指纹自动识别系统的算法分析

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1、沈日∽I业人学硕士学位论文1绪论1．1生物识别技术简介与课题的定位1．1．1生物识别人类的身上有很多特征可用以区别自身与其它人，如：人脸，虹膜，指纹，掌纹等等。其中，人脸订{别是我们人类用以识别出其他人身份的最常见的手段。但是，对于自动系统的应用来说，由于人脸的相似性和可化妆，因而最常见的计算机识别方式是指纹识别[230“。指纹识别是指尖表面纹路的脊谷分布模式识别。这种脊谷分布模式是由皮肤表面细胞死亡、角化，在皮肤表面积累形成的。人的指纹特征是与生俱来的，在胎儿时期就已经决定了。人类使用指纹作为身份是别的手段已经有很长的历史了，使用指纹识别身份的

2、合法性也得到广泛的认可。现代指纹识别技术的研究是从十六I!tCd)j：始的。1764年，英国植物学家NehemiahGraw发表了人类对指纹识别技术进行科学研究的筇一篇论文，研究了指纹纹线脊、谷和孔状结构的对称性。从此以后，很多人开始致力于指纹识别技术的研究。1788年，Mayer发表论文从解剖学的观点详细描述了指纹纹线的结构，并对纹线的结构特征进行了定义。1809年，TomasBewick开始使用其指纹作为他的私章，被认为是现代指纹识别技术研究的里程碑。1823年，Perkinje提出了第一套指纹分类方案，根据纹线的全局结构模式，将指纹大致分为

3、九类。1880年，llenryFauld第一次比较科学地研究了指纹的唯一性问题。大约在同一时间，Herschel宣称他从事指纹识别技术的研究已有近20年的历史。这些研究奠定了现代指纹识别技术的基石。在十九世纪后期，FrancisGalton对指纹进行了较为深入的研究，他于1888年撰文将指纹细节特征引入分类概念。1899年，EdwardHenry建立了著名的“Henry指纹分类体系”，标志着指纹分类取得了重大进展。在二十世纪早期，指纹的概念已为人们所熟知，逐步归纳、建立了关于指纹的三个基本原则：(1)不同的人的指纹具有不同的脊、谷纹线结构。(2)

4、指纹全局结构模式是因人而异的，但种类使有限的，对指纹进行分类是可行的。(3)对每个人来讲，指纹的全局结构模式和细节特征是与生俱来和终生不变的。沈骱I。业大学硕士学位论文因此，指纹一直被当作人的身份鉴定的可靠手段。事实上，指纹识别技术已经差不多成了生物识别技术的代名词h圳了。指纹识别技术面临的最大凼难是它需要大量计算。为满足速度要求，对资源要求很高。另外，指纹识别的准确率尚需进一步提高。汁算机指纹自动识别系统是个人身份认定的一种重要手段，随着计算机技术的进步，图像处理与模式识别方法的发展，使指纹自动识别系统的性能闩渐完善。指纹处理经历了人]j处理、

5、半自动化处理和自动化处理等3个发展阶段。美国于1963年首先开展有关软件的研究，随后，在1975年R本也开始这方面的工作，我国开展得较晚(约于1981年开始)。1975年美国推}扫第一个商业系统Printrak250，而日本的NECAFIS于1982投入使用。近年来，国内也相继推出了自主研发的指纹自动识别系统。112课题的定位为满足速度要求，指纹识别对资源要求很高。另外，指纹识别的准确率尚需进一步提高。迄今为止，尽管自动指纹识别技术研究取得了很大进展，但仍有很多问题需要去进一步研究和提高。主要的技术难点如下：(1)活体指纹录入设备的质量还有待提高

6、。采集到的活体指纹的质量对自动指纹识别系统而言是至关重要的。系统需要质量更好的活体指纹录入仪，对于干、湿和脏些的指头都能采集到质量良好的图像，对指头的爆皮、刀口和伤痕等也能有很好的适应性。(2)指纹细节特征的提取。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。就现有文献和产品来看，对低质量的指纹罔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的话，目前看来还是一件难度很大的事情。(3)指纹增强。指纹增强是力图对坏损指纹图像恢复其固有的脊谷纹线结构。而设计一个能对付各种图像坏损的指纹增强算法

7、是一件很难的事情。(4)指纹匹配。指纹匹配算法的性能主要决定于所提取到的特征点的数日、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情。．2．沈刚1：Nk人学碗十学位论文(5)指纹分类。尽管现有文献介绍了一一些指纹分类方法，而且部分方法已经丌始尝试应用于实际的自动指纹识别系统，但无论对自动指纹识别系统还是对指纹专家而i未指纹分类仍然是一个最令人头痛的问题。同前，指纹分类的理论体系主要还是用j二人工而不是自动指纹分类。(6)图像压缩。没有很好的指纹图像压缩方法，存储数

8、以亿计的指纹I硐像将是将一件很棘手的事。有文献介绍使用小波技术町以将指纹图像压缩10到25倍。我们希望能有更好的压缩指纹图像的方法。m指