指纹图像增强与匹配技术研究

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1、潍坊学院本科毕业论文第1章绪论1.1生物特征识别技术生物识别技术是综合计算机技术、模式识别技术、传感技术等多领域学科发展而形成的，基于人类特有的生理或行为特征进行自动身份识别的第三代防伪技术。生物特征之所以能够广泛地应用于身份识别，归因于这些特征来白人的内在属性，难以被盗用和丢失。相比于传统的基于密码、证件的验证方式，生物识别技术提供了更加安全、可靠和有效的机制。生物识别技术发展至今己形成了多领域的学科，根据生物特征的类型可以分为生理特征和行为特征。生理特征属于解剖学的范畴，是指与生俱来的特征，包括指纹

2、、人脸、虹膜、手掌等。行为特征则指后天形成的，行为习惯上的特征，包括笔迹、步态、声音等。对于诸多的生物识别技术，通常采用以下准则来考察各个技术的优劣性：1)唯一性，是指每个人的特征各不相同，或者可能性相趋近；2)终身不变性(或者稳定性)，指某特征随着年龄的增长近似不变；3)普遍性，指所有人或者大部分人都拥有该特征；4)可采集性，指某特征可以通过适当的仪器和方式准确地采集到；指纹识别技术很好地满足了上述的要求：第一，普遍性。世界上几乎何一个人都具有指纹。第二，唯一性。1788年J.Mayer首次提出没有两

3、个人的指纹完全相同。现代科学认为，指纹的重复率大约为几十亿分之一，换言之，几十亿人中，才会出现两个相同的指纹。因此，指纹具备良好的唯一性。第三，终身不变性(或者稳定性)。指纹是由遗传基因决定的，一旦形成，终身不变。即使受到磨损，新生纹线的样式、纹形都与原有指纹相同。此外，指纹的采集过程相对简便，可采集性较高。正是由于这些良好的性质，使得指纹相比于其他生物特征具备了天生的优越性，继而成为生物识别领域应用最为广泛的技术。在刑事侦破过程中，指纹己被视为重要的线索和具有法律效应的证据，素有“物证之首，无冕之王”

4、之称。在商用领域，指纹识别作为更加可靠的身份验证手段正广泛涉足银行、证券、政府机关、企业、私人物品等领域，日益发挥它的作用。1.1.1生物特征识别技术概述33潍坊学院本科毕业论文生物特征识别技术是随着计算机技术和半导体技术的发展而迅速普及的，特别是计算机技术的发展，不仅使生物特征技术成熟度得到提高，同时使硬件的价格变得相当低廉，为生物特征技术的实用化打下了坚实的基础。生物特征识别技术具有准确性高、特征不易伪造、稳定性好、身份特征不易丢失等特点。它克服了传统身份验证系统特征易丢失与伪造的缺点。现在，生物特

5、征识别技术已经从司法部门身份鉴定的专用工具迅速推广到了金融、司法、企事业单位等各个民用领域。生物特征识别技术从应用稳定性与识别准确性方面又可以分为几个等级，根据不同领域对识别准确性的要求选取不同的识别方法。在.些要求极高的地方，可能需要使用复合生物特征识别技术。随着识别技术准确性的提高，可能需要付出更高的代价。现在常用的身份验证特征包括：虹膜、掌纹、指纹、视网膜、签名、步态、声音(1)生物特征识别技术的优点l)生物特征具有不易伪造性。传统的卡片、钥匙、条形码等常会因为存在利益驱动而被伪造；生物特征识别技

6、术识别的是个人身体上的生理特征，这些特征是与个人的生理特征相关，他人想要伪造相当困难，并且现在大多数技术采用的是活体特征采集，更增加了伪造的难度。2)生物特征具有稳定性。生物特征识别技术选用的特征都是经过理论分析、事实证明具有稳定性的。这些特征在一段较长的时间内不会发生大的改变，例如人的指纹在胎儿时就己经确定，随着年龄的增长，指纹的大小会变化，但是结构和纹线特征都不会发生变化。3)生物特征具有不易丢失性。传统识别方法都有信物丢失的可能性，这些物品的丢失带来的后果可能是非常严重与繁琐的。密码的丢失可能需要

7、一系列的手续来补办，要消耗大量的时间和物力。钥匙与卡片的丢失甚至可能造成更严重的后果。生物特征则不存在这种问题，它们是人体的一部分，能够随身携带，也不用担心是否会丢失的问题，增加了安全性。4)生物特征识别技术速度较快，特别是在大量综合验证的情况下，生物识别技术更有速度优势。如今在国内，一些大型旅游风景区，如张家界，已经使用指纹识别系统对游客进行身份验证，代替了纸质的门票。(2)生物特征识别技术的缺点首先，生物特征识别技术仍在发展过程中，还没有足够成熟，有进一步研究和改进的空间。目前而言，生物特征识别技术

8、的采集设备还有待改进，现有采集设备在采集过程中并不能完全真实反映生物的特征，同时由于设备自身的原因，常会在采集数据带入一定的系统噪声。现有大量文献对指纹增强和匹配算法进行研究，但文献结果表明现有算法的准确率仍有待提高。其次，生物特征识别技术的成本相较于传统识别手段仍较高。系统的采集装置大多数采用半导体传感器，虽然随着半导体技术的不断发展，半导体传感器的成本下降了很多，但是相对于传统的识别手段，成本仍然较高。生物识别技术通常会有图像处理步骤和