指紋識別系統(tǒng)案例(PPT)

1、數(shù)字圖像處理原理與實踐案例分析 指紋識別系統(tǒng)一.指紋識別系統(tǒng)的應用背景u 當今社會，電子設備和保密機構對更安全、更方便的身份認證和訪問控制的需求變得越來越緊迫。u 傳統(tǒng)的機械鑰匙、“口令密碼”以及智能卡等的保護措施存在著丟失、遺忘、復制及被盜用的隱患u 以電子商務、電子銀行的安全認證為例，他人假冒當事人上網(wǎng)采購所造成的欺詐案越來越多，并有孩子冒充家長上網(wǎng)采購的案例。指紋特征的優(yōu)點o 指紋特征是“隨身攜帶”的；o 具有惟一性和不可復制性，不用擔心會丟失，可以不必攜帶大串的鑰匙，也不用費心去記或更換密碼。 有學者推論： 以全球60億人口計算，300年內(nèi)都不會有兩個相同的指紋出現(xiàn)。指紋被稱為“物證之

2、首”，安全可靠。指紋識別的應用背景 網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫和關鍵文件等的安全控制 機密計算機的登錄認證 銀行atm, pos終端等的安全認證 蜂窩電話、pda的使用認證等 其它 指紋等生物識別技術可擬補傳統(tǒng)的安全認證方法，提供了一個很好的解決方案。可用指紋等生物特征提高安全性的領域舉例： 二 指紋識別的應用歷史 o 公元前7000年6000年，指紋作為身份鑒別的工具己經(jīng)在古敘利亞和中國開始應用。在那個時代，一些粘土陶器上留有陶藝匠人的指紋，中國的一些文件上印有起草者的大拇指指紋，在jercho的古城市的房屋上留有磚匠的指紋等。 o 1896年阿根廷首先在犯罪事件的鑒別中正式應用指紋。o 20世紀60年代

3、，隨數(shù)字圖像處理技術的出現(xiàn)，人們開始著手研究利用計算機來處理指紋。o 20世紀80年代，個人計算機、光學掃描這兩項技術的革新，使得它們作為指紋取像的工具成為現(xiàn)實，從而使指紋識別可以在其他領域中得以應用。 三 指紋識別研究的現(xiàn)狀 o 指紋識別是生物識別技術中最早應用、技術最為成熟、價格最低廉的分枝。o 盡管各個指紋識別系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家都報出極高的識別率，但是他們都是在自己的實驗室的指紋庫上做測試，而不是在一個統(tǒng)一的標準指紋庫上測試，結果的可比性不大。o 在指紋識別的算法研究上，還存在著許多需要改進的地方，這使得指紋識別算法的研究還在繼續(xù)。 影響指紋識別的因素o 有噪聲、變形等，例如臟手指、干手指、

4、疤痕導致的不同時期、不同季節(jié)間的指紋差異；o 芯片表面殘留物帶來的噪聲；o 手指按壓過程中的扭轉(zhuǎn)、拉伸和按壓位置不同，導致同一指紋的重疊區(qū)域有時會很小。 四. 指紋識別系統(tǒng)的構成o 指紋識別主要涉及4個功能：讀取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對 指紋識別的基本過程o 通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像 o 要對原始圖像進行預處理，使之更清晰。o 提取指紋特征，建立指紋的數(shù)字表示特征數(shù)據(jù) 。o 驗證端采集指紋，提取特征。o 與數(shù)據(jù)庫指紋匹配，計算相似度，給出匹配結果。4.1指紋的采集設備 o 光學o 硅晶體傳感器o 超聲波o 其他類型 4.2指紋識別的基本原理o 指紋是比較復雜的。指紋識別算

5、法最終歸結為在指紋圖像上找找到并比對比對指紋的特征特征。指紋的特征定義了指紋的兩類特征以進行指紋的驗證：總體特征和局部特征。指紋的總體特征（1)基本紋路圖案： 包括環(huán)型(loop),弓型(arch)和螺旋型(whorl).其他的指紋圖案都基于這3種基本圖案。僅依靠圖案類型來分辨指紋是遠遠不夠的，這只是一個粗略的分類，但通過分類使得在大數(shù)據(jù)庫中搜尋指紋更為方便。 (2）模式區(qū)（pattern area)： 是指指紋上包括了總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出指紋是屬于那一種類型的。有的指紋識別算法只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)。aetex的指紋識別算法使用了所取得的完整指紋而不僅是模式區(qū)進行分析和識別。

6、（3）核心點（core point）： 位于指紋紋路的漸進中心，它用于讀取指紋和比對指紋時的參考點，如圖3-6（a）所示。 指紋局部特征(4)三角點(delta): 三角點位于從核心點開始的第一個分叉點或者斷點、或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點。三角點提供了指紋紋路的計數(shù)和跟蹤的開始之處，如圖3-6（b)所示。（5）式樣線（type lines）: 式樣線是指在包圍模式區(qū)的紋路線開始平行的地方所出現(xiàn)的交叉紋路，式樣線通常很短就中斷了，但它的外側線開始連續(xù)延伸，如圖3-6 (c)所示。（6）紋數(shù)（ridge count）: 紋數(shù)是指模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。在計算指紋的紋數(shù)時

7、，一般先連接核心點和三角點，這條連線與指紋紋路相交的數(shù)量即可認為是指紋的紋數(shù)。 指紋的局部特征o 局部特征是指指紋上的節(jié)點所具有的特征。o 兩枚指紋經(jīng)常會具有相同的總體特征，但它們的局部特征節(jié)點卻不可能完全相同。o 節(jié)點（minutia points）指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或打折。這些斷點、分叉點和轉(zhuǎn)折點就稱為特征點。就是這些節(jié)點提供了指紋惟一性的確認信息。節(jié)點分類 a.終結點（ending）：一條紋路在此終結。 b.分叉點（bifurcation):一條紋路在此分開成為兩條或更多的紋路。 c.分歧點（ridge divergence）：兩條平行的紋路在此分開

8、。 d.孤立點（dot or island）：一條特別短的紋路，以至于成為一點。 e.環(huán)點（enclosure):一條紋路分開成為兩條之后，立即又合并成為一條，這樣形成的一個小環(huán)稱為環(huán)點。 f.短紋（short ridge):一端較短但不至于成為一點的紋路。指紋的四類局部特征o （1）局部分類o （2）方向（orientation） 每個節(jié)點都有一定的方向。o (3）曲率（curvature) 描述紋路方向改變的速度。o (4)位置（position）指紋匹配的過程指紋圖像采集圖像預處理特征提取指紋匹配指紋登記指紋圖像預處理流程指紋采集質(zhì)量評估合格？否圖像切割圖像增強圖像二值化（分割）圖像細化是指紋預處理指紋質(zhì)量評估排除不能滿足要求的指紋：評估的過程圖像重新采樣圖像方向計算計算前背景比例前景過小拒絕圖像是標注各塊方向連續(xù)區(qū)域分析計算評估參數(shù)合格？分析干濕手指是分析是否部分手指否否4.3指紋圖像處理 o去噪: 手指被弄臟，手指有刀傷、疤、痕、干燥、濕潤或撕破等 如何去噪？如何去噪？o增強對比度 如何增強？如何增強？o二值化 分割為目標目標和其相對的背景。問題：并不是有圖像的直方圖門限值是相同。如何正確的區(qū)分脊和背景如何正