基于方向图分布的指纹分类算法研究

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1、缩略语词汇表缩略语词汇表AFIS：（Automatedfingerprintidentificationsystem）自动指纹识别系统；FTIR：（FourierTransformInfraredReflectance）傅立叶变换红外光反射；CCD：（ChargeCoupledDevice）电荷耦合器件；IAFIS：（IntegratedAutomatedFingerprintIdentificationSystem）集成自动指纹鉴别系统；FBI：（FederalBureauofInvestigation）美国联邦调查局；53第1章绪论第1章绪论1.1课题背景利用指纹

2、技术识别一个人时，需要将他的指纹与数据库中的所有指纹比对才能做出判断。在某些民用或刑侦场合，数据库可能非常大（比如有几百万幅指纹图像），在这种情况下，识别需要耗费很长的时间，从而降低了识别的可用性。这一问题可以通过减少必须执行的匹配次数来提高速度。在某种情况下，如果加入诸如性别、种族、年龄等与个体有关的信息能显著降低搜索数据库的范围，然而这些信息并不总是存在的，比如在犯罪现场获取的指纹。通常的策略是将指纹数据库划分成几个子类，这样识别指纹时只需将此指纹与数据库中同一类的指纹[1,2]作比较，这就是指纹分类技术。指纹分类就是研究如何以稳定而可靠的方式将指纹划为某一类别。

3、指纹匹配多根据指纹的局部特征（如细节点）来判断，而指纹分类则根据指纹的全局特征（如全局脊线结构、奇异点）来判断。由于各指纹模式具有较小的类间差距，且指纹图像通常含有噪声，因此指纹分类一直是模式识别领域的难点问题。1.1.1指纹识别在生物特征识别领域的优势所谓生物特征识别（Biometrics）技术是指通过计算机利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。生理特征与生俱来，多为先天性的：行为特征则是习惯使然，多为后天性的。生理特征包括：指纹、掌型、眼睛（视网膜和虹膜）、人体气味、脸型、皮肤毛孔、手腕/手的血管纹理和DNA（DeoxyribonucleicAci

4、d）等：行为特征包括：签名、语音、行走的步态、打击键盘的力度等等。我们将生理和行为特征统称为生物特征。相对于其他身份识别技术，自动指纹识别是一种更为理想的身份确认技术。[3-6]原因如下：1.每个人的指纹都是独一无二的，两人之间不存在相同的指纹。2.每个人的指纹是相当固定的，很难发生变化。例如，指纹不会随着人年龄的增长或身体健康程度的变化而变化。3.便于获取指纹样本，易于开发识别系统，实用性强。目前已有标准的指纹样本库，方便了识别系统的软件开发，另外，识别系统中完成指纹采集功能的硬件部分也较易实现。1河南科技大学硕士学位论文4.一个人的十指指纹皆不相同，因此可以方便地

5、利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性。同时，并不增加系统设计的负担。5.指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图像，而是由指纹图像中提取的关键特征，因此存储量较小。另外，对输入的指纹图像提取关键特征后，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。从以上的分析可以看到，自动指纹识别技术相对于其它技术不仅具有许多独到的信息安全角度的优点，更重要的是还具有很高的实用性和可行性。表1-1常见生物特征识别技术比较Tab.1-1BiologyCharacterIdentificationTechniqueCompare鉴定方法广泛性独特性持久性采集性性能

6、接受性防伪性人脸高低中高低高低指纹中高高中高中高掌形中中中高中中中掌纹中中中中中中高虹膜高高高中高低高视网膜高高中低高低高签名低低低高低高低语音中低低中低高低热成像高高低高中高高1.1.2研究指纹自动分类方法具有重大意义[7-9]自动指纹识别系统要完成这样一个任务：验证或辨识。验证就是通过把一个现场采集到的指纹与一个已经登记的指纹进行一对一的比对（1:1,one-to-onematching）,来确认身份的过程。作为验证的前提条件，他或她的指纹必须在指纹库中已经注册。指纹以一定的压缩格式存贮，并与其姓名或其标识（ID）联系起来。随后在比对现场，来验证其标识，然后，利用

7、系统的指纹与现场采集的指纹比对来证明其标识是合法的。验证其实是回答了这样一个问题：“他是他自称的这个人吗？”这是应用系统中使用得较多的方法。辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据库中的指纹逐一比对，从中找出与现场指纹匹配的指纹，是一对多匹配（1:N,one-to-manymatching）。辨识其实是回答了这样一个问题：“他是谁？”辨识主要应用于犯罪指纹匹配的传统领域中。一个不明身份的人的指纹与库中有犯罪记录的人指纹进行比对，来确定此人2第1章绪论是否曾经有过犯罪记录。验证和辨识在比对算法和系统设计上各具技术特点。例如验证系统一般只考虑对完整的指纹进行