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指纹识别毕业设计论文.doc

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.15M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第1章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 指纹识别技术
    1.3本论文的内容及安排
    第2章 指纹图像的分割
    2.1 指纹图像分割概述
    2.2 均值方差法
    2.3 仿真结果和结论
    第3章 指纹图像的细化
    3.1 指纹图像细化的预处理
    3.2 指纹图像细化方法计算
    3.3 仿真结果和结论
    第4章指纹图像的特征提取
    4.1 指纹特征提取概述
    4.2 指纹特征提取和去伪特征
    4.3 仿真结果和结论
    第5章指纹图像的匹配
    5.1 指纹图像匹配方法
    5.2本论文匹配方法介绍
    第6章总结和展望
    摘 要 随着信息时代的发展, 自动指纹识别技术已经广泛地应用于公安、海关、银行、 网络安全等需要进行身份识别领域。本文概述了自动指纹识别系统的研究现状和指纹 识别系统的算法流程，并在此基础上重点研究了指纹图像的分割算法和指纹图像细化 算法。 删除[Administrator]: 浙 江 理 工 大 学 毕业论文(设计)诚信声明 首先，本文系统介绍了指纹识别的研究意义及现状，并对指纹识别原理及实现过 程做了系统介绍。 其次，针对在指纹采集过程中存在着大量的低质量指纹图像，影响指纹识别系统 我谨在此保证：本人所写的毕业论文(设计)，凡引用他人的 研究成果均已在参考文献或注释中列出。论文(设计)主体均 由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表 的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人 的识别率的问题，本文对指纹图像的分割等预处理作了较为深入的研究，采用了均值 愿意承担相应的责任。 方差的指纹图像分割算法，仿真结果表明，该方法有效地改善了指纹图像的质量。 此外，对指纹图像的细化作了深入的研究，使用的细化模板虽然数量较多，计算 时间比较长，但对于像素的处理很到位，使得毛刺比较少，保持原图像的基本结构特 性，还最大地保留了细节特征。仿真结果表明。。。 最后，研究了指纹识别过程中特征的提取方法，针对细节点提取过程中存在伪特 征点的问题，本文采用了一种消除伪特征点的算法。仿真结果表明，这种算法可以有 效的去除伪特征点。 声明人(签名)： 年 月 日 删除[zyf]: 验证 ，给出了关键步骤的具体算法，并且进行了编程 关键词：指纹识别；均值方差；指纹细化；特征提取 删除[zyf]: 提出 删除[zyf]: 计算得到的方差几乎接近于 0 就认为是背景，对于方差不 该算法通过计算每一小块的均值和方差，然后将 为零的区域在进行阈值分割算法 删除[zyf]: 的 删除[zyf]: 可以有很大的改进。 当然，鉴于此法速度慢，仍存在毛刺的缺点，还 删除[zyf]: 提出 删除[Administrator]:
    ABSTRACT With the developments of the information age, automated fingerprint identification technology has been widely used in public security, customs, banking. This article outlines both the study status and algorithm process of a Automated Fingerprint Recognition System, and on this basis, focuses on the segmentation of fingerprint image and fingerprint image thinning algorithm to do the study. First, the paper describes the research significance of fingerprint recognition and its status. Fingerprint recognition theory and the key steps in the algorithm are introduced in this part .They are also used for programming verification. Secondly, in the fingerprint collection process, there are existences of a large number of low-quality fingerprint images, affecting the identification rate of fingerprint recognition system problems. The paper focuses on fingerprint image segmentation which belongs to pre-research makes a more thorough study, putting forward a fingerprint image segmentation algorithm by used the mean and variance of the image. Calculating the mean and variance of each piece, and then if this result is almost close to 0 that it is regarded as the background. The area variance is not zero will use threshold segmentation algorithm. In addition, the fingerprint image thinning is studied deeply, although the number of templates to use is a lot, calculation time is longer, the deal is in place for the pixels, making relatively few glitches and maintain the basic structural characteristics of the original image, retaining the details of the biggest features too. Of course, given the slow speed of this method, there are still shortcomings of burr can be used for making a great improvement. Finally, the feature extraction method in the fingerprint recognition process is studied. Focus on feature extraction methods for extraction of minutiae feature points exist in pseudo-problem, we propose a pseudo-feature points to eliminate the algorithm. Simulation results show that the algorithm can effectively remove pseudo feature points. Keywords: fingerprint recognition; mean and variance; fingerprint refinement; feature extraction 2
    目 录 摘 要 Abstract 第 1 章 绪论………………………………………………………………………………1 1. 1 研 究 的 意 义 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 1.2 指 纹 识 别 技 术 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …1 1.2.1 指纹识别技术发展现状…………………………………………………………2 1.2.2 指纹识别技术特点……………………………………………………………3 1.3 本 论 文 的 工 作 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …4 第 2 章 指 纹 图 像 的 分 割 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5 2.1 指 纹 图 像 分 割 概 述……………………………………………………………5 2 . 2 均 值 方 差 法 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6 2.3 仿 真 结 果 与 结 论 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …7 第 3 章 指 纹 图 像 的 细 化 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 9 3.1 指纹图像细化的预处理……………………………………………………………9 3.2 指纹图像细化方法介绍……………………………………………………………9 3.3 仿 真 结 果 与 结 论 … … …… … … …… … … … …… … … … …… … … …… …11 第 4 章 指 纹图 像的 特 征提 取 … …… …… …… … …… …… … …… … …… …13 4.1 指纹图像特征提取概述……………………………………………………………13 4.2 特征提取和去伪特征……………………………………………………………14 4.3 仿 真 实 验 与 结 论 … …… … …… … …… … …… … …… … … …… … …… …15 第 5 章 指 纹 图 像 的 匹 配 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 6 5.1 指纹 图像 匹配 方法……………………………………………………………16 5.2 本论文匹配方法介绍……………………………………………………………17 第 6 章 总 结 和 展 望 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 0 参 考 文 献 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 1 致 谢 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 I
    附 录 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 3 II
    浙江理工大学信息电子学院本科毕业论文(设计) 第 1 章 绪论 1.1 研究的背景及意义 科学技术的迅猛发展为人类的生产生活带来了极大的便利，大大地推动了现在社 会的进步和发展。在网络化时代的今天，我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开 机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登陆密码等等；并配备了各种钥匙，如门锁钥匙， 汽车钥匙，保险柜钥匙等。这些都是传统的安全系统所采用的方式，随着社会的发展， 其安全性越来越脆弱。而我们的生活随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定。 指纹特征是人终生不变的特征之一，而且不同人的指纹特征相同的可能性几乎为 零。人体指纹含有天然的密码信息，其具有作为密码信息必须具备的三个重要性质： ①广泛性，指每一个正常人都有指纹。 ②唯一性， 指每一个人的指纹都不同。 ③终生不变性， 指非意外事故指纹终身不变。 因此，指纹识别技术，作为一种可靠的生物识别技术[1]，受到了人们的重视。尽 管人们已经对自动指纹识别技术作了深入广泛的研究，指纹识别技术也获得了不少应 用，但是指纹识别的应用在目前并没有获得普及，这主要是因为指纹识别在识别准确 性和识别速度方面还远远不能满足很多实际应用的要求。 这就要求研究指纹识别环节中若干问题，这对于问题的解决很有意义。 1.2 指纹识别技术 相对于其它生物识别认证技术而言，自动指纹识别是一种更为理想的身份确认技 术，因为指纹相对于其它几种生物特征具有以下一些独特的性质： (1)互异性；世界上两个指纹完全相同的概率小于 10-9，几乎为零。 (2)不变性；人的指纹特征不随年龄的增长和胖瘦或其他情况的改变而改变。 (3)具有和主体永不分离性；这样对主体身份的识别更具真实性。 (4)指纹的使用比起其它证卡来说更快捷、安全准确、无干扰，可实现快速登录 注册。 (5)一个人的十指指纹皆不相同，这样可以方便地利用多个指纹构成多重口令， 1
    指纹识别中若干关键问题研究 提高系统的安全性。 (6)指纹识别中使用的模板并非最初的指纹图，而是由指纹图中提取的关键特征， 这样使系统对模板库的存储量较小。另外，对输入的指纹图提取关键特征后，可以大 大减少网络传输的负担，便于实现异地确认，支持计算机的网络功能。 1.2.1 指纹识别技术发展现状 指纹识别算法的研究方向主要分为：基于图像的识别算法和基于特征的识别算 法。 基于图像的识别算法认为，指纹图像的频域和空域信息可以用来唯一表示并识别 不同的指纹[2]。它是一种使用全局信息进行识别的方法，例如使用指纹图像的 Fourier 频谱来表示和识别指纹。这类算法的问题在于图像特征难以定义和匹配，因此算法的 拒识率和误识率较高。 基于特征的指纹识别算法是找到并比对指纹的特征[3]。指纹特征的复杂度足以提 供用于鉴别的足够特征。目前大多数的自动指纹识别系统使用的都是这类算法。指纹 特征多种多样，有特征点、奇异点、域方向图、脊线数目，甚至脊线线型等。对应的 匹配方法可以分为：基于点模式的匹配，基于脊线的匹配，基于纹理的匹配以及多种 细节特征混合的匹配方法。 大多数基于特征的识别算法专注于脊线上的末梢点和分叉点，该方法根据各个特 征点的位置和方向来表示和区分指纹，从而使指纹识别问题转化为判断两个特征点集 间的最大相似度(最大重合度)的问题。提取该细节特征有多种方法：基于灰度指纹图 像直接提取，基于二值图像的特征提取，基于细化图像的特征提取。 目前许多公司和研究视梅在指纹识别技术领域都取得了突破性的进展，推出许多 指纹识别与传统 IT 技术完美结合的应用产品，这些产品已经被越来越多的用户所认 可。中科院自动化所智能生物信怠系统研究组和北京数字指通软件技术有限公司对自 动指纹识别技术进行了长期的理论研究和应用系统开发，指纹图像的识别准确率和识 别速度已达到国际先进水平。另外，一些公司和机构结合社会应用的实际需求，开发 了各种类型的具有独立知识产权的嵌入式指纹识别模块、指纹应用系统软件等，用户 反映良好。指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的领域，丽在商务移动办公领域 颇其建树的富圭通、三星及 lBM 等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹 识别系统[4]。 与国外相比，我国在自动指纹识别技术的研究水平上还存在一定的差距。主要表 2
    浙江理工大学信息电子学院本科毕业论文(设计) 现在：(1)指纹录入设备的质量还不太过关：(2)自动指纹识别算法研究水平还有待提 高，在应用上的表现为产品适应性和易用性较差，对干、湿一些的指纹往往不能正确 区别，对指纹录入时的旋转、平移比较敏感。 1.2.2 指纹识别技术特点 指纹特征是人终生不变的特征之一，而且不同人的指纹特征相同的可能性几乎为 零。人体指纹含有天然的密码信息，其具有作为密码信息必须具备的三个重要性质： ①广泛性，指每一个正常的人都有指纹。 ②唯一性，指每一个人的指纹都不同。指纹的细节由细微纹点和纹线的起点、终 点、分叉等组成。正是这些无穷无尽的细节特征组合构成了指纹的唯一性．事实上， 甚至包括双胞胎，世界上两个指纹相同的概率小于 1／109，几乎为零，这就构成了 指纹的第一大特点。 ③终生不变性，指纹终身不变即指纹的图案永远不会改变，从人的出现到死后的 分解为止(除非指纹受到伤害)。 ④指纹与主体的不可分离性：即指纹不存在丢失、遗忘、被窃取的可能。 指纹的使用比起其它证卡来说更快捷、安全、准确、无干扰，可实现快速登录注 册，系统兼容性好，也就是说可以独立或者通过联网构成系统并且很容易并入各类证 卡和定义识别系统中。因此，指纹识别技术的应用范围极广。 在实际应用中，有相当一部分要处理的指纹图像的质量是比较差的。指纹识别系 统主要包括 4 部分：指纹图像采集，指纹图像预处理，指纹特征提取和指纹特征匹配 [5]。论文涉及指纹的图像分割、细化和匹配。就现有文献和产品来看，对低质量的指 纹图像的处理效果还远不能令人满意。要想使设计的细节特征提取算法能够对低质量 指纹图像也能可靠工作，目前看来还是一件难度很大的事情。对于质量很差的图像， 如果不经过特殊的增强处理，是很难正确地进行特征提取的。 指纹匹配算法的性能主要决定于所提取到的特征点的数目、位置和相互关系的可 靠性。要想设计一个对较多真正特征点缺失、较多伪特征点出现和较大形变均不敏感 的指纹匹配算法，也是一件十分困难的事。 计算复杂性是自动指纹识别技术中一个重要的研究课题。实际应用要求最好自动 指纹识别系统能对识别任务实时做出响应，而让指纹匹配算法同时达到高速度和高准 确率也是一个难题。 3
    指纹识别中若干关键问题研究 1.3 本论文的内容及安排 删除[zyf]: 工作 本文以研究指纹识别中指纹图像分割、细化、特征提取、匹配等若干问题为研究 主体，针对指纹识别技术中分割、细化和匹配进行了仿真和修正。其中分割部分采用 了方差均值的方法，细化选取了一种伪特征较少的模板，匹配时以分叉点和端点信息 进行匹配。具体的章节和各章的内容安排如下： 第一章：在介绍本论文的研究意义，在指纹识别技术的现状和特点的基础上，确 定了本文所做的主要工作。 第二章：为后续的研究工作奠定基础，本章介绍了均值方差的基础知识和基本理 论以及仿真中具体的分割运用算法。 第三章：介绍了指纹图像细化的方法并仿真得到结果。 第四章：主要介绍了指纹图像细化后的特征提取，需要哪些特征，去除哪些伪特 征，以方便和正确地进行匹配工作。 第五章：介绍了指纹图像匹配的概念、匹配问题的困难所在和常用方法，给出了 一种修改基础上验证用的匹配方法。 第六章：总结本文所取得的一些研究成果，并对课题发展进行了展望。 4
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