自动指纹识别系统中的指纹图像质量评价体系分析

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1、重庆大学硕士学位论文l绪论身份识别和个体验证的一门学科。因为这些特征是每个人所独有的，其他人无法复制取代，用它们来识别人的身份，显然比使用口令或信物的方式要安全得多。用于验证个人身份的生物特征要求具有下列性质：(1)特征的普遍性，即人人都具有，比如只有一部分人才有的胎记或疤痕，就无法用于大范围的身份识别。(2)特征的唯一性，即每个人所具有的特征都应与其他人不一样。(3)特征的稳定性，即特征或行为应在一个相当长的时间内保持不变，经常变化的特征是无法保证识别系统的鲁棒性的。(4)可测量性，即是否可以方便

2、地获取并量化这些特征或行为。然而在实际操作中，仅仅满足上述四个性质还是不够的，还需要考虑到以下问题【2州：(1)系统整体的性能，也就是说采用这种特征来识别人的身份，其速度、精度以及系统的鲁棒性是否能够达到规定的指标要求。(2)采用这种生物特征人们是不是可以接受，是否干涉了人的隐私或对人体有伤害，以及是否操作方便等。综上所述，对于一个实用的生物识别系统而言，应具备以下特征：(1)用于识别的生物特征可以被人们所接受；(2)可以方便地获取这些生物特征；(3)系统的识别精度和速度能够满足应用需要：(4)对于

3、各种欺骗手段，系统应有足够的适应性。1．3生物识别系统的组成生物识别系统从体系上可以分为登记和认证两大模块。登记模块的作用是把人体的生物特征存入识别系统。在这个阶段，首先利用生物特征采集设备获取人体特征，从而产生特征的原始信息。其次，为了减少存储量、节省存储介质和方便后续的特征模式匹配过程，这些原始信息一般需要进行进一步处理，压缩信息量，提取最有效的特征信息(一般称之为模板Template)。最后根据不同的应用工程的需要，将特征信息存入用户数据库或用户Ic卡上。生物特征认证模块用于在访问控制中验证人

4、的身份。在这个阶段，同样需要用采集设备来获取人体的生物特征，然后使用类似于登记模块中的处理方法，用一种更紧凑的形式来描述获取的信息。最后匹配子模块使用模板数据库中的模板与获取的压缩生物特征信息进行比较，并且给出判断结果。1．4生物识别系统性能评价2重庆大学硕士学位论文不同的生物识别系统各有其优缺点和适用范围，从算法的角度来评价生物识别系统的优劣有两个重要指标：错误拒绝率(FalseRejectRate，FRR)和错误接受率(FalseAcceptRate，FAR)。错误拒绝率是指生物特征拥有者被系统

5、错误拒绝。错误接受率是指将冒充者识别为真正的生物特征拥有者。表面上看，一个理想的系统，这两个指标都应该是零。但实际上，这两个指标是相关的，如果系统的FRR较大，就会造成用户多次输入而无法确认其身份，使用户感到不便。而若系统的FAR较大，就会使不法之徒乘虚而入，对合法用户造成损失。对于一个已有的生物识别系统，要使两者同时降低则不可能，系统往往需要在两个错误率之间取一个折中。这两个错误率是互成反比的，一个参数的减少必然会导致另外一个参数的增加。因此我们只能根据用途的不同，调整系统的参数，使其满足于不同目

6、的的需求。例如，对于指纹识别系统，如果用于高度机密的访问控制，则可适当调高拒真率，把误识率降到最小；反之，对于公安和司法部门，则需要降低拒真率，在尽可能匹配上的范围内搜寻嫌疑人；而对于一般民用系统，我们可以兼顾精度和效率，选取折中参数。图1-1指纹识别系统魄8鉴曲线FARFig1．1ROCCurveexamplef缸陆gel'onnt有时，为了清楚表示FRR和FAR的关系，可以将它们的对数绘制在同一个坐标系即接受特征曲线(ReceiveOperatingCharacteristicCurve，ROC

7、)里来描述系统的精度属性。曲线上的每一点，都对应了一定安全阈值下系统的FRR和FAR。图1．1给出了ROC曲线的～个实例。在实际应用中，因为各厂商和研究机构实际只是给出了最好的FRR和FAR，而这两个参数并不是对应同一个安全闽值，所以，一个更为科学的评估参数——等错误率(EER)被广泛应用。所谓等错误率，是指FRR与FAR相等时值(如图1．1所示)。很显然，EER越小，系统的精度越高。另外，系统的匹配速度也是系统性能的一个重要指标，特别是对3重庆大学硕士学位论文】绪论于辨识系统。由于做“一对多”的匹

8、配，速度就显得格外重要，即使是“一对一”的验证系统，速度太慢，也会影响系统的推广使用。1．5几种生物识别的比较目前，广泛使用或比较成熟的生物识别技术有：人脸识别、指纹识别、掌形识别、手部血管识别、虹膜识别、视网膜图形识别、面部热象图识别、人耳识别、签名识别和声纹识别。其中人脸、指纹、掌形、手部血管、虹膜、面部热象图、人耳和视网膜图形属于生理特征，而签名和声纹属于行为动作。人脸识别是最直观的，从理论上讲也是最友好的生物身份认证手段。它主要是利用人面部各器官如眼睛、眉毛、