自动指纹识别系统的算法分析与实现

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1、哈尔滨丁程大学硕士学位论文第1章绪论随着科学技术的不断发展，信息化时代的到来，越来越多的高科技电子产品逐渐进入了人们的日常生活(如电脑、自动提款机、电话、门禁控制、各种身份识别的智能卡等)，为人们的日常生活带来了极大的方便，身份识别也随之成为人们日常生活中经常遇到的一个基本的问题。传统的身份识别方法主要基于身份标识物品和身份标识知识。身份标识物品如钥匙、证件、自动提款机的银行卡等；身份标识知识包括用户名、密码等。在一些安全性要求严格的系统中，往往将这两者结合起来，如自动提款机要求用户同时提供银行卡和密码。但标识物品容易丢失或被伪造，标识知识容易被遗忘或记错，更为严重的是传统身份识别

2、系统往往无法区分标识物品真正的拥有者和取得标识物品的冒充者。一旦他人获得标识物品，就可以拥有相同的权力。因此，迫切需要一种准确、方便、安全的识别技术来代替现有的身份识别方法，特别是那些对安全要求很高的场合，对原有的识别方式加以改进就显得更加迫切。由于人体的身体特征具有不可复制的特点，人们便把目光转向了生物识别技术Ⅲ，希望可以籍此技术来应付现行系统安全所面临的挑战。1．1生物识别技术生物识别技术(BiometricIdentificationTechnology)是利用人体生物特征和计算机技术进行身份认证的一种技术。生物特征是指唯一的、可测量或可自动识别的生理特征或行为特征吲。生理特

3、征多为先天性的，如指纹、眼睛虹膜、脸像等；行为特征则多为后天性的，如笔迹、步态等。这些特征都具有唯一性和稳定性的特点，且不易复制。与传统的身份鉴别手段相比，基于生物特征的身份认证技术具有以下优点口1：1)普遍性：每个人都拥有该特征；2)唯一性：没有哪两个人拥有同样的该特征；3)永久性：该特征不会随时间而变化；4)可采集性：该特征能够被定量地测量出来；哈尔滨丁程大学硕{：学位论文5)易实现性：容易实现，资源消耗少，对工作环境要求不苛刻；6)易接受性：不易遗忘或丢失；7)防伪性：即不易伪造或被盗，识别率高；8)方便性强：“随身携带”，随时随地可用。生物识别系统对生物特征进行取样，提取其

4、唯一的特征并且转化成数字代码，然后将这些代码组成特征模板。人们同识别系统进行交互时，系统获取其特征并与数据库中的特征模板进行比对，以确定是否匹配，从而决定接受或拒绝该人。生物识别系统一般不能像传统识别技术那样给出绝对的“对”或“错”的识别结果，它往往会给出具有非常高可信度的相对判断，例如错误概率仅为0．01％H。生物识别技术可广泛用于政治、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务。例如，一位储户走进了银行，他既没有带银行卡，也没有回忆密码就径直提款，当他在提款机上提款时，一台摄像机对该用户的眼睛扫描，然后迅速而准确地完成了用户身份鉴定，办理完业务，这是美国德克萨斯州联合银行的一

5、个营业部中发生的一个真实的镜头。而该营业部所使用的正是现代生物识别技术中的“虹膜识别系统”。美国维萨格公司的脸像识别技术在美国的两家机场大显神通，它能在拥挤的人群中挑出某一张面孔，判断他是不是通缉犯。在指纹识别的应用方面，如出国登记的指纹信息登记，更是被广泛应用。目前，主流的生物识别技术主要包括指纹、虹膜、掌纹、脸像、声音、笔迹、DNA等，如图1．1所示。基于这些特征，人们已经发展了多种生物识别技术。每种生物识别技术都有各自的优点和缺陷。在此，从唯一性、稳定性、可采集性、识别精度、防伪性能等方面对当前流行的各种生物识别技术进行比较，结果如表1．1所示。2氅尘垂．!．鹜奎耋堡圭茎29

6、鋈苎手锄衄管／指鼓魁嘲嶂ij摘蒋#一致图11常见的生物特征哈尔滨]：程大学硕士学位论文表1．1几种生物识别技术的比较＼U能＼唯一性稳定性可采集性识别精度防伪性能名称＼＼人脸识别低中等高低指纹识别高中等高掌形识别中等手部血管识别中等高虹膜识别局中等高局视网膜识别高中等低高面部热像识别高低局中等高由表1．1可以看出，指纹识别技术相对于其他识别方法有许多独到之处，具有很高的实用性和可行性。同时，由于数字图像处理学的迅速发展嘲胪1，使得指纹识别作为最流行、最方便、最可靠的身份认证方式，己经在社会生活的诸多方面得到广泛应用。1．2指纹识别技术指纹识别属于生物特征识别的一种。指纹是由于手指内侧

7、表面的皮肤凹凸不平所产生的纹路而形成的图案。不同的人的指纹，或同一个人的不同手指的指纹，它们的纹线走向及纹线的断点和交叉点等均不相同，就是说，每个人的每个手指的指纹都是唯一的。有学者推论：以全球60亿人口计算，300年内都不会出现两枚完全相同的指纹¨1。此外，指纹不随年龄的增长而发生变化，终生不变。依靠这种唯一性和稳定性，可以将一个人和他(她)的指纹对应起来，通过对其指纹和预先保存的指纹进行比较，就能验证其真实身份。这就是指纹识别技术。1．2．1指纹识别研究的历史和现