指紋識別論文3000字

指紋識別論文3000字指紋識別是生物特征識別領域中應用最廣泛的技術，具有悠久的歷史。長期以來，指紋識別技術主要應用于刑事偵查與司法鑒定領域，不被大多數的人所了解。而計算機與信息處理技術的飛速發(fā)展，為這門歷史悠久的技術開拓了廣闊的應用前景，指紋考勤機系統(tǒng)就是該技術的一個應用。本文總結了當今活體指紋識別技術的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了活體指紋識別技術的工作原理及指紋識別技術預處理的各個過程；在美國Uareu指紋識別開發(fā)包的基礎上，加入了指紋自動分類功能，在大指紋庫的情況下，指紋識別速度得到較大的提高；在已有的眾多指紋處理算法中，利用指紋方向圖來對指紋圖像進行濾波和平滑，提出了一種簡化而實用的方向圖求取法，并在此基礎上提取指紋的奇異點——中心點和三角點，通過大量的實驗數據獲取可信的閥值，優(yōu)化了提取算法，再根據奇異點的相對位置對指紋進行分類研究，得到了較為高效的結果。指紋識別是生物特征識別領域中應用最廣泛的技術，具有悠久的歷史。長期以來，指紋識別技術主要應用于刑事偵查與司法鑒定領域，不被大多數的人所了解。而計算機與信息處理技術的飛速發(fā)展，為這門歷史悠久的技術開拓了廣闊的應用前景，指紋考勤機系統(tǒng)就是該技術的一個應用。本文總結了當今活體指紋識別技術的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了活體指紋識別技術的工作原理及指紋識別技術預處理的各個過程；在美國Uareu指紋識別開發(fā)包的基礎上，加入了指紋自動分類功能，在大指紋庫的情況下，指紋識別速度得到較大的提高；在已有的眾多指紋處理算法中，利用指紋方向圖來對指紋圖像進行濾波和平滑，提出了一種簡化而實用的方向圖求取法，并在此基礎上提取指紋的奇異點——中心點和三角點，通過大量的實驗數據獲取可信的閥值，優(yōu)化了提取算法，再根據奇異點的相對位置對指紋進行分類研究，得到了較為高效的結果。指紋是人的手指正面皮膚上有規(guī)律排列卻又不盡相同的紋線。指紋中的中斷、分叉或轉折而形成的點就是細節(jié)特征點，而這些細節(jié)特征點，就提供了指紋唯一性的確認信息。而指紋識別傳感器就是通過記錄指紋紋路的方向，并將其數字化，形成一個獨一無二的鑰匙，并以解鎖。目前指紋鎖采集指紋的方式主要有兩種，光學式和電容式（半導體式）。光學指紋頭通過計算光線在指紋的溝和脊與采集窗的不同距離而獲取指紋信息，當手指有汗?jié)n或采集窗有水分，就會影響光線的傳遞與距離，導致所獲取的指紋信息與原來儲存的信息有誤，因此指紋鎖識別失靈。而電容式（半導體式）指紋鎖雖然比光學指紋鎖更先進，但也存在受潮后識別失靈的情況。說起電容式指紋鎖，其原理大家應該可以聯(lián)想一下電容屏的工作原理，都是利用人體的電流感應進行工作的。電容式（半導體式）指紋鎖指紋識別傳感器周邊均鍍上了狹長的電極，當手指按到指紋采集窗時，由于人體是一個電場，用戶指紋紋路和傳感器表面會形成一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導體，于是手指就會從接觸點吸走一個很小的電流。這個電流分從周邊的電極中流出，并且流經周邊電極的電流與指紋到周邊的距離成正比，控制器通過對電流比例的精確計算，得出觸摸紋路相關數據。簡單來說就是用戶的指紋摁到哪兒，哪兒就“通電”“漏電”了，傳感器就有了反應了。所以，當手指有汗或者采集窗有水漬時，由于水是導電的，用戶使用指紋識別時，電流就會被影響，所以上面的計算就不準了，自然識別失靈了。因此，當指紋鎖用戶在首次錄入指紋時，最好保持手指與指紋采集窗的干燥與干凈，好錄入正確干凈的指紋；當用戶使用指紋解鎖時，擦干手指和采集窗就可以避免指紋鎖失靈的情況。1指紋識別的引入和原理1.1指紋的基本知識指紋是我們各個手指的第一個指節(jié)的指頭表面突起的脊線；而脊線是手指突起的花脊線條；谷線是兩個脊線之間低凹下去的部分；指印是指紋在物體表面留下的痕跡；指紋的細節(jié)特征是指紋固有的自身特點。根據指紋中的細節(jié)特征我們常將指紋特點分為端點和分叉點1.2指紋識別的原理及算法流程在指紋識別的技術中,一般都采用總體特征和局部特征來進行識別?？傮w特征是那些很容易就能看出來的非常明顯的特征,局部特征則是一小塊指紋中的細節(jié)特征。指紋紋路一般都會有斷點和分叉點,因此會形成一些獨特的節(jié)點。根據研究，兩個指紋的總體特征有時候會很相似，但是局部特征是不會相同的，即沒有兩個指紋的紋路是相同的。英國學者E.G.Herry認為,只要有13個特征點能重合,就可以確認這兩枚指紋是同一指紋[3]。指紋的面積雖然不大但卻蘊含著大量的識別信息。這些皮膚的紋路會在交叉點，斷點上有很大的區(qū)別。在指紋識別的過程中將其稱為“特征點”，利用特征點的性質，我們可以把一個人的指紋同預先存儲起來的指紋模版對比來驗證他的真實身份。指紋識別技術主要包括三大部分：指紋圖像采集、指紋預處理、特征提取與匹配2指紋圖像預處理圖像預處理是對原始圖像進行的一種前期處理，方便后續(xù)的模塊識別。無論采用何種方式獲取的指紋圖像,都有一部分由于質量原因,不能被系統(tǒng)直接識別，因此圖像的預處理就顯得非常有必要。指紋圖像的預處理目的就是將自己感興趣的目標區(qū)域保留下來，去除背景區(qū)域和沒有用的部分，同時根據指紋目標區(qū)域中脊線的結構特征，采取較好的濾波方法，提高指紋脊線清晰度，平滑脊線邊緣的毛刺和空洞，抑制圖像噪聲，保證指紋特征的可靠提取，并使灰度圖像轉化成黑白的二值圖像，最終得到脊線結構清晰的單像素寬的二值圖像2.1指紋圖像的采集因本設計重點是對指紋圖像的處理，最終得到匹配結果，因此指紋圖像的獲取并非本設計的重點。指紋圖像的獲取可以借助市面上的指紋采集器貨得，或者自行利用手機和數碼相機等拍攝器材采集。2.2圖像的灰度處理將彩色圖轉化成為灰度圖的過程稱為圖像的灰度化處理。彩色圖像中的每個像素的顏色有R、G、B三個分量決定，而每個分量有255個中值可取，這樣一個像素點可以有1600多萬（255*255*255）的顏色的變化范圍。而灰度圖像是R、G、B三個分量相同的一種特殊的彩色圖像，其中一個像素點的變化范圍為255種，所以在數字圖像處理中一般先將各種格式的圖像轉變成灰度圖像以使后續(xù)的圖像的計算量變得少一些?；叶葓D像的描述與彩色圖像一樣仍然反映了整幅圖像的整體和局部的色度和亮度等級的分布和特征。在RGB模型中，如果R=G=B時，則彩色表示一種灰度顏色，其中R=G=B的值叫做灰度值。因此，灰度圖像每個像素只需一個字節(jié)存放灰度值（又稱強度值、亮度值），灰度范圍為0-255。2.3圖像的二值化二值化就是將圖像上的像素點的灰度值設置為0或1，也就是將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白視覺效果。指紋圖像中包括目標和背景還有眾多噪聲，要想從原始的指紋圖像中提取出目標，一般用的方法是設定一個閾值T，用T將圖像中像素數據分成兩部分通過求解閾值T，從而把圖像f(x,y)分成目標和背景兩個區(qū)域，其中大于T的像素群為目標區(qū)域，小于等于T的像素群為背景區(qū)域，閾值的選取原則是：（1）盡可能的多保存圖像信息；（2）盡可能的減少噪聲。本文將討論基于方向場的二值化處理。采集到的指紋圖像一般都有比較清晰的方向場，方向場估計得準確與否直接決定了圖像二值化算法的效果。我們先對分割后的圖像進行了平均濾波，然后對圖像的每一個像素，為確定在該像素處的脊線方向，在以該像素為中心的9*9窗口內，分別計算8個