指纹识别系统关键算法分析

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1、华北水利水电学院硕士学位论文1国内外研究现状综述1.1研究背景及意义风起云涌的全球信息化时代，在给人类社会带来巨大财富的同时，也给人类社会带来了巨大而持久的安全隐患。每年发生的网络信息盗窃、黑客攻击、冒名篡改等不法行为给全球带来数千亿美元的重大损失。仅美国每年约有1000万人口的个人信息被窃取，给消费者带来的直接损失约50亿美元，给商业机构带来的损失高达480亿美元。因此，合法的计算机身份认证与信息的安全防护呈现出前所未有重要性，快速有效识别个人身份，成为社会待解决的重大问题。为了解决用户的合法身份识别问题，专家们持续进行了长期研究，试图找到一种可信的解

2、决方法。传统的身份识别有两种方法，一种是依据一些特定的身份标志进行识别，如身份证、军官证、户口本、护照等。第二种是依据特定识别标志，如银行存折密码、[1]邮箱密码等数字符号认证等。这些身份识别技术虽然具有成本低，操作简单等优点，同时也存在因证件丢失、密码失忆、被窃取假冒、效率低下等严重缺陷，造成甚至不可弥补的严重损失。显然，传统的身份识别方法很难适应信息时代人们对身份识别要求快速便捷、安全可靠基本需求。基于生物特征的识别技术就是在这一背景下产生的。与其它身份识别技术相比，它具有精度高、安全性能好和便携等突出优点。目前，生物的基本特征包括手型、指纹、脸型、

3、虹膜、视网膜、脉搏和耳廓、签字等。指纹具唯一性、终生不变性和不可丢失性，因而成为目前可靠的生物特征识别技术之一，它已广泛应用于公安、金融电子商务、政务、司法等领域，并逐步得到发展。能够作为身份鉴别的生物特征，应具有以下几个特点：（1）广泛性：即该种生物特征应是每个人所共有的；（2）稳定性：该生物特征不受外界条件和时间影响而始终存在的；（3）唯一性：每个人所具有的生物特征各不相同，即唯一性；（4）可采集性：能够对选定的生物特征进行测量采样。随着技术的进步，生物识别技术价格趋于下降和犯罪率的增加，生物识别市场的份额也在不断扩大，研究表示，2009年美国生物特

4、征控制系统的市场需求增加了10.4%，TheinternationalBiometricGroup(IBG)调查结果显示，2010年，全球生物特征识别市场增长到了57亿美元，如图1-1所示。1华北水利水电学院硕士学位论文70005749.260004704.850003848.140003010.730002175.720001538.910000200520062007200820092010图1-1生物特征识别市场的增长值（百万美元）Figure1-1Theincreaseofthebiometricidentification各种生物识别在稳定性、

5、可靠性、惟一性等方面各不相同，而且各有自己的优缺点，所适应的场合也不相同，在表1-1中给出了几种生物特征的相关性能的对比：表1-1几种生物识别的对比Table1-1TheComparisonofSeveralBiometricTechnologies生物特征生物特征属性类型普遍性唯一性稳定性采集性可靠性接受性防伪性指纹中高高中高中中掌形中中中高中中中虹膜高高高中高低高视网膜高高中低高低高人脸高低中高低高低面部表情高高低高中高高签名低低低高低高低语音中低低中低高低步态中低你高低高中DNA高高低中低高低[2]表1-1给出了不同生物类型的相关属性，每一种属性分

6、为高、中、低三个等级，“低”表示不符合要求，“中”表示基本符合要求，“高”表示最符合要求，然后依据这三个等级对生物识别进行评价。显然，指纹具有易用、高稳定、低成本、无伤害等突出优势。因而，成为国内外安全认证技术的研究热点之一。在模式识别、计算机视觉、远程认证、门禁控制、金融核心等领域获得广泛应用。但是，指纹识别易受外界环境干扰，以及自身质量不佳，识别算法复杂，且一些重要算法也存在某些缺陷，有可能导致识别结果的失真。因此，深入研究这一课题具有重要意义。2华北水利水电学院硕士学位论文1.2国内外研究现状指纹是指人的手指末端皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线由脊线

7、和谷线组成，凸起的部分叫脊线，凹下去的叫谷线。手指纹理包括断点、分叉点和终结点等，一旦形成后，便会保持终身不变，与他人相比，独一无二。这种唯一性为判断指纹拥有者与他人身份的差别提供了标准。通过采样指纹（又叫目标指纹）和指纹库中的指纹特征进行比对，以判断其是否吻合，该过程即为指纹识别过程。目前，指纹识别在所有的生物识别技术中，是应用最广泛、最富有前景的生物识别技术。1.2.1国外研究现状指纹作为鉴定个人身份的一种方式已经有很长的历史。早在公元前，中国人和叙利亚人就已懂得用指纹来标识人的身份，出土的一些古陶器上残留的一些指纹，记录了制陶工匠人的身份。中国古代

8、审理囚犯时，采用的对供词签字画押使用的印记指纹一直沿用至今，作为不可抵赖的关键认