单的低通滤波器。 实验表明：一般的自然图像相邻像素的灰度相关性约为0.9。因此在图像受到白噪声干扰时，以像素的邻域平均值代替中心像素，是一个去除噪声的好办法。算法是：。其中f(x,y)表示被噪声污染的原始图像，大小为N*N，g(n,m)是平滑后的图像，S是处理点(x,y)邻域中点的坐标（不包括（x,y）点）的集合，而M是集合S内坐标点的总数。例如，以(x,y)点为中心，取单位距离构成的邻域，其中点的坐标集合为：s={(x,y+1),(x,y-1),(x+1,y),(x-1,y)}。
指纹识别系统设计
指纹识别系统设计题目:指纹识别系统设计 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：陈 指导教师：黄
摘要 指纹作为人体的重要特征具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用。针对指纹的唯一性和终身不变性的特点．提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320VC5402 DSP 芯片的快速指纹识别系统，促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展；对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析；结合FPS200和TMS320VC5402芯片的特性，对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍，并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明．系统指纹采集效率高，识别速度快，识别结果准确可靠；该系统性能稳定．实用性强，应用范围广泛。 关键词：指纹识别；TMS320VC5402;DSP；指纹采集；图像处理
Abstract As the uniqueness and constancy of fingerprint ,a quick fingerprint recognition system based on fingerprint sensor FPS200 and DSP chip TMS320VC5402 is presented. The composing principles of the system , fingerprint collection and fingerprint image processing methods are introduced particular .with the characteristics of FPS200 TMS320VC5402 ,the core of the hardware collecting circuit and the designs of the hardware and software are introduced in details. The results of experiments indicated that this system works with great fingerprint collection efficiency, high recognition speed and credible recognition results because of the stead performance and practicability the system will have wide application area .
(完整版)第二章指纹识别的原理和方法
第二章指纹识别的原理和方法 指纹识别的采集及其参数[15] 指纹具有惟一性（随身携带、难以复制、人人不同、指指相异）。根据指纹学理论，将两人指纹分别匹配上12个特征时的相同几率仅为1/1050。指纹还具有终身基本不变的相对稳定性。指纹在胎儿六个月时已完全形成，随着年龄的增长，尽管人的指纹在外形大小、纹线粗细上会有变化，局部纹线之间也可能出现新细线特征，但从总体上看，同一手指的指纹纹线类型、细节特征的总体布局等无明显变化。指纹的这些特点为身份鉴定提供了客观依据。 指纹识别过程可以分为4个步骤：采集指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像,取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据，软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）的特征点，这些数据(通常称为模板)，保存为1K大小的记录。最后，通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。 2.2.1指纹图像的采集[16][17][18] 指纹采集模式主要分为“离线式”和“在线式”两种。所谓“离线式”就是指在指纹采集时，利用某些中间介质（如油墨和纸张）来获取指纹图像，在通过一定的技术手段将图像数字化输入计算机，它属于非实时采集。目前“离线式”采集方式在大多数场合已经消失。所谓“在线式”是通过与计算机联机的先进指纹传感器的专用指纹采集设备，将真实的人体指纹直接变成数字图像数据，实时传输给计算机。 基于指纹传感器的“在线式”实时采集设备以其操作简单、实时性强、采集效率高、图像质量好等优点，广泛应用于自动指纹识别领域。 指纹传感器是采集指纹的装置,是一切自动指纹识别系统的必备设备,从原理上,目前见到的指纹传感器分下面3类： (1)光学录入
基于MATLAB的指纹识别系统设计
基于MATLAB的指纹识别系统设计
摘要 生物识别技术已经成为身份识别和网络安全的发展技术之一，其中指纹识别技术是目前公认的安全，准确，方便的身份认证技术之一，使之成为人们研究的热点。 本文主要设计一个基于matlab 的指纹识别系统。首先主要介绍了指纹识别技术研究的背景，意义，及现状。其次，实现了指纹识别系统，描述了指纹识别系统的基本结构，并且对指纹图像的预处理、特征提取、特征匹配这三个必要的环节的算法进行了详细地研究，在指纹图像预处理阶段，本文使用基于灰度的算法对图像进行了分割，同时，针对二值化后图像中仍存在的噪声，也进行了相应的修整处理，尽可能的为以后指纹特征的提取打好基础，从而成功地实现了对指纹数字图像的处理、特征提取、保存和匹配等功能。最后，对指纹识别系统进行了仿真，仿真结果表明该系统可以较好的进行识别，准确率达到了95.1%。 关键词：指纹识别；预处理；二值化；特征提取；特征匹配
Abstract Biometric technology has become one of the developing technologies for identity recognition and network security. And fingerprint identification technology is now recognized as one of the most safe, accurate and convenient authentication technologies, and it is a focus for researchers. This paper designs a matlab-based fingerprint recognition system. The first introduces the fingerprint recognition technology research background, significance, and the status quo. Secondly, to achieve fingerprint identification system, describes the basic structure of the fingerprint identification system, and the fingerprint image preprocessing, feature extraction, feature matching these three essential aspects of the algorithm is studied in detail in the fingerprint image pre-processing stage this article uses an algorithm based on gray image segmentation carried out at the same time, for the image after binarization noise still exists, but also for the corresponding trimming process, as much as possible for the future lay the foundation for fingerprint feature extraction and thus successfully achieved fingerprint digital image processing, feature extraction, storage and matching functions. Finally, the fingerprint identification system for simulation, simulation results show that the system can identify a better accuracy rate reached 95.1%. Key Words：Fingerprint Recognition；Processing；Binarization；Feature Extraction；Feature Matching
毕业设计(论文)-基于51单片机的指纹识别
随着现代化各种科学新技术的快速发展，在日常生活中，我们需要各种身份认证和各种密码认证，还有对各种设备配备钥匙，对保险柜安装防盗系统等等，社会的进步，科技的发展，促使传统的安全系统的抵御能力越来越薄弱。因此，生物特征识别应用而生，开始走进我们身边的各种安全系统，指纹识别作为生物特征识别的一个典型应用已经得到很广泛的应用和认可，指纹特征具有唯一性，是每个人终生不变的特征之一，并且各个人的各个指纹都不一样。本系统采用89C52RC单片机作为主芯片，通过与指纹识别模块FM-180之间通过串口通信方式的通信，采用液晶12864作为显示器，加上简单的外围电路，如按键输入、LED灯报警电路、蜂鸣器电路，最后通过编写软件和制作硬件，实现一个可以通过单片机对指纹的录入，识别，删除等功能操作的指纹识别系统。 关键词指纹识别系统；单片机89C52；液晶12864
With the rapid development of modern science a variety of new technologies, in everyday life, we need a variety of authentication and a variety of password authentication, as well as a variety of devices with keys for the safe installation of security systems, etc., social progress the development of technology, to promote the traditional security system resilience increasingly weak. Thus, biometric applications, born around us began to enter various security systems, biometric fingerprint identification as a typical application has been very widely used and recognized, unique fingerprint characteristics, life is not for everyone one variable characteristics, and each person's fingerprints are not the same individual. The system uses 89C52RC microcontroller as the main chip, it passes between the fingerprint recognition module FM-180 serial communication with the communication method by using a liquid crystal display as 12864, plus simple peripheral circuits, such as key input, LED light alarm circuit, buzzer circuit, and finally through the preparation and production of software, hardware, you can implement a microcontroller on the fingerprint input, recognition, and delete functions operate fingerprint identification system. Key words Fingerprint identification system；SCM 89C52；LCD 12864
指纹识别的原理和方法
指纹识别的原理和方法 一、概述 指纹识别的背景知识 我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到，包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。 目前，从实用的角度看，指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。 最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正快速的应用于民用市场。 指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。 系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能，而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。 指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中，就在今天，您不必随身携带那一串钥匙，只需手指一按，门就会打开；也不必记住那烦人的密码，利用指纹就可以提款、计算机登录等等。 指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。 在一开始，通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。 接下来，指纹辨识软件建立指纹的数字表示——特征数据，一种单方向的转换，可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹，而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为―节点‖（minutiae）的数据点，也就是那些指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。因为通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约490个数据。 有的算法把节点和方向信息组合产生了更多的数据，这些方向信息表明了各个节点之间的关系，也有的算法还处理整幅指纹图像。总之，这些数据，通常称为模板，保存为1K大小的记录。无论它们是怎样组成的，至今仍然没一流种模板的标准，也没一流种公布的抽象算法，而是各个厂商自行其是。 最后，通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。 指纹识别的原理和方法 二. 取得指纹图象 1.取象设备原理 取像设备分成两类：光学、硅晶体传感器和其他。
Suprema指纹识别算法介绍
Suprema指纹识别算法介绍 产品名称：Suprema指纹识别算法介绍 产品型号：OTA750采用的指纹算法 产品分类：Suprema指纹识别算法介绍 详细介绍： OTA750彩屏指纹考勤机的指纹算法采用了世界上最可信赖的Suprema指纹识别算法，产品的稳定性、指纹的安全可靠性得到了有力的保障。 Suprema指纹识别算法介绍 Suprema拥有世界一流的指纹识别技术。Suprema解决方案的特点在于对算法拥有极强的理论背景。Suprema的指纹识别算法在世界上最值得信赖的世界指纹识别大赛 (International Fingerprint Verification Competition, (FVC2004) 上摘取冠军桂冠，在light category表现出最小的出错率，被认为是世界上最可信赖的指纹解决方案，再加上其优越的技术力量可确保客户产品及应用软件的 最佳稳定性和信赖度。 Suprema指纹识别算法比起其竞争对手拥有如下特点及优势： 最高的信赖性.指纹识别中算法可以说是左右其性能的最核心的要素。 在世界指纹识别大赛(FVC2004)中夺得了第一，被认定为世界最好的 指纹识别算法。再加上其优越的技术力量可确保客户产品及应用软 件的最佳稳定性和信赖度。 广泛适用性 卓越的支持 Suprema指纹识别算法在世界指纹识别大赛中所获得成绩 评论 FVC是世界上最大的指纹识别技术评论，也是国际性指纹识别算法大赛,隔年举行并由意大利和美国第三方组织。在最近的两届FVC2004和FVC2006，SUPREMA 指纹识别算法摘取了世界范围的最高桂冠。 成果 在FVC2004和FVC2006，Suprema的指纹识别算法在众多参赛者中脱颖而出分别在Light级别和开放级别中获取了冠军。在FVC2006，Suprema在开放级别中以7枚金牌荣获了桂冠。在FVC2004，Suprema在Light级别中以最小误差率荣获了冠军。Suprema是唯一一家赢得两项级别（开放和Light）冠军的公司，即
基于FPGA的指纹识别系统设计
基于FPGA的指纹识别系统设计 第一章绪论 1.1 设计背景 生物识别技术是利用人的胜物特征进行身份认证的技术, 人的指纹就是生物特征之一。此外, 生物特征还包括虹膜、视网膜、声音和脸部热谱图等。指纹识别是生物识别技术中最为成熟的, 其唯一性、稳定性, 一直都被视为身份鉴别的可靠手段之一。 由于最早的指纹识别技术仅仅依靠人工对比，工作效率低下、比对正确率低、对比对人员的要求高，从而使得指纹识别技术无法得到广泛应用。但随着计算机的出现及其运算速度的迅速提高,使指纹对比鉴定的应用发生了革命性的变化。使用计算机管理指纹数据库,极大提高了指纹对比的速度,同时由于计算机比对算法的不断改进提高,使指纹比对误识率已降到了10 - 6 以下,不仅可以满足刑侦方面的需要,而且迅速进入了更多的应用领域。 随着光学技术和光学仪器加工工艺的进步,各种采集指纹图案进行身份认证的系统和设备中需要配备的高清晰、无畸变光学采集仪也达到了很高水平,确保可以生成高质量的指纹图像。计算机运算速度的提高和计算机小型化的进展,使采用微机甚至单片机也可以进行指纹对比运算成为可能。现代电子集成制造技术使得我们可以生产出相当小的指纹图像读取设备和指纹识别模块。其成本下降得也很快,大大加快了指纹识别技术的推广速度。 同时人们对消费类产品的要求越来越趋向于小型化，并且对可携带设备的安全性要求也与日俱增。传统的PC、MCU、或者DSP的处理平台移动性比较差，体积比较大，无法满足人们日益增长的需求。所以，设计一套体积比较小、速度更快的嵌入式指纹识别系统是非常有意义的。 而本设计正是为了这一目的，选用具有高集成度、低功耗、短开发周期的FPGA来完成此项设计，以实现系统的ASIC为研究背景，具有很强的现实意义和广阔的市场空间。 本系统采用xilinx公司Spartan 3E系列FPGA作为核心控制器件，这款器件采
软件工程毕业设计_基于指纹识别的考勤管理系统
河北农业大学 本科毕业论文(设计) 题目：基于指纹识别的考勤管理系统 摘要 随着计算机技术的飞速发展，计算机在企业应用中的普及，利用计算机实现企业的人事考勤管理势在必行。并且随着企业员工的增加，企业的考勤管理变得越来越复杂。规范的考勤管理是企业提高管理效益的重要保证，而传统的人工管理存在着效率低，不易统计，成本高和易出错等弊端，已经无法适应现代企业的需求。随着计算机技术和通信技术的迅速发展，将传动的人工考勤管理数据化，建立一个高效率，无差错的考勤管理系统，能够有效的帮助企业实现“公正考勤，高效薪资”，使企业的管理水平登上一个新的台阶。 本文介绍了该系统的开发背景、意义及国内外现状，然后重点阐述利用VC++、Sql Server 2000采用“自上而下地总体规划，自下而上地应用开发”的策略开发指纹考勤管理系统的过程。包括设计与实现环节，并且通过测试分析总结出该系统的功能特点。 本系统主要完成以下几个方面的功能，1.员工基本信息管理：包括对员工基本信息的添加、删除，修改以及查询。2.员工排班的管理：该模块用户对员工每天的上班请况进行安排。3.员工考勤管理模块：包括对员工上班下班进行签到。4.员工考勤统计查询模块：包括对员工考勤情况进行统计和详细的查询。总之该系统通过简单的操作界面，实现了方便的录入数据，形成了一个快捷的查询、签到管理系统。 关键字：考勤管理、排班管理、VC++、Sql Server 2000
Abstract With the rapid development of computer technology, computer application in enterprise, personnel attendance management be imperative using the computer. And with the increase of enterprise staff, attendance management of enterprises become more and more complex. Attendance management is an important guarantee for enterprises to improve management efficiency, and the traditional manual management has low efficiency, difficult to statistics, the high cost and error prone and other defects, has been unable to meet the needs of modern enterprises. With the rapid development of computer technology and communication technology, artificial attendance management data transmission, the establishment of an efficient, error-free attendance management system, can effectively help enterprises to realize "fair attendance, high salaries", make the management level of enterprises will get to a new level. This paper introduces the development background, significance and the status of the system, and then focuses on the use of VC++, Sql Server 2000 using a "top-down in the overall planning, bottom-up strategy development of fingerprint attendance management system of Shangdi application development" process. Including the design and implementation aspects, and summarized by test and analysis functions and characteristics of the system. This system mainly completes the following functions, 1 basic employee information management: including the staff basic information to add, delete, modify and query. 2 employee scheduling management module: the user to employees working every day to arrange it. 3 staff attendance management module: including the staff work attendance. 4 staff attendance statistics query module: includes statistical and detailed inquiry on staff attendance. The system through a simple interface, realizes convenient data entry, forming a fast query, attendance management system.
基于单片机指纹识别系统的设计
任务书 课程设计题目：指纹识别 功能简述： 1)根据所学的知识和能力，设计程序可以实现根据指纹的大小、形状等特征，识别出不同的指纹。 2)利用按键标志当前指纹识别的状态，例如录入状态，识别状态,清楚状态;利用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息。 3)利用继电器，对当前信息的判断，例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器和LED等提醒当前指纹识别是否正确
目录 第一章绪论…………………………………………………….. 1．1、指纹识别中的基本概念………………………………… 1.2 指纹识别的发展前景……………………………………… 1.3、指纹识别课题设计的内容与意义……………………….. 第二章方案选择……………………………………………… 2.1 系统原理图设计…………………………………………… 2.2方案说明……………………………………………………… 2.3 方案比较…………………………………………………… 2.4 方案选择………………………………………………………第三章硬件设计………………………………………………3．1 AT89C52单片机设计……………………………………… 3.2 电源电路设计……………………………………………… 3.3 按键控制部分电路………………………………………… 3.4 LED指示灯电路…………………………………………3.5 蜂鸣器电路………………………………………………3.6 指纹传感器模块………………………………………… 第四章软件程序设计…………………………………………. 4.1程序流程图…………………………………………………4.2程序…………………………………………………………. 第五章调试…………………………………………………… 5.1硬件调试……………………………………………………. 5.2软件调试……………………………………………………