指纹识别中若干算法的研究

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1、指纹识别中若干算法的研究摘要：本文简要介绍了生物识别技术和指纹识别系统(AF1S)的结构与工作原理，分析了指纹图像预处理、特征信息提取、指纹分类和匹配识别技术的发展历史及其研究和应用现状，在対国内外当前流行的一些指纹预处理、指纹特征提取、指纹匹配算法进行深入研究和分析的基础上，提出了一些观点。关键词：指纹识别预处理特征提取分类匹配0引言生物识別技术是依赖人体的生物特征进行身份验证的一种解决方案。作为一种识別技术，牛物识别技术与其它技术相比，安全耳方便是其特色。目前的牛物识别技术有多种方式,包括手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、耳廓、DNA等，其中应用最广泛、技术最成熟

2、、成果最多，产品化程度最高的是指纹技术。指纹识别技术具有唯一性、稳定性、使用方便、成本低等特点，因此成为代替传统身份识别于•段的最安全、蚁可靠、最方便的方法2—，是比较理想可行的一种生物识別技术。和关资料显示，美国的指纹识别技术研究不断的向前推动和发展着。现在全球80%以上的芯片厂商是在美国，70%以上的指纹软件系统提供商在美国。60%以上的指纹需求也在美国。其技术先进性，应用先进性都是各国学习和参考的。美国有50个口岸安装了生物识别通关系统。可以说美国是指纹识别产业绝对的领导者。口木在20世纪60年代，由国家警察局借助美国的帮助，山NEC公司研制成功指纹识别系统。

3、目前NEC是全球三家能提供先进AFIS系统的公司之一。日本由于有NEC、FUJITSUCASIO、ALPS等公司在芯片研究方面的优势，并且己经推岀多款指纹SENSOR,所以Fl本在产业链的应用方案和指纹SENSOR两个关键环节占据重要地位。未来日本会成为指纹技术提供人国和指纹产品消费大国。其次，韩国、新加坡、台湾的指纹识别产业的发展也一定程度影响和推动了指纹识别产品技术的发展。在我国牛物识别领域，国内金业所拿握的能够商用的指纹识别核心技术非常少，大多是应用他人的技术作二次开发。另外，在指纹传感器的制造上，我国缺少半导体指纹传感芯片的设计和制造能力，没冇在指纹SENS

4、OR±冇所突破，因此，绝大部分都由海外厂商提供,我国没能在指纹识别产业链屮占据核心地位。但指纹识别算法并不落后。在2006年FVC(国际指纹识別算法大赛)大赛上，冇包括中科院自动所在内的8家院所企业参加。而FL,尽管中国牛物识别产业在全球牛物识別产业不是首屈一指，但中国牛物识别产业的技术实力和增长速度却在全球生物识别产业中处于非常高的水平。1自动指纹识别系统概述口动指纹识别系统(AutomaticFingerprintIdentificationSystem,简称AFIS)已经得到了广泛的应用。该系统流程图如图1所示：图1口动指纹识别系统流程图从该流程图上可以看出，

5、可将该过程分为五部分：图像输入、预处理、特征提取、分类和匹配，其屮预处理乂可分为图像分割、图像增强、二值化和细化等儿个部分。下

6、何对这个系统的各部分做简要概述。（1）图像输入将一个人的指纹采集卜-來输入计算机进行处理是指纹识别的首要步骤。（2）预处理原始图像不可避免含有大量的噪声和对比度不统一等缺点，为了减少后续特征提取算法的复杂度和提高效率，指纹图像的预处理是必不可缺少的。其屮背景分离是将指纹区与背景分离,从而避免在没有有效信息的区域进行特征提取，加速后续处理的速度，提高指纹特征提取和匹配的精度；图像增强的目的是改善图像质量，恢复脊线原来的结构；图像的二值化是将脊

7、线与背景分离，将指纹图像从灰度图像转换为二值图像；指纹细化是把清晰但纹线粗细不均匀的二值指纹图像转化成线宽仅为一个像素的条纹中心点线图像。（3）特征提取特征提取负责把指纹图像的纹线走向、纹线断点、交叉点等能够充分表示该指纹唯一性的特征用数值的形式表达出来。希望特征提取时能保留真实特征，滤除虚假特征。（4）指纹分类在一些大型的指纹系统中，输入的指纹要与儿力、甚至上T力个指纹进行匹配，为了减少搜索时I'可、降低计算的复杂度，需要将指纹以一种精确一致的方法分配到每个指纹库屮。（5）指纹匹配指纹匹配是在指纹图像预处理和特征提取的基础上,将当前输入的测试指纹特征与事先保存的模

8、板指纹特征进行比对，通过它们之间的相似程度，判断这两幅指纹图像是否来自同一个手指。因此，本文将从指纹图像釆集、指纹预处理、特征提取、指纹分类及特征匹配这几个方面来讨论指纹口动识别技术的研究现状和一些不足Z处。2指纹传感器的发展及其原理H前，主要的指纹图像采集的方法冇两种：一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成木低、体积小、方便集成等优点逐步体现,它已逐步代替光学采集器。半导体指纹传感器主耍是利用电容、电场等原理实现指纹图像的采集。电容式指纹传感器最早是山美国Veridicom公司生产的FPS1OO指纹传感器，后续又推出了