低质量指纹图像增强与形变指纹匹配的分析

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1、硕上学位论文第一章绪论1．1研究背景1．1．1社会需要指纹识别第一章绪论人们在网络社会生存和生活都离不开身份识别与认证，尤其是在21世纪的数字化时代，人们常常是满口袋的卡、满脑袋的密码。传统的身份识别与认证方法是基于身份标识物品(如磁卡、证件等)和身份标识知识(如用户名和密码等)的。然而传统的身份认证方法存在许多缺点：身份标识物品存在容易丢失、容易被盗、容易伪造、容易冒用等问题，身份标识知识存在容易记错、容易遗忘、容易攻击、容易泄漏等问题。这些缺点给人们的生活带来了诸多不便和很多安全问题。因此，必须寻找更加方便、更加安全可靠的身

2、份认证方法。生物特征识别与认证技术是依据人类与生俱来的生理(如指纹、人脸、虹膜等)或后天习惯形成的行为(如步态、笔迹等)特征，使用计算机或嵌入式系统进行自动识别与认证，克服了以上传统的身份识别与认证方法的许多缺点，是一种有发展前景的重要身份认证手段。作为网络化与信息化时代必不可少、迫切需要的身份认证手段，生物特征识别技术已成为国内外的前沿热门研究方向，学术界对指纹、人脸、虹膜、掌形等近20种生物特征进行了广泛研究。相对于其他的身份识别技术，指纹识别是一种更为理想的身份认证技术。原因如下：1)每个人的指纹都是独一无二的，两人之间不

3、存在相同的指纹。2)每个人的指纹是相当固定的，很难发生变化。例如，指纹不会随着年龄的增长或身体健康程度的变化而变化。3)便于获取指纹样本，易于开发识别系统，实用性强。目前已有标准的指纹样本库，方便了识别系统的软件开发，另外，识别系统中完成指纹采样功能的硬件部分也较易实现。4)一个人的十指指纹皆不相同，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。同时，并不增加系统设计的负担。5)指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图像，而是由指纹图像中提取的关键特征，因此存储量小。另外，对输入的指纹图像提取关键特征后，可以大大减少网络

4、传输的负担，便于实现异地确认，支持计算机的网络功能。从以上的分析可以看到，指纹识别技术相对于其他技术不仅具有许多独到的信息安全角度的优点，更重要的是还具有很高的实用性和可行性。在各种基于生物特征的身份认证方法中，指纹识别所占有的市场份额也最大，图1．1是国际生物识别组织碰t学位论文第一章绪论IBG(IntemationalBiometricGroup)[”对2009年各种生物特征识剐技术的市场份额的预测，其中指纹识别的市场份额为66．7％(其中指纹284％，自动指纹识别系统AFIS／活体扫描383％)。同时，基于生物特征的身份认

5、证方法的市场收入也在逐年上升，预计到2012年将达到66亿美元的产品收入，如图1-2所示⋯。可见，社会越来越需要基于生物特征的身份认证，尤其是基于指纹的身份认证方式。2009年生物特征技术的市场份额掌形虹膜其他指纹囤I-IIBG对2009年各种生物特征识刺技术的市场份额的预测【”2009—2014年生物硎产品年收入‘基位：百万美元)0，00000，00008，0000T．00000，000．05，00004，00003，000．02，000．01．000．02009201020il20l220132014田I-2IBG对生物特征

6、识别产品的市场翰八的预测删Ⅺ9．2014)[。I12指纹识别技术有待提高计算机和芯片集成技术的不断进步，特别是图像处理与模式识别A法的发展使指纹识别进入了自动化阶段。近些年来，国内外自动指纹识别技术已经取得了许多进展Ⅲ。硕上学位论文第一章绪论同时许多人存在一个错误观念，认为自动指纹识别技术中的关键技术问题都已经得到彻底解决。然而事实恰恰相反，国际指纹验证竞赛FVC(FingerprintVerificationCompetition)i3"s】的测试结果表明，自动指纹识别仍有许多问题等待解决，仍然是一个具有挑战性的重要的研究课题

7、。FVC从2000年开始每两年举行一次13书J，参赛算法中许多代表着世界领先的算法。从比赛结果来看：指纹识别算法的J下确率远远低于市场上所宣传的指纹识别产品的正确率；正确率较高的算法所需的运算时间也相对较长，消耗的存储空间较多；低质量指纹图像的增强仍是一个急待解决的课题；弹性形变指纹的匹配还是一个挑战性的难题；小面积指纹的特征提取还有待进一步研究。1．2研究现状1。2。1指纹识别简介和性能评价指纹是由指尖表面皮肤上的脊线和谷线形成的图形。应用指纹进行身份识别已经有很长的历史了，它满足生物特征识别所需要的各种性质，包括普遍性、长久

8、性及惟一性【9】。第一，指纹存在具有普遍性，就是说，每个人都拥有指纹。第二，用于匹配的指纹长期存在且是终生不变的。第三，任意指纹的细节特征都具有惟一性。自动指纹识别一般都要经过图像采集、指纹增强、特征提取和指纹匹配四个过程，图像采集是指通过设备获取手指表面上的凹