基于dsp的指紋識別系統(tǒng)PPT

1、基于DSP的指紋識別系統(tǒng)課題演示 組長： 小組成員： 2014目錄 CONTENTS一、概述二、硬件電路設(shè)計 1、需求分析 2、硬件整體結(jié)構(gòu) 3、硬件選擇 4、電路原理圖三、軟件設(shè)計 1、指紋識別算法流程 2、指紋識別程序框圖 3、指紋識別算法實現(xiàn) 4、指紋識別調(diào)試 四、總結(jié)一、概述 （） 科學技術(shù)的發(fā)展日新月異，但信息安全問題卻一直沒有改善，甚至于愈演愈烈。 總所周知，每個人的指紋具有唯一性，不可復(fù)制性，并且更重要的是可以隨身攜帶，所以指紋識別技術(shù)的發(fā)展可以有效的保護個人隱私。 但是，由于一些技術(shù)難題、使得指紋識別技術(shù)并不能走向?qū)こ０傩占?，所以在這里來和大家討論一下該技術(shù)就顯得尤為必要。1.

2、1.課題背景 當今社會，電子設(shè)備和保密機構(gòu)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。 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(fù)制及被盜用的隱患 以電子商務(wù)、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。2.2.方案優(yōu)勢方便唯一可靠指紋特征是“隨身攜帶”的，可以不必攜帶大串的鑰匙。具有惟一性和不可復(fù)制性，不用擔心會丟失，也不用費心去記或更換密碼。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“物證之首”，安全可靠。STEP43.3.基本流程讀取指紋提取特征保存數(shù)據(jù)進行對比

3、STEP1STEP3STEP2通過指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖像，對原始圖像進行預(yù)處理，使之更清晰。驗證端采集指紋，提取指紋特征，建立指紋的數(shù)字表示特征數(shù)據(jù) 。通過加密算法進行安全傳輸，將采集到的指紋特征保存至數(shù)據(jù)庫中。通過云計算將采集指紋與數(shù)據(jù)庫指紋匹配，計算相似度，給出匹配結(jié)果。二、系統(tǒng)硬件設(shè)計 1、需求分析(） 2、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)（） 3、硬件選擇（） 4、電路原理圖（） 需求分析 ( (） 一個優(yōu)秀的指紋識別系統(tǒng)：一個優(yōu)秀的指紋識別系統(tǒng)： (1)應(yīng)具有快速便捷的實時圖像輸入設(shè)備應(yīng)具有快速便捷的實時圖像輸入設(shè)備 為了滿足該條件，硬件電路中應(yīng)該具有處理指紋采為了滿足該條件，硬件電路中應(yīng)該具

4、有處理指紋采集與識別的部分，設(shè)計時可以考慮按壓式和滑動式這兩種常集與識別的部分，設(shè)計時可以考慮按壓式和滑動式這兩種常見的實現(xiàn)方式見的實現(xiàn)方式。(2)因識別算法復(fù)雜度大因識別算法復(fù)雜度大, 應(yīng)具有處理復(fù)雜運算的應(yīng)具有處理復(fù)雜運算的能力能力; 同時，因識別過程運算量大同時，因識別過程運算量大, 應(yīng)具有快速運算應(yīng)具有快速運算的能力以滿足實時性的要求。的能力以滿足實時性的要求。 為了滿足該條件，硬件電路設(shè)計時主芯片應(yīng)該選擇專用的為了滿足該條件，硬件電路設(shè)計時主芯片應(yīng)該選擇專用的數(shù)字信號處理芯片，結(jié)合所學，數(shù)字信號處理芯片，結(jié)合所學，TITI公司的一系列數(shù)字信號處公司的一系列數(shù)字信號處理器（理器（DSP

5、DSP）芯片可供考慮。）芯片可供考慮。 硬件電路設(shè)計分析 (3)因指紋圖像數(shù)據(jù)量大,應(yīng)具有處理大數(shù)據(jù)量的能力且具有較大的數(shù)據(jù)存儲空間。(4)系統(tǒng)的功耗、穩(wěn)定性、價格都有嚴格的要求。 為滿足該需求，應(yīng)加入復(fù)位電路、時鐘電路、調(diào)試為滿足該需求，應(yīng)加入復(fù)位電路、時鐘電路、調(diào)試與接口電路以及相應(yīng)驅(qū)動電路。在滿足高效、快速的前與接口電路以及相應(yīng)驅(qū)動電路。在滿足高效、快速的前提下，應(yīng)優(yōu)先選擇低功耗的提下，應(yīng)優(yōu)先選擇低功耗的CMOSCMOS的的DSPDSP芯片。芯片。 為滿足該需求，硬件電路中必然要存在內(nèi)存擴展為滿足該需求，硬件電路中必然要存在內(nèi)存擴展電路，例如數(shù)據(jù)存儲器的擴展。同時還應(yīng)該考慮內(nèi)存的電路，例

6、如數(shù)據(jù)存儲器的擴展。同時還應(yīng)該考慮內(nèi)存的讀寫性能。讀寫性能。 硬件整體結(jié)構(gòu) （） MCU 電源、時鐘、電源、時鐘、復(fù)位模塊復(fù)位模塊指紋采集指紋采集傳感器傳感器數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)接接口口擴擴展展FLASH存儲器存儲器SRAM液晶屏顯示液晶屏顯示CPLDUSBJTAG仿真調(diào)試模塊仿真調(diào)試模塊主硬件選擇及方案 （） 1、MCU 2、指紋采集傳感器、指紋采集傳感器 3、電源、電源 4、復(fù)位電路、復(fù)位電路 5、存儲器擴展、存儲器擴展 6、LCD顯示模塊顯示模塊MCUMCU的選擇 由于考慮到以下因素：由于考慮到以下因素： 1 1、指紋識別、指紋識別算法復(fù)雜度大算法復(fù)雜度大，系統(tǒng)必須具備復(fù)雜運算的，系統(tǒng)必須具備復(fù)雜運

7、算的能力。能力。 2 2、識別過程、識別過程運算量大運算量大，系統(tǒng)需具備，系統(tǒng)需具備快速運算能力快速運算能力，以，以滿足實時性的要求。滿足實時性的要求。 3 3、系統(tǒng)必須、系統(tǒng)必須低功耗、穩(wěn)定性高、性價比高低功耗、穩(wěn)定性高、性價比高等因素。等因素。 4 4、 芯片量產(chǎn)情況以及相關(guān)技術(shù)的成熟度。芯片量產(chǎn)情況以及相關(guān)技術(shù)的成熟度。 綜合考慮，選擇該芯片：綜合考慮，選擇該芯片：TMS320VC5402TMS320VC5402芯片芯片TMS320VC5402TMS320VC5402芯片簡介 TMS320VC5402芯片是一款芯片是一款超低功耗、高性能超低功耗、高性能的的16位定點位定點DSP芯片。能夠

8、完全滿足指紋識別芯片。能夠完全滿足指紋識別運算量大、運算復(fù)雜、快速運算量大、運算復(fù)雜、快速的要求。的要求。 芯片特性：芯片特性： 1、具有三條、具有三條16位獨立的數(shù)據(jù)總線和一條程序總線位獨立的數(shù)據(jù)總線和一條程序總線 的增強的增強型型 多總線結(jié)構(gòu)。多總線結(jié)構(gòu)。 2、4K*16片上片上ROM，可配置成程序，可配置成程序/數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)空間 3、16K*16片上雙存取的片上雙存取的RAM 4、具有符合、具有符合IEEE1149.1標準的在片仿真接口標準的在片仿真接口JTAG 5、在、在3.3V電源電源(1.8V的核的核)下，單周期定點指令執(zhí)行時間為下，單周期定點指令執(zhí)行時間為10ns,相應(yīng)的相應(yīng)的C

9、PU運行速度運行速度100MIPS 指紋識別傳感器的選擇 指紋識別包括滑動式指紋識別以及按壓式指紋識別?；瑒邮街讣y識別是指滑動過程中手指移動的速度和力度會影響圖像采集?；瑒右淮?，圖像僅被采集一次，而按壓式指紋識別只需輕輕放置手指，按壓（置放）一次手指，傳感器就會采集多次圖像，可見理論上按壓式指紋識別率會更高，同時考慮到人的使用習慣和指紋識別系統(tǒng)的正確識別率，滑動式指紋識別無疑是最好的選擇，當然其所需要的成本也會高些。 富士通公司推出的新一代MBF200固態(tài)指紋傳感器是一個理想的接觸式指紋認證的設(shè)備。它是一款專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的高性能、低功耗、低價格指紋傳感器，自帶簡單的微處理器接口，可方便集成

10、到各種應(yīng)用中去 專利性的表面處理工藝可防止芯片化傷、抗腐蝕、抗磨損 500DPI的高分辨率可兼容決大多數(shù)指紋應(yīng)用標準 可輸出低噪聲的清晰圖象滿足精確識別的需要 提供開發(fā)包幫助用戶迅速完成應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)置8位A/D，可直接輸出數(shù)字化圖象信號。 高分辨率高分辨率 硬度大硬度大 256256300300陣列陣列 堅固耐用的表面工藝堅固耐用的表面工藝1.28cm1.28cm1.50cm1.50cm傳感面積傳感面積 異常堅固的表面涂層異常堅固的表面涂層500DPI500DPI分辨率分辨率 方便集成方便集成 低功耗低功耗電容感應(yīng)固態(tài)傳感器電容感應(yīng)固態(tài)傳感器 工作模式：工作模式：35mA35mA 標準標準C

11、MOSCMOS工藝工藝 待命模式：待命模式：20uA20uAUSBUSB、MCUMCU、SPISPI三個總線三個總線 MBF200固態(tài)傳感器特點CPLDCPLD可編程邏輯控制器 該芯片在該芯片在DSP的控制下直接從指紋傳感器中讀取指紋的控制下直接從指紋傳感器中讀取指紋數(shù)據(jù)并存放到數(shù)據(jù)并存放到SRAM中。該芯片的作用：解決了中。該芯片的作用：解決了DSP與各與各種低速外設(shè)速度不協(xié)調(diào)的問題。種低速外設(shè)速度不協(xié)調(diào)的問題。 CPLD特點：特點： 編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設(shè)計制造成本低、對設(shè)計者的硬件寬、開發(fā)工具先進、設(shè)計

12、制造成本低、對設(shè)計者的硬件經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化?；?。 可通過可通過VHDL語言對其進行初始化編程。語言對其進行初始化編程。 電源模塊 我們已經(jīng)得知：我們已經(jīng)得知：C54x采用采用雙電源供電方式雙電源供電方式。 內(nèi)核電壓內(nèi)核電壓:采用采用1.8V。 主要為芯片的內(nèi)部邏輯提供電壓。主要為芯片的內(nèi)部邏輯提供電壓。 包括包括CPU、時鐘電路和所有的外設(shè)邏輯。、時鐘電路和所有的外設(shè)邏輯。 I/O電源：采用電源：采用3.3V。 主要供主要供I/O接口使用。接口使用。 可直接與外部低壓器件接口，而無需額外的電平變可直接與外部低壓器

13、件接口，而無需額外的電平變換電路。換電路。產(chǎn)生電源的芯片選擇： 可以采用TI公司出品的TPS73HD318芯片。 TPS73HD318芯片介紹： 該TPS73HD3xx系列雙電壓調(diào)節(jié)器提供了非常低的壓差電壓和雙輸出的緊湊的封裝，可同時輸出1.8V、3.3V主，完全滿足為DSP芯片供電需求。要設(shè)計用于DSP應(yīng)用,這些設(shè)備可以在任何混合輸出可用于每個穩(wěn)壓器支持高達750 mA電壓的應(yīng)用.輸出電流可被分配為理想兩個監(jiān)管機構(gòu)之間以及用于電力許多今天的DSP.低靜態(tài)電流和極低漏失電壓保證在電池供電應(yīng)用的最大用電量.：TPS73HD318芯片特性：芯片特性： 1、雙輸出電壓為分體式電源應(yīng)用。、雙輸出電壓為

14、分體式電源應(yīng)用。 2、3.3-V/Adjustable輸出，輸出，3.3V/1.8V和和3.3V/2.5V. 3、漏失電壓、漏失電壓80mV（最大值）。（最大值）。 4、低靜態(tài)電流，獨立負載、低靜態(tài)電流，獨立負載340uA。 5、超低電流睡眠狀態(tài)。、超低電流睡眠狀態(tài)。 6、用、用200ms雙低電平有效復(fù)位信號脈沖狀態(tài)。雙低電平有效復(fù)位信號脈沖狀態(tài)。 7、輸出為、輸出為0mA電流范圍為電流范圍為750mA每穩(wěn)壓器。每穩(wěn)壓器。 8、28引腳將引腳將Power PAD TSSOP封裝包裝。封裝包裝。復(fù)位電路芯片選擇 由于微控制器在上電時狀態(tài)并不確定（某些寄器由于微控制器在上電時狀態(tài)并不確定（某些寄器

15、可能是上次關(guān)機是的狀態(tài)），因此必須設(shè)計一個上電可能是上次關(guān)機是的狀態(tài)），因此必須設(shè)計一個上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路一般有兩種方式：復(fù)位電路，上電復(fù)位電路一般有兩種方式：RC延時電延時電路路和和專用的復(fù)位芯片專用的復(fù)位芯片，對于高速的，對于高速的TMSVC5402DSP芯片芯片來說使用來說使用RC電路可能不太穩(wěn)定，因此我們選用了具有電路可能不太穩(wěn)定，因此我們選用了具有看門狗輸入和手動復(fù)位功能的能夠監(jiān)控電源電壓、電看門狗輸入和手動復(fù)位功能的能夠監(jiān)控電源電壓、電池故障和微處理器或微控制器的工作狀態(tài)的芯片池故障和微處理器或微控制器的工作狀態(tài)的芯片MAX706。 該芯片將常用的多項功能集成到一片該芯片將

16、常用的多項功能集成到一片8腳封裝的小腳封裝的小芯片內(nèi)，與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路芯片內(nèi)，與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比，大大減小了系統(tǒng)電路的復(fù)雜性和元器件的數(shù)量相比，大大減小了系統(tǒng)電路的復(fù)雜性和元器件的數(shù)量，顯著提高了，顯著提高了系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性和和精確度精確度。存儲器擴展 因為DSP芯片中的存儲空間很小，該程序要求有較大的存儲空間，所以有必要擴展SRAM和FLASH.一、SRAM的擴展 芯片選擇：IS61LV6416-10T 芯片介紹： IS61LV6416具有以下性能： 1、內(nèi)存大小：64k*16 2、高速存取訪問，存取時間為8ns。 3、CMOS低電工作方式。

17、 4、兼容TTL電平接口。 二、FLASH擴展 芯片選擇：AT29LV1024 芯片特性： 1、內(nèi)存大?。?4k*16 2、3V只讀取和寫入操作 3、軟件保護程序 4、快速讀寫訪問時間-150ns 5、低功耗LCDLCD液晶顯示模塊 為了能夠顯示采集到的指紋信息，所以有必為了能夠顯示采集到的指紋信息，所以有必要加入顯示模塊要加入顯示模塊芯片選擇：芯片選擇：TCM A0902芯片介紹：由芯片介紹：由EPSON公司出品的單色、公司出品的單色、320*200LCD顯示模塊。可以通過編程控制相應(yīng)顯示模塊?？梢酝ㄟ^編程控制相應(yīng)的寄存器組，來控制其顯示。的寄存器組，來控制其顯示。電路原理圖（）電路原理圖電

18、路原理圖 TMS320VC5402TMS320VC5402電源模塊電路電源模塊電路TPS73HD318 雙路輸出低壓降雙路輸出低壓降 (LDO) 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器TMS320VC5402的的復(fù)位電路復(fù)位電路TMS320VC5402TMS320VC5402的時鐘電路JTAG仿真電路指紋采集電路BMF200 容式固體指紋采集器存儲器擴展、LCDLCD液晶顯示模塊電路及附加電路SRAM，F(xiàn)LASH主體電路圖NCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCVSS3VDD3DPDMMODE0MOD

19、E1MSOMOSICSOSCSCSI/SCLKEXTINTWAITINTRXTAL1XTAL2VDD2VSS2WRRDA0D0D1D2D3VDD1VSS1D4D5D6D7P1P0TESTVDDA2VSSA2FSETMBF200AINISETVSSA1VDDA1R21KR120 0KR356 KR810R41KR51.5KR643R743R947 0C120C620C70.1u FC20.1u FC54.7u FC134.7u FC44.7u FC80.1u FC90.1u FC100.1u FC110.1u FC120.1u FVCC3.3VVCC3.3VVCC+5 VV CC+5 VVCC3

20、.3VVCC3.3VVDDA1VSSA1VSSA2VDDA2VSS1VDD1VSS2VDD2VSS3VDD3Y112 MHzVCCD+D-GNDUSBCONAS1117VoutVinGNDD1LEDD7D6D5D4D3D2D1D0TMS320 VC54 02_ _MRVCCGNDPFIWDORESTWDIPF0_ _ _MAX706RS_ _BIONCSRV CC3.3VC222 pFC122 pFY20 MHzX1X2TRSTGNDNCGNDGNDGNDEMU1TMSTDIVCCTDOTRENTCKEMU0JTAGTRSTEMU1TM2TDIVCCTCKEMU0TD010 K10 KV CC

21、3.3V_ _ _1RESETNCNCFB/SENSE1OUT1OUT2RESTNCNC2SENSE2OUT2OUTNCNCTPS73HD318NCNC1GND_ _1EN1INNC1INNC_ _2GND2EN2IN2INNCNCR110 0K10 0K123C141u FC151u FC1633 uFC1733 uFD3D1D2CVD0DVD0GND_ _ _REST3.3V1.85V5V系統(tǒng)軟件設(shè)計（） 1、指紋識別算法流程圖、指紋識別算法流程圖2、指紋識別程序框圖、指紋識別程序框圖3、指紋識別算法具體實現(xiàn)、指紋識別算法具體實現(xiàn)4、指紋識別調(diào)試、指紋識別調(diào)試系統(tǒng)處理流程 （）整個系統(tǒng)的處

22、理的過程分為四個步驟:(1)從圖像傳感器輸出的指紋圖像首先CPLD在DSP的控制下完成指紋采集，同時運用設(shè)計好的預(yù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行處理、得到各像素點的梯度值以及子塊中極大值點的坐標，所有這些數(shù)據(jù)連同原始數(shù)以突發(fā)模式存入SRAM中。(2) DSP通過CPLD從 SRAM中讀取所有相關(guān)數(shù)據(jù)，計算出脊線方向和脊線頻率，然后利用dsp中的濾波算法對原始數(shù)據(jù)進行濾波處理，處理后的圖像數(shù)據(jù)再通過CPLD存入SRAM中，因此在SRAM的輸入輸出端都需要進行緩沖(3)根據(jù)DSP處理的指令要求，從SRAM中讀出濾波后的數(shù)據(jù).由CPLD內(nèi)部的比較邏輯提取出指紋圖像中每行每列)中的極大值點，送到DSP進行進一步處

23、理，完成指紋圖像脊線提取。(4)由DSP完成匹配識別算法，并輸出處理結(jié)果。指紋識別程序框圖開始指紋錄入？特征提取質(zhì)量檢測注冊模塊存入指紋數(shù)據(jù)儲存成功指紋提取指紋處理指紋比對結(jié)果輸出結(jié)束Y（）N算法流程 （） 二、指紋識別算法具體實現(xiàn)二、指紋識別算法具體實現(xiàn) 1 1、指紋獲取指紋獲取 利用指紋取像設(shè)備MBF200來獲取目標指紋。 2 2、圖像預(yù)處理標準化、圖像預(yù)處理標準化 由于受采集設(shè)備工作環(huán)境及參數(shù)的影響，采集到的指紋圖像總體對比度較差由于受采集設(shè)備工作環(huán)境及參數(shù)的影響，采集到的指紋圖像總體對比度較差，所以用圖像規(guī)格化將指紋圖像的灰度調(diào)整到一個統(tǒng)一的范圍，使不同的，所以用圖像規(guī)格化將指紋圖像的

24、灰度調(diào)整到一個統(tǒng)一的范圍，使不同的圖像具有相同的灰度均值和方差從而是后續(xù)處理具有相同的基準。令圖像具有相同的灰度均值和方差從而是后續(xù)處理具有相同的基準。令I(lǐng)表示表示原始指紋圖像，起大小為原始指紋圖像，起大小為M8,I（i,j）表示圖像中像素點（）表示圖像中像素點（i,j）的灰度值，令）的灰度值，令G表示灰度規(guī)格化的指紋圖像表示灰度規(guī)格化的指紋圖像G(i,j)規(guī)格化后圖像中像素點（規(guī)格化后圖像中像素點（i,j）的灰度值。）的灰度值。 Mean和和Var是原始圖像的灰度均值和方差，而是原始圖像的灰度均值和方差，而Mean和和Var0是期望圖像的灰是期望圖像的灰度值和方差。根據(jù)實際經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)度值和方差

25、。根據(jù)實際經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)Mean0=180和和Var0=3600時原始指紋圖像顯時原始指紋圖像顯示較好示較好。200200*(I(i, j)Mean)(if(I(i, j)Mean)(i, j)*(I(i, j)Mean)(if(I(i, j)Mean)VarMeanVarGVarMeanVar3 3、圖像濾波處理根據(jù)根據(jù)Gabor濾波良好的方向性和頻率選擇特性能較好的獲取局部或濾波良好的方向性和頻率選擇特性能較好的獲取局部或者全局的特征。例如非指定方向的噪聲，實現(xiàn)對圖像的增強處理其者全局的特征。例如非指定方向的噪聲，實現(xiàn)對圖像的增強處理其空間表達式如下：空間表達式如下：其中其中由公式可以看出由公式

26、可以看出Garbo濾波實際上是有二維高斯函數(shù)和余弦的乘積濾波實際上是有二維高斯函數(shù)和余弦的乘積構(gòu)成。對于構(gòu)成。對于Garbo濾波的算法實際上是確定上面四個參數(shù)，這四個濾波的算法實際上是確定上面四個參數(shù)，這四個參數(shù)的準確性直接關(guān)系到參數(shù)的準確性直接關(guān)系到Garbo的濾波效果的濾波效果22221(x,y, ,f)expcos(2*fx)2xyxyh*sincos*cossinxxyyxy4 4、指紋圖像的二值法處理、指紋圖像的二值法處理二值化處理是將指紋的圖像轉(zhuǎn)化成有其僅有黑白兩色的圖像，這樣二值化處理是將指紋的圖像轉(zhuǎn)化成有其僅有黑白兩色的圖像，這樣不僅可以大大減少儲存量，而且可使得后面的判斷過程

27、少受干擾，不僅可以大大減少儲存量，而且可使得后面的判斷過程少受干擾，大大簡化其后的處理方法。二值化的難點就是對閾值的選擇，閾值大大簡化其后的處理方法。二值化的難點就是對閾值的選擇，閾值選擇的好壞直接關(guān)系到二值化的好壞?；叶葓D像的二值化就是選定選擇的好壞直接關(guān)系到二值化的好壞?；叶葓D像的二值化就是選定一個閾值一個閾值T，如果大于這個閾值則灰度設(shè)為，如果大于這個閾值則灰度設(shè)為255，如果小于這個閾值，如果小于這個閾值則灰度值設(shè)置為則灰度值設(shè)置為0；根據(jù)閾值的選取情況，可以分為全局閾值、局部閾值和動態(tài)閾值三根據(jù)閾值的選取情況，可以分為全局閾值、局部閾值和動態(tài)閾值三種方法，全局閾值是最簡單的一種方法，

28、它根據(jù)圖像的直方圖或者種方法，全局閾值是最簡單的一種方法，它根據(jù)圖像的直方圖或者灰度空間分布可以確定一個閾值，以此實現(xiàn)灰度圖像到二值圖像的灰度空間分布可以確定一個閾值，以此實現(xiàn)灰度圖像到二值圖像的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。0:(x,y)T(x,y)1:f(x,y)fgT5 5、指紋圖像細化、指紋圖像細化1-特征提取特征提取 指紋圖像的質(zhì)量較差為指紋特征的可靠提取帶來很大的難度，指紋圖像的質(zhì)量較差為指紋特征的可靠提取帶來很大的難度，盡管經(jīng)過指紋圖像增強處理可以改善圖像的質(zhì)量，但是指紋增強很盡管經(jīng)過指紋圖像增強處理可以改善圖像的質(zhì)量，但是指紋增強很難完全恢復(fù)指紋紋線的清晰度，另外指紋增強方法本身也可能產(chǎn)生難完全

29、恢復(fù)指紋紋線的清晰度，另外指紋增強方法本身也可能產(chǎn)生新的誤差。新的誤差。 由指紋自動識別系統(tǒng)可知，提取精確、穩(wěn)定的特征點是至關(guān)重由指紋自動識別系統(tǒng)可知，提取精確、穩(wěn)定的特征點是至關(guān)重要的，它是指紋識別的前提，為了匹配的快速、準確、指紋特征提要的，它是指紋識別的前提，為了匹配的快速、準確、指紋特征提取應(yīng)具備以下特征：取應(yīng)具備以下特征：（1）、提取簡單、容易計算）、提取簡單、容易計算（2）、穩(wěn)定隨噪聲干擾變化不大）、穩(wěn)定隨噪聲干擾變化不大（3）、保證指紋特征點的唯一性）、保證指紋特征點的唯一性（4）、適于實現(xiàn)自動匹配）、適于實現(xiàn)自動匹配 2-2-常見幾種偽特征點類型常見幾種偽特征點類型（1）毛刺：

30、毛刺的出現(xiàn)是由于隨機噪聲的影響形成的，其特點是）毛刺：毛刺的出現(xiàn)是由于隨機噪聲的影響形成的，其特點是一對端點與分叉點之間相連且兩點間距離較近。一對端點與分叉點之間相連且兩點間距離較近。（2）短線：當指紋比較臟時，采集到的指紋圖像容易出現(xiàn)比較多）短線：當指紋比較臟時，采集到的指紋圖像容易出現(xiàn)比較多的短線，其特征是兩點間距離很小，且存在一條紋線相連。的短線，其特征是兩點間距離很小，且存在一條紋線相連。（3）斷線：往往由于手指頭比較干，采集到的指紋圖像存在大量）斷線：往往由于手指頭比較干，采集到的指紋圖像存在大量紋線間斷。其特征是兩點間距離很小，沿局部紋線方向之間的區(qū)域紋線間斷。其特征是兩點間距離很

31、小，沿局部紋線方向之間的區(qū)域沒有紋線存在。沒有紋線存在。（4）小孔：主要是由于隨機噪聲的影響造成的，其特征是兩點之）小孔：主要是由于隨機噪聲的影響造成的，其特征是兩點之間距離非常近，且兩點之間連線近似與局部紋線方向平行。間距離非常近，且兩點之間連線近似與局部紋線方向平行。（5）小橋：當指頭比較濕的時候，采集到的指紋圖像往往會出現(xiàn)）小橋：當指頭比較濕的時候，采集到的指紋圖像往往會出現(xiàn)較多紋線交叉的現(xiàn)象。其特征是，兩點之間的距離恰好等于平均間較多紋線交叉的現(xiàn)象。其特征是，兩點之間的距離恰好等于平均間距，且兩點間連線近似垂直于其局部領(lǐng)域的紋線方向。距，且兩點間連線近似垂直于其局部領(lǐng)域的紋線方向。 3

32、-特征值的提取特征值的提取 1）找出所有特征點和脊線：這里特征點是指分叉點和端點。）找出所有特征點和脊線：這里特征點是指分叉點和端點。 2）驗證細節(jié)特征點：上述步驟中找到的端點和分叉點并不全是真實有）驗證細節(jié)特征點：上述步驟中找到的端點和分叉點并不全是真實有效的，因此要分別根據(jù)分叉點和端點特征來驗證，去偽存真。效的，因此要分別根據(jù)分叉點和端點特征來驗證，去偽存真。 .驗證分叉點驗證分叉點 .驗證端點驗證端點 3）確定細節(jié)特征點的相對位置）確定細節(jié)特征點的相對位置 目的：由于按壓指紋是的壓力不同，角度不同等諸多因素的影響，輸出的目的：由于按壓指紋是的壓力不同，角度不同等諸多因素的影響，輸出的指紋圖會有不同程度的扭曲變形。如果用特征點的絕對位置來進行比對，指紋圖會有不同程度的扭曲變形。如果用特征點的絕對位置來進行比對，會產(chǎn)生不小的誤差，因此一般都用奇異點作為參照點來確定細節(jié)特征點的會產(chǎn)生不小的誤差，因此一般都用奇異點作為參照點來確定細節(jié)特征點的相對位置作為比對的依據(jù)。相對位置作為比對的依據(jù)。 在以指紋指紋圖像中心點為極點，指紋圖像的方向為極軸的坐標系下，對在以指紋指紋圖像中心點為極點，指紋圖像的方向為極軸的坐標系下，對每一個細節(jié)點記錄如下信息：每一個細節(jié)點記錄如下信息： .細節(jié)點的類型（端點或分叉點）細節(jié)點的類型（端點或分叉點） .細節(jié)點與中心點之間的紋線數(shù)細節(jié)點與中心