指纹识别技术研究封举富

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指纹识别技术研究

褚玉山

（辽宁省抚顺市解放路人防设施管理处，辽宁抚顺113000）

摘要 指纹识别技术是目前安防领域的研究热点，设计开发了嵌入式指纹采集系统，以数字信号处理器为核心，采用固态指纹传感器采集指

纹图像.提出了系统的整体设计思想，设计了DSP与指纹传感器的硬件接口方式，实现了指纹传感器的初始化及指纹图像采集的软件设计.通过实

验，该系统可以实现指纹图像的高速采集，采集到的图像可以满足图像算法的需要.

关键词 指纹识别；数字信号处理器；指纹传感器；图像采集

引言

生物特征识别基于计算机和模式识别技术利用人体固有的可以检测的生理特征和行为特征进行个人身份鉴定，是当前信息安全领域

的研究热点，而指纹识别以其使用方便，识别准确率高，速度快等优点，在当今社会的诸多领域都有着非常广泛的应用.设计了以数字信号处理器和固态指纹传感器为核心的指纹采集系统，实现了指纹信息的高速获取.

1指纹识别技术简介

指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线.纹线有规律的排列形成不同的纹型.纹线的起点,终点,结合点和分叉点，称

[1]

为指纹的细节特征点.指纹识别是目前国际公认的应用最广,造价最低,易用性最高的身份认证技术.

滨江学院

本科生毕业论文(设计)

题目基于ZFM-206的指纹识别系统

学生姓名史家甄

学号 20122305925

系 别 电子工程系

专业 电子信息工程

指导教师 徐伟

二Ｏ一六 年五月二十五日

1

目 录

1 绪论 ....................................................... 5

1.1 指纹识别的发展前景 ........................................................ 5

1.2 指纹识别中的基本概念 ...................................................... 5 1.3 课题内容与意义............................................................ 6 1.4 系统的主要功能............................................................ 6

2 系统硬件设计 .....................................

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本科生毕业论文(设计)

题目基于ZFM-206的指纹识别系统

学生姓名史家甄

学号 20122305925

系 别 电子工程系

专业 电子信息工程

指导教师 徐伟

二Ｏ一六 年五月二十五日

1

目 录

1 绪论 ....................................................... 5

1.1 指纹识别的发展前景 ........................................................ 5

1.2 指纹识别中的基本概念 ...................................................... 5 1.3 课题内容与意义............................................................ 6 1.4 系统的主要功能............................................................ 6

2 系统硬件设计 .....................................

指纹识别研究

指纹识别技术研究

个人的指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的手指指纹。

每个人的指纹是相当固定的，不会随着人的年龄的增长或身体健康程度的变化而变化，但是人的声音等却存在较大变化的可能。

3)指纹样本便于获取，易于开发识别系统，实用性强。目前已有标准的指纹样本库，方便了识别系统的软件开发；另外，识别系统中完成指纹采样功能的硬件部分也较易实现。而对视网膜则难于采样，也无标准的视网膜样本库供系统软件开发使用，这就导致视网膜识别系统难以开发，可行性较低。

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，提高系统的安全性。

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。

近些年来，电子信息技术的飞速发展，特别是传感技术、电子信号处理技术、计算机数据管理技术、计算机网络技术的飞速发展，为指纹识别技术的成型提供了强大的硬件支持。与此同时，图形图像处理学、人工智能学、软件工程学等新兴学科的蓬勃发展也为指纹识别技术的进步提供了强有力的软件支持。指纹识别的发展中，也存在

指纹识别研究

指纹识别技术研究

个人的指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的手指指纹。

每个人的指纹是相当固定的，不会随着人的年龄的增长或身体健康程度的变化而变化，但是人的声音等却存在较大变化的可能。

3)指纹样本便于获取，易于开发识别系统，实用性强。目前已有标准的指纹样本库，方便了识别系统的软件开发；另外，识别系统中完成指纹采样功能的硬件部分也较易实现。而对视网膜则难于采样，也无标准的视网膜样本库供系统软件开发使用，这就导致视网膜识别系统难以开发，可行性较低。

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，提高系统的安全性。

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。

近些年来，电子信息技术的飞速发展，特别是传感技术、电子信号处理技术、计算机数据管理技术、计算机网络技术的飞速发展，为指纹识别技术的成型提供了强大的硬件支持。与此同时，图形图像处理学、人工智能学、软件工程学等新兴学科的蓬勃发展也为指纹识别技术的进步提供了强有力的软件支持。指纹识别的发展中，也存在

1． 关于指纹识别

研究和经验表明，人的指纹、掌纹、人脸、声纹、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征，基于这些特征，人们发展了指纹识别、面部识别、声纹识别等多种生物识别技术，其中指纹识别技术更是生物识别技术的热点。

指纹识别也属于模式识别范畴，都可以用来判别人的身份，与其他生物识别相比指纹识别有以下几个方面的优点：

? 指纹识别的平均准确率高 ? 指纹采集设备成本较低 ? 使用者的接受程度高

? 能够适应的应用场合更加广泛 ? 产业化程度高

指纹识别系统几乎适用于所有需要进行安全性防范的场合，遍及诸多领域，在包括金融证券、IT、安防、公安、医疗、福利等行业的许多应用系统中都具有广阔的应用前景。 2． 指纹识别的原理和一般方法 指纹识别系统主要有以下几个环节：指纹图像采集、指纹图像预处理、特征提取、指纹特征匹配，指纹识别流程图如下：

指纹一般通过指纹采集器来提取，目前常用的指纹采集设备有三种：光学式、硅芯片式和超声波式指纹采集器。 在指纹识别系统中，指纹图像的预处理是正确的进行特征提取、匹配等操作的基础。预处理的目的就是利用信号处理技术去除图像中的各种噪声干扰，把它变成一副清晰的指纹图像，恢复指纹脊线结构，以便可靠提取正

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题目基于ZFM-206的指纹识别系统

学生姓名史家甄

学号 20122305925

系 别 电子工程系

专业 电子信息工程

指导教师 徐伟

二Ｏ一六 年五月二十五日

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目 录

1 绪论 ....................................................... 5

1.1 指纹识别的发展前景 ........................................................ 5

1.2 指纹识别中的基本概念 ...................................................... 5 1.3 课题内容与意义............................................................ 6 1.4 系统的主要功能............................................................ 6

2 系统硬件设计 .....................................

function fpextractdemo(action, varargin) %

FPEXTRACTDEMO 指纹特征提取演示程序

% Modified by PRTsinghua@hotmail.com %

% 输入图像必须是256×256的灰度图 % 8-bit灰度级的图像 @ 500 dpi.

% 如果这些条件不满足，一些函数中的参数必须做相应的改变 % % % 选项：

% - Centralize: 二值化图像，计算中心点 % - Crop: 图像修剪 % - Sectorize: 可视化扇形 % - Normalize: 归一化输入图像 % - Gabor filters: 可视化Gabor滤波器

% - Convolute: 计算输入图像和Gabor滤波器的convolution % - Features: 特征可视化

% - FingerCode: 在数据库中加入该指纹 % - Check: 指纹匹配 % %

% 指纹识别中一个至关重要的步骤就是中心点的确定。如

指纹识别系统

1.1 指纹识别系统原理

指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对 指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。

指纹采集指纹库生成指纹图像预处理（极值滤波）（一次平滑）（锐化）（二次平滑）二值化细化提取特征点指纹匹配输出结果

图1-1

1.2 指纹采集与指纹图像处理方法

目前，主要的指纹采集方法有两种： 一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也

五邑大学本科毕业设计

摘 要

随着生物识别技术的不断发展，人们发现每个人的指纹具有唯一性和不变性。因此指纹识别技术逐步发展为一种新的身份识别方式，并且凭借其良好的安全可靠性，大有取代传统身份识别方式的趋势。

本文简要介绍了指纹识别的基本步骤，分别是指纹图像预处理、指纹特征提取、指纹匹配。在图像预处理中，依次介绍了规格化处理、图像增强、二值化处理和细化处理的方法。预处理后将得到一幅宽度为一个像素的细化二值图像，然后通过特定的端点和交叉点的特征进行指纹匹配。论文中采用MATLAB编程实现全部算法。

关键词：指纹识别，图像处理，特征提取，特征匹配

I

五邑大学本科毕业设计

Abstract

With the continuous development of Biometric Identification Technology,People found that each person's fingerprint has uniqueness and invariant.Therefore Fingerprint Identification Technology gradually developed as a new ide