自动指纹识别算法分析

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1、烟台大学硕士学位论文1绪论1.1生物特征识别简介由信息技术推动的新产业革命正在兴起它将给人们的生活和工作方式带来革命性的深刻影响人们在社会生活中将有更多的机会需要进行身份认证传统的身份识别与认证方法是基于身份标识物品如证件磁卡等和身份标识知识如用户名和密码的这些传统方法最致命的缺点是标识物品容易丢失或伪造标识知识容易记错或遗忘生物特征识别技术是一门利用人生理上的特征来识别人的身份的科学与传统方法的不同之处在于生物特征识别技术依据的是人的生理特征是人的个体特性生物特征分为身体特征和行为特性两类常见的身体特征包括指纹虹膜

2、面孔掌形掌纹皮肤毛孔手腕/手的血管纹理和DNA等如图1a-f行为特点包括签名语音步态等如图1g-i[1]生物特征必须满足以下要求才能用于身份识别(1)普遍性每个人都拥有这种特性(2)特殊性任何两个人的这种特性应该是完全不同的(3)永久性该特性应当是终生不变的(4)可采集性该特性应当比较容易被采集[1]一个实用的生物特征识别系统中还有很多其他问题需要考虑包括(1)准确性决定识别系统的可信赖程度(2)可接受性指人们在日常生活中愿意接受使用这种生物特征的程度(3)反欺诈性用欺诈的方法使系统被欺骗的难易程度比尔盖茨曾经做出这

3、样预言生物特征识别技术利用人的生理特征来识别人的身份将成为今后几年IT产业的一项重要革新盖茨的这段言论是因为有越来越多的消费者公司和政府机关都承认现有的基于智能卡身份证或密码的身份识别系统是远远不够的生物特征识别技术为此提供了一种解决方案1烟台大学硕士学位论文生物特征识别技术是目前最为方便与安全的识别系统你不需要记住身份证号码和密码也不需要随身携带像智能卡之类的东西图1.1常用用于身份识别的生物特征a指纹b虹膜c面孔d掌形e掌纹fDNAg步态h签名i语音下面简要介绍指纹识别人脸识别虹膜识别视网膜识别掌形识别语音识别签

4、名识别等几种比较成熟且应用广泛的生物特征识别技术1.1.1生物特征识别技术简介2烟台大学硕士学位论文1指纹识别指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平的纹路尽管指纹只是人体皮肤的一小部分却蕴含着大量的信息这些纹路在走向断点和交叉点上是各不相同的在信息处理中将他们称为特征如图1.2所示每一枚指纹上的特征都是不同的这叫做指纹特征的唯一性依靠特征的唯一性可以把一个人与他的指纹对应起来通过比较他的指纹特征和预先保存的指纹特征是否一致就可以验证其真实身份图1.2常见的指纹特征类型自动指纹识别技术主要包括指纹图像采集指纹图像处理特征提取

5、特征比对与匹配等过程首先通过指纹采集设备读取到指纹图像并对原始图像进行增强处理使之更清晰然后指纹识别算法通过提取特征建立指纹的数字表示——特征模板这是一种单方向的转换可以从指纹图像转换成特征模板但不能从特征模板转换成指纹图像而且两枚不同的指纹不会产生相同的特征模板特征模板存储从指纹图像中找到的被称为细节点Minutiae的数据点最常用的是分叉点和端点特征模板的大小通常是1KB左右最后通过模糊比较的方法把两个指纹模板进行比较计算它们的相似程度最终得到两个指纹的匹配结果2人脸识别人的面部图像是最直观的也是最常用的身份认证

6、手段人脸识别是当前模式识别领域最热门的研究课题之一人脸识别就是通过与计算3烟台大学硕士学位论文机相连的摄像头动态采集人的面部图像同时把捕捉到的人脸与预先录入的人脸库中的人脸进行比较识别因为人们对这种技术没有任何的排斥心理所以从理论上讲人脸识别可以成为一种最友好的生物特征身份认证技术在过去近30年中人们对人脸识别做了深入的研究人脸识别的优点是直观易于接受其他生物特征识别方法都需要一些配合行为而人脸识别不需要被动配合可以用在某些隐蔽场合可以远距离采集人脸充分利用已有的人脸数据库资源更直观更方便的核查该人的身份因此可以降低

7、成本人脸识别的缺点是人脸的差异性并不明显可能误识率较高人脸的持久性差如长胖变瘦长出胡须等人脸的表情是丰富多彩的人脸识别受周围环境影响较大由于这些困难人脸识别准确率不如其他技术3虹膜识别虹膜是瞳孔与巩膜之间的环形可视部分具有终生不变性和差异性人眼中的虹膜由随瞳孔直径变换而拉伸的复杂纤维状组织构成通过红外光对虹膜上的纹络进行识别发现有60%左右的纹络是每个人都相同的有7840%左右的纹络因人而异据推算两个人虹膜相同的概率是1/10因此虹膜[3]作为身份认证手段的效果非常稳定可靠与其他生物特征相比虹膜是一种更稳定更可靠的生

8、理特征而且由于虹膜是眼睛的外在组成部分因此基于虹膜的身份鉴别系统对使用者来说可以是非接触的唯一性稳定性和非侵犯性使得虹膜识别技术具有广泛的应用前景虹膜识别技术的优点是精确度高建库和识别速度快无需人工干预使用者无需与设备接触虹膜识别技术的缺点是对盲人和眼疾患者无能为力系统成本过高需要比较好的光源对黑眼睛的识别比较困难4视网膜识别视网膜是一些位于眼