自动指纹识别中若干关键技术的分析

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1、硕士学位论文第一章绪论1．1自动指纹识别概述第一章绪论自动指纹识别技术是利用人体指纹特征进行身份认证的技术，属于生物识别技术的一种。其基本原理是通过取像设备获取指纹图像，然后用计算机识别软件分析指纹的局部特征和全局特征，从中抽取特征值进行特征匹配，最终实现指纹识别。指纹识别作为识别技术已经有很长的历史，可以追溯到古代的中国，而在欧美，指纹识别技术也已使用了一百多年。相对于其他生物识别技术(如掌纹、虹膜、人脸、耳型等)，指纹识别是一种应用前景最为广阔的生物特征识别技术，它不仅具有许多独到的信息安全方面的优点，更重要的是还具有很高的实用性和可行性，具体体现在以下几个方面IlJ：(1)唯一性

2、。指纹是独一无二的，任何两人之间不存在完全相同的指纹；(2)不变性。指纹不会随着年龄增长或身体健康状态的改变而发生质的变化；(3)易采集性。指纹样本的采集简单、方便，容易被接受；(4)易扩展性。每个人的十个手指指纹皆不相同，因此可以方便地利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性；(5)易存储性。通过提取指纹关键特征构成模板，可有效降低对识别系统存储量的需求，减轻数据传输负担，便于实现实时、脱机、网络识别等功能，同时也有利于保护个人隐私。基于以上原因，指纹识别成为了一种较为理想的身份识别技术。在国家安全方面，利用指纹识别技术，可从签证和出入境两个方面入手，加强安检力度；公共安全方面，政

3、府机要室、银行金融业务重地、高科技企业的研发重地、军队公安武警的枪械库管理等场合的通行，指纹识别都可以扮演重要角色；企业信息的生成、发布、存储、传递及浏览等环节的安全，电子商务、电子政务、个人信息的保障需求，成为指纹识别技术发挥其独特作用的契机；在刑侦领域，通过联网进行指纹识别，可以在很大范围内实现罪犯身份的鉴定；此外，在教育领域、医疗卫生系统，指纹识别也可以发挥重要作用。在全球信息一体化的今天，无论是涉及到操作系统安全、数据库安全、网络安全、访问受限、信息加密等信息安全问题，还是在ATM自动取款机、网络交易终端客户身份确认、远程交易身份确认等方面，指纹识别都可以提供极大的便利。指纹识

4、别的研究包括识别算法和应用系统的研究。识别算法的研究主要围绕硕士学位论文第一章绪论提高识别的准确性和速度来进行，研究内容包括指纹图像增强、指纹特征提取、指纹特征匹配以及指纹分类算法等。应用系统研究的目的在于构建经济实用、抗攻击性强、鲁棒性好、能与各种应用无缝集成的自动指纹识别系统，需要解决的主要问题包括指纹图像采集与压缩、指纹特征加密存储及传输等。在指纹识别算法中，影响指纹识别准确性的主要因素有指纹图像的噪声、形变及残缺等。脏手指、干手指、疤痕、芯片表面残留物、灰尘等都会带来严重的噪声干扰；随着半导体指纹录入芯片的诞生，采集设备的接触面积越来越小，而多次按压位置可能会有很大差异，使得同

5、一手指的不同样本图像的重叠区域非常小，给指纹匹配带来了很大的困难；指纹图像采集过程中，3维皮肤表面到2维数字图像的非线性映射、手指按压造成的扭转和拉伸、按压力度分布不均等都会使得指纹图像产生较大的形变，由此导致了识别率的降低。每个指纹的细节点数都不相同，产生出的特征向量长度不同，特征提取过程中，通常都存在着丢失真实细节点、产生虚假细节点的现象，这些因素不利于实现指纹特征的快速匹配。在匹配大型指纹库时，由于缺乏高效检索机制，匹配次数大大增加，识别速度很难满足应用要求。本文旨在深入分析现有算法的基础上，以提高指纹识别算法的准确性和速度为最终目标，以指纹特征提取算法、指纹检索及分类算法为主要

6、内容，尝试和探索一些新方法，以期提高自动指纹识别系统的性能，促进指纹识别的应用。1．2自动指纹识别系统的构成自动指纹识别系统(AutomatedFingerprintIdentificationSystem，简称AFIS)通常由离线部分和在线部分组成。离线部分完成注册任务，用指纹采集设备采集指纹图像，经过图像预处理，再提取指纹的有效特征信息并进行分类，然后将指纹特征存储到指纹模板数据库中。在线部分也是先经过指纹采集、图像预处理和特征提取，然后将所得特征信息与指纹数据库中的模板特征进行匹配，最终输出匹配结果。如图1．1所示。硕士学位论文第一章绪论离线部分I，，——————————————

7、———_—，、———————————————————、-荔磊订J面i五fL陈磊鬲赢—堡指纹采集L．J图像预处理L．．I指纹特征提取检索模板数据库日圈、‘————————————————————————————、．，—_———————————————————————————一在线部分图1．1自动指纹识别系统的构成1．2．1指纹图像采集传统的指纹采集方法是在手指表面均匀涂抹印泥或墨水并按压在白纸上形成指纹印记，然后利用扫描仪或数码相机等设备将指纹印