指紋識(shí)別技術(shù)課件

指紋識(shí)別技術(shù)

小組成員：李英俊、葉建華、羅涯、文凱Logo指紋識(shí)別技術(shù)

小組成員：李英俊、葉建華、羅涯、文凱Logo101

指紋識(shí)別緒論目錄02指紋識(shí)別的基本原理01

指紋識(shí)別緒論目錄02指紋識(shí)別的基本原理2指紋識(shí)別概述21世紀(jì)是信息化時(shí)代，在這個(gè)特殊的時(shí)代，我們的生活中電子設(shè)備越來越多，比如，筆記本電腦，ATM取款機(jī)，考勤系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)和各種智能卡，網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)上銀行，人人網(wǎng)賬號(hào)等，都需要驗(yàn)證身份。對(duì)個(gè)人身份識(shí)別技術(shù)的要求不斷提高，如果沒有安全可靠和快捷的身份識(shí)別技術(shù)，電子商務(wù)、網(wǎng)上購(gòu)物等就存在重大隱患。目前許多身份驗(yàn)證系統(tǒng)都采用“用戶名+密碼”的方式來進(jìn)行用戶訪問控制，但此方法存在諸多隱患，比如密碼被竊取、破解或遺忘。因此我們?cè)谂c機(jī)器交互時(shí)急需一種準(zhǔn)確、安全快捷的識(shí)別技術(shù)來取代現(xiàn)有的身份驗(yàn)證。指紋識(shí)別概述21世紀(jì)是信息化時(shí)代，在這個(gè)特殊的時(shí)代，我們的生3目前有很多的生物測(cè)定技術(shù)可用于身份認(rèn)證，包括虹膜識(shí)別技術(shù)、視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù)、面部識(shí)別、簽名識(shí)別、聲音識(shí)別技術(shù)、指紋識(shí)別等，具有安全、可靠的特點(diǎn)，其中自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)是目前研究最多、最有應(yīng)用前景的生物識(shí)別系統(tǒng)。指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，指紋因具有終生不變性及穩(wěn)定性,而且不同人指紋相同的概率幾乎為零,因此指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于案例分析、商業(yè)活動(dòng)中的身份鑒別等領(lǐng)域。指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展得益于現(xiàn)代電子集成制造技術(shù)的進(jìn)步和快速可靠的算法的研究。目前有很多的生物測(cè)定技術(shù)可用于身份認(rèn)證，包括虹膜識(shí)別技術(shù)、視4研究背景及意義因?yàn)槿说囊恍┨厥獾纳锾卣鳎藗儼焉矸菡J(rèn)證技術(shù)的目光轉(zhuǎn)向了生物特征的識(shí)別技術(shù)。生物識(shí)別技術(shù)是利用人體生物特征進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù)，它主要有指紋、手形、臉形、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、簽名、掌紋、和臉部熱譜圖等，在生物識(shí)別技術(shù)中指紋識(shí)別技術(shù)是目前相對(duì)成熟的一種。對(duì)生物識(shí)別(指紋識(shí)別)技術(shù)來說，被廣泛應(yīng)用意味著它能在影響億萬人的日常生活的各個(gè)地方使用。通過取代個(gè)人識(shí)別碼和口令，生物識(shí)別（指紋識(shí)別）技術(shù)可以阻止非授權(quán)的

“訪問”，可以防止盜用ATM、蜂窩電話、智能卡、桌面PC、工作站及其計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；在通過電話、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的金融交易時(shí)進(jìn)行身份認(rèn)證；在建筑物或工作場(chǎng)所生物識(shí)別技術(shù)（指紋識(shí)別）可以取代鑰匙、證件、圖章等。生物識(shí)別(指紋識(shí)別)技術(shù)的飛速發(fā)展及其廣泛應(yīng)用將開創(chuàng)個(gè)人身份鑒別的新時(shí)代。研究背景及意義因?yàn)槿说囊恍┨厥獾纳锾卣?，人們把身份認(rèn)證技術(shù)5指紋解鎖的應(yīng)用指紋解鎖的應(yīng)用6近幾年來，指紋鎖的功能越來越豐富，吸引越來越多的人去了解，而指紋鎖行業(yè)也完成了技術(shù)、資本、渠道和品牌的積累。指紋鎖成了越來越多人的安防產(chǎn)品選擇對(duì)象，指紋鎖行業(yè)的眾多品牌也紛紛發(fā)力，借助各種渠道和媒介進(jìn)行營(yíng)銷推廣，搶占樓盤，深入小區(qū)。在民用市場(chǎng)，指紋鎖已經(jīng)進(jìn)入普及階段，無論是各類住宅、公寓，企事業(yè)單位，還是特殊機(jī)構(gòu)，都能發(fā)現(xiàn)指紋鎖的身影。近幾年來，指紋鎖的功能越來越豐富，吸引越來越多的人去了解，而7目前，指紋識(shí)別主要應(yīng)用在考勤、門禁、保險(xiǎn)箱柜等領(lǐng)域，相信，隨著指紋識(shí)別技術(shù)的完善，還會(huì)廣泛的應(yīng)用在身份證，機(jī)動(dòng)車，家居等更多的領(lǐng)域。指紋識(shí)別技術(shù)除了應(yīng)用在傳統(tǒng)的“警用領(lǐng)域”，現(xiàn)在被越來越多的應(yīng)用到了民用領(lǐng)域。由于指紋識(shí)別的應(yīng)用成本很高，以及它對(duì)運(yùn)行環(huán)境也有著的特殊的要求，所以指紋識(shí)別的應(yīng)用在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)主要限于刑偵領(lǐng)域，又稱警用領(lǐng)域。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體傳感器的出現(xiàn)，指紋識(shí)別系統(tǒng)的價(jià)格也不斷下降，使得過去高高在上的指紋識(shí)別技術(shù)，終于走入了市場(chǎng)廣大的普通民用領(lǐng)域，走進(jìn)了普通百姓家。

目前，指紋識(shí)別主要應(yīng)用在考勤、門禁、保險(xiǎn)箱柜等領(lǐng)域，相信，隨801iPhone6指紋識(shí)別驚艷指紋解鎖的應(yīng)用02考勤機(jī)指紋識(shí)別靈敏03門禁指紋識(shí)別應(yīng)用廣泛01iPhone6指紋識(shí)別驚艷指紋解鎖的應(yīng)用02考勤機(jī)指紋識(shí)91.iPhone6指紋識(shí)別驚艷

北京時(shí)間9月10日，蘋果秋季發(fā)布會(huì)正式拉開帷幕，全新手機(jī)iPhone6正式亮相。

iPhone6與iPhone6Plus均搭載指紋識(shí)別功能+NFC功能，我們可以通過蘋果的快捷支付進(jìn)行信用卡交易，據(jù)庫克表示，每天美國(guó)都會(huì)有200萬美元的信用卡交易量，可見信用卡市場(chǎng)是多么龐大。蘋果創(chuàng)造了一種全新的支付方式，叫做applepay，用戶僅需要通過NFC功能就能輕松用手機(jī)刷卡。1.iPhone6指紋識(shí)別驚艷北京時(shí)間9月10日，蘋102.考勤機(jī)指紋識(shí)別靈敏

指紋考勤機(jī)用來記錄員工上下班時(shí)間，它基于指紋識(shí)別技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，事先將員工的指紋注冊(cè)到指紋考勤機(jī)中，一人可以注冊(cè)多枚指紋。當(dāng)員工按指紋時(shí)，指紋考勤機(jī)在所注冊(cè)的指紋庫中尋找相似度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的指紋進(jìn)行驗(yàn)證。

2.考勤機(jī)指紋識(shí)別靈敏指紋考勤機(jī)用來記錄員工上下班時(shí)11

指紋考勤機(jī)相對(duì)于感應(yīng)卡考勤機(jī)的最大好處就是可以避免代打卡，不用購(gòu)買卡片。經(jīng)過多年的發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)比較穩(wěn)定，使用面越來越廣。普羅巴克指紋考勤機(jī)，款式新穎，簡(jiǎn)潔大方；采用業(yè)界領(lǐng)先指紋識(shí)別算法，0.8秒實(shí)現(xiàn)識(shí)別，性能穩(wěn)定，功能強(qiáng)大。指紋考勤機(jī)相對(duì)于感應(yīng)卡考勤機(jī)的最大好處就是可以避123.門禁指紋識(shí)別應(yīng)用廣泛

門禁管理是現(xiàn)代安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)門禁系統(tǒng)的安全性、先進(jìn)性和穩(wěn)定性要求的提高，迫切需要一種高性能的門禁系統(tǒng)，現(xiàn)在比較常用的門禁系統(tǒng)主要有生物識(shí)別（指紋、掌形、虹膜等）和以射頻卡系統(tǒng)為代表的系統(tǒng)。3.門禁指紋識(shí)別應(yīng)用廣泛門禁管理是現(xiàn)代安全防范13

指紋門禁識(shí)別是生物識(shí)別的又一新型代表作。除了倉庫大門可采用指紋識(shí)別外，公寓及辦公樓門禁系統(tǒng)也可以采用指紋識(shí)別技術(shù)。對(duì)于賓館來說，為客人記錄指紋信息，減少門卡的投資及使用，降低開發(fā)成本。在住房期限內(nèi)不需要擔(dān)心室內(nèi)安全。指紋門禁識(shí)別是生物識(shí)別的又一新型代表作。除了倉14日常生活中，傳統(tǒng)的門鎖都是使用機(jī)械鑰匙開門的，但是機(jī)械鑰匙會(huì)經(jīng)常忘記帶，或者丟失，甚至被別有用心的不法分子拷貝，于是丟了鑰匙不得不換鎖。

指紋鎖相對(duì)于機(jī)械鎖、感應(yīng)鎖、密碼鎖而言是科技含量最高的鎖，普羅巴克A308高端的指紋鎖將“指紋、密碼、磁卡、機(jī)械鑰匙”四種開啟技術(shù)集于一身，因此，指紋鎖防盜性，安全性更好，能適用于標(biāo)準(zhǔn)防盜門、木門、鐵門和桐門上。這類鎖能將防盜門的帶天地鎖系統(tǒng)自動(dòng)或半自動(dòng)的聯(lián)結(jié)起來，不影響原有防盜門的性能。日常生活中，傳統(tǒng)的門鎖都是使用機(jī)械鑰匙開門的，但是機(jī)械鑰匙1501指紋圖像預(yù)處理基本原理0203特征點(diǎn)匹配特征點(diǎn)提取01指紋圖像預(yù)處理基本原理0203特征點(diǎn)匹配特征點(diǎn)提取161.1.圖像規(guī)格化

受采集設(shè)備參數(shù)和環(huán)境的影響，采集到的指紋圖像可能總體對(duì)比度較差。圖像歸一化的作用就是使所有指紋圖像具有相同的灰度均值和方差，從而將每一幅圖像的灰度調(diào)整到統(tǒng)一的范圍，方便后續(xù)處理。1．指紋圖像預(yù)處理

1.1.圖像規(guī)格化17

（2）指定期望經(jīng)過處理后的圖像均值和方差，計(jì)算歸一化后的圖像GLOREMIPSUMDOLOR

1．指紋圖像預(yù)處理

（1）先計(jì)算圖像的平均值和方差（2）指定期望經(jīng)過處理后的圖像均值和方差，計(jì)算歸一化18原始指紋圖像規(guī)格化處理后的指紋圖像

1．指紋圖像預(yù)處理

原始指紋圖像191.2.圖像的分割指紋圖像通常包括紋線區(qū)域和周邊的無用區(qū)域。如果保留這些無用區(qū)域會(huì)使余度增加。為此要先將其從待處理區(qū)域中去除。本文采取對(duì)各像素鄰域特征進(jìn)行分析，然后分割圖像算法。把圖像分成T*T的非重疊塊，計(jì)算每一塊的灰度均值M和方差Var，通過下列條件區(qū)分前景與背景：（1）如果M<=M1且Var<Var1，則認(rèn)為背景（2）如果M>M1且Var>=Var1，則認(rèn)為前景，否則待定；（3）對(duì)所有分塊劃分完畢后，在對(duì)待定塊進(jìn)行判決。如果在8鄰域中，背景景小于等于4則認(rèn)為是前景，否則是背景

1．指紋圖像預(yù)處理

1.2.圖像的分割指紋圖像通常包括紋線區(qū)20

1．指紋圖像預(yù)處理

分割處理后的圖形1．指紋圖像預(yù)處理分割處理后的圖形21一般的指紋圖像都有比較清晰的方向場(chǎng)，方向場(chǎng)估計(jì)得準(zhǔn)確性直接決定了圖像增強(qiáng)算法的效果。為估計(jì)方向場(chǎng)，我們把指紋脊線的走向分為如下8個(gè)方向，如下圖：>

1．指紋圖像預(yù)處理

1.3.圖像的二值化一般的指紋圖像都有比較清晰的方向場(chǎng)，方向場(chǎng)估計(jì)22

我們先對(duì)分割后的圖像進(jìn)行了平均濾波，然后對(duì)圖像的每一個(gè)像素，為確定在該像素出的脊線方向，在以該像素為中心的9*9窗口內(nèi)，分別計(jì)算8個(gè)方向上的經(jīng)過處理后的灰度值，即將圖5中標(biāo)了i（=0,1,…7分別代表8個(gè)方向）的位置的像素灰度值去他們中summax和最summin，若滿足(summax+summin+4*I(x,y))>(3*summ/8),則該像素點(diǎn)的脊線方向?yàn)閟ummax,否則為summin.

確定完方向后就根據(jù)該向場(chǎng)對(duì)圖像進(jìn)行二值化。>

1．指紋圖像預(yù)處理

>1．指紋圖像預(yù)處23在當(dāng)前的指紋采集條件下，不可避免的會(huì)受到環(huán)境，皮膚上的油脂、水分、污漬的影響，使采集到的指紋圖像出現(xiàn)紋線粘連、紋線斷裂等缺陷，對(duì)后續(xù)的指紋特征提取帶來很大困難。所以我們必須對(duì)指紋圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，例如分離粘連的紋線，連接斷裂的紋線，平滑紋線的邊緣等，以保證指紋特征提取的可靠性。

實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行去除空洞和毛刺的處理。>

1．指紋圖像預(yù)處理

1.4.圖像的增強(qiáng)在當(dāng)前的指紋采集條件下，不可避免的會(huì)受到環(huán)境，24二值化后的紋線仍然具有一定的寬度，因?yàn)橹讣y識(shí)別只與紋線的走向有關(guān)，所以需要對(duì)二值圖像進(jìn)行細(xì)化，以減少冗余信息，突出紋線的有效特征，便于后續(xù)的特征提取。>

1．指紋圖像預(yù)處理

1.5.圖像的細(xì)化二值化后的紋線仍然具有一定的寬度，因?yàn)橹讣y識(shí)別252.1

找出所有的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)

因?yàn)樘卣鼽c(diǎn)必然是從端點(diǎn)和交叉點(diǎn)里找出，所以在得到細(xì)化的圖像后，我們首先要找出所有的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)。

2．特征點(diǎn)提取

2.1

找出所有的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)26

將一個(gè)點(diǎn)的8個(gè)鄰域依次兩兩相減并取絕對(duì)值，并將所有結(jié)果相加，從細(xì)化圖像的特征來說，和為2時(shí)為端點(diǎn)，和為6時(shí)為交叉點(diǎn)。

2.1

2.1

找出所有的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)叉點(diǎn)2.1

2.1

找出所有的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)叉點(diǎn)272.2

紋線光滑處理

在指紋圖像預(yù)處理中，已經(jīng)對(duì)指紋圖像進(jìn)行過去除毛刺和空洞的處理。這里進(jìn)一步對(duì)細(xì)化后的圖像進(jìn)行光滑處理。基本原理為：找到每個(gè)端點(diǎn)，使其沿著紋線的方向移動(dòng)5個(gè)像素，如果在5個(gè)像素之內(nèi)遇到交叉點(diǎn)，則認(rèn)為此端點(diǎn)為毛刺，去除此點(diǎn)。

2．特征點(diǎn)提取

2.2

紋線光滑處理28

紋線光滑處理

指紋識(shí)別技術(shù)ppt課件293.3去除圖像邊緣的端點(diǎn)

可以看出，在指紋圖像的邊緣，由于采集儀器的關(guān)系，不可避免的多出很多端點(diǎn)，一方面增加了后續(xù)工作量，另一方面還可能產(chǎn)生錯(cuò)誤，所以有必要將這些邊緣的端點(diǎn)去除。

2．特征點(diǎn)提取

3.3去除圖像邊緣的端點(diǎn)303.4

找出特征點(diǎn)

1

.

single_point函數(shù)經(jīng)過光滑處理和去除邊緣端點(diǎn)后進(jìn)一步減少了端點(diǎn)和交叉點(diǎn)的個(gè)數(shù)。下面就要找出一些獨(dú)特的端點(diǎn)來作為特征點(diǎn)。在一幅細(xì)化的指紋圖上，如果一個(gè)端點(diǎn)的周圍半徑為r個(gè)像素的圓內(nèi)沒有任何端點(diǎn)或交叉點(diǎn)，那么隨著r的逐漸變大，這樣的點(diǎn)會(huì)越來越少，也就越來越獨(dú)特。

2．特征點(diǎn)提取

3.4

找出特征點(diǎn)1

.

single_point312

.

walk函數(shù)

在此，我們還定義了一個(gè)walk函數(shù)，用于進(jìn)一步找出特征點(diǎn)，它的作用是判斷離某一端點(diǎn)num距離是否有另一端點(diǎn)。2

.

walk函數(shù)

323.

last1函數(shù)

綜合以上兩個(gè)找特征點(diǎn)的函數(shù)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)新的last1函數(shù)。通過執(zhí)行[pxy3,error2]=last1(thin,r,txy,num)可以找出周圍半徑為r個(gè)像素的圓內(nèi)沒有任何端點(diǎn)或交叉點(diǎn)，并且沿紋線走num個(gè)像素內(nèi)沒有另一個(gè)端點(diǎn)或交叉點(diǎn)的端點(diǎn)。其中紅色的端