【正文】 of its uniqueness and lifetime invariant characteristics of fingerprint recognition technology, fingerprint identification has bee the most convenient and the most popular, the most reliable authentication technology world. Based on the identification system of fingerprint recognition technology with its unique low cost and technical superiority is widely used in various occasions. Fingerprint image preprocessing the fingerprint identification premise, it39。s a direct impact on the success or failure of the fingerprint identification. Will fingerprint identification system image preprocessing. Fingerprint image preprocessing process due to the fingerprint image quality problems, we will be according to the characteristics of the fingerprint image assumptions based on the assumption that the algorithm to enhance the fingerprint image, the algorithm is simple and can effectively solve the problem of the fingerprint image preprocessing. Using Matlab achieve this method, not only can substep fingerprint image preprocessing algorithm simulation test can be very intuitive to see the effect of image preprocessing algorithm. This article describes using matlab fingerprint image smoothing, corrosion treatment, the Sobel operator subsharpening, image rotation, rotation after adding the registration, fingerprint image binarization refinement. Keywords: image preprocessing。 image enhancement。 corrosion。 registration。 binarization。thinning 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 課題背景 指紋識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)快速發(fā)展生命力旺盛的新興技術(shù)，經(jīng)過若干年的發(fā)展，目前已被廣泛應(yīng)用在證據(jù)的提取和監(jiān)獄安全等方面，而且它在極其廣泛的日常生活領(lǐng)域也具有巨大的潛力，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： 1．社保服務(wù)管理。用于社會(huì)保障資金的收支及其管理如現(xiàn)金提取、電子貨幣傳輸、ATM 安全、信用卡驗(yàn)證等。 2．人員出入控制，如重要機(jī)關(guān)、單位、場(chǎng)所的人員出入控制。 3．海關(guān)出入境管理。 4．電子銀行賬戶管理。用于電子支付、電子取款的指紋認(rèn)證。 5．私有設(shè)備的使用控制，如移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)以及汽車 等需要鑰匙的設(shè)備。 6．其它可以取代鑰匙的場(chǎng)合。 在人體生物特征鑒別技術(shù)的迅速發(fā)展中，產(chǎn)生了指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其實(shí)人類應(yīng)用指紋的歷史開始于遠(yuǎn)古。指紋是最古老的身份證，早在 6000年前人類就會(huì)利用指紋來代替簽名。據(jù)考古學(xué)家證實(shí)，早在原始社會(huì)晚期，指紋作為什么鑒別的工具已經(jīng)在我國(guó)開始應(yīng)用?，F(xiàn)在出土的那個(gè)時(shí)期的陶器上還留有陶具匠人的指紋痕跡。唐代作家賈公秀在其作品中就著重提到了指紋是確認(rèn)個(gè)人身份的方法 。我國(guó)將指紋應(yīng)用于斷案及民間契約有悠久的歷史，但是由于缺乏專門性研究，未能將指紋識(shí)別技術(shù)上升為一門學(xué)科?，F(xiàn)代指紋 識(shí)別起源于公元 1684~公元 1915。蘇格蘭醫(yī)生 Henry Fauld于 1880年 10月 28日首次在英國(guó)《 Nature》上發(fā)表論文，指出人的指紋各不相同，恒久不變。推薦使用指紋鑒定法作為人類獨(dú)特判別的方式。接著， William Hersche在《 Nature》上發(fā)表了他本人 20多年來關(guān)于指紋的的研究成果。 1892年，弗朗西斯高爾頓爵士對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行研究并提出指紋特征的分類，把指紋分為，箕，斗，弧三類，每個(gè)指紋分支節(jié)點(diǎn)的起始點(diǎn)都不盡相同。至此指紋識(shí)別應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。 1899年 名的亨利指紋分類系統(tǒng)，兩年后英國(guó)政府正式通過采用該指紋分類識(shí)別系統(tǒng)的決案，隨后西方其他國(guó)家相繼采用該指紋識(shí)別的應(yīng)用，從此指紋識(shí)別的應(yīng)用走上了科學(xué)發(fā)展的道路。 電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了采集技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)指紋識(shí)別的研究，人們逐漸用指紋自動(dòng)識(shí)別代替人工的指紋識(shí)別。 在這個(gè)電子互聯(lián)程度越來越高的信息化社會(huì)里，能夠?qū)θ梭w進(jìn)行精確的鑒別變得越來越重要。在此之前傳統(tǒng)的人體鑒別方法或是利用人們只有自己知道的東西，例如個(gè)人的密碼， id標(biāo)識(shí)等或是利用用戶自己擁有的物品，如身份證、鑰匙、解碼口令等。盡管如此這些方法 都不能滿足電子事務(wù)中對(duì)高安全運(yùn)行的需求。其共同的弱點(diǎn)是，不能有效及時(shí)的區(qū)分合法用戶，和通過非正常手段已經(jīng)獲得了這些東西的非法使用者。人體生理行為特征身份驗(yàn)證正是基于人體的生理上的特征（如視網(wǎng)膜）或行為習(xí)慣的特征（如簽名）來驗(yàn)證用戶身份的，由于這些都是人體所固有的特征，因此這些方法具有有效區(qū)分假冒者的能力。因此作為人體生理行為特征鑒別技術(shù)的分支，指紋鑒別技術(shù)越來越受到社會(huì)許多領(lǐng)域的歡迎。 研究現(xiàn)狀 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 指紋特征是終生不變的，不同的人有著不相同的指紋特征，就像你完全不可能在世界上找到兩片完全相同的樹 葉。因此世界各國(guó)都在爭(zhēng)先研究和開發(fā)實(shí)用的指紋識(shí)別系統(tǒng)。 中國(guó)自動(dòng)化研究所，清華大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院，大連理工大學(xué)等科的國(guó)家研機(jī)構(gòu)，在目前指紋識(shí)別研究中處于領(lǐng)先地位。此外，吉林大學(xué)，北郵，重慶大學(xué)，上海交通大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)也從事這方面的研究。成立于 1996 年的中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所在中國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào) Fingerpass 生物特征識(shí)別上，研究組提出了很多理論研究成果。該研究組已發(fā)表在 IEEE國(guó)際主流學(xué)術(shù)刊物和重要的國(guó)際會(huì)議的 SCI， EI檢索論文 40余篇，并于 20xx年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，并出版了專著“生物特征 識(shí)別理論與應(yīng)用”一書。他們已經(jīng)開發(fā)出一種指紋安全的電子郵件系統(tǒng)，指紋交叉匹配數(shù)據(jù)庫(kù)。 在國(guó)外，美國(guó)密歇根州立大學(xué)，林紅等早已從事指紋識(shí)別的研究，他們從事指紋識(shí)別研究很的早些時(shí)候，就已經(jīng)提出有很多突破性的算法思路，為研究指紋識(shí)別提供了很強(qiáng)的理論依據(jù)，其對(duì)指紋識(shí)別所起到的促進(jìn)作用不容忽視。此外，新加坡南洋理工大學(xué)的旭東江等人已經(jīng)從事這項(xiàng)工作，并取得了驕人的成績(jī)。還有其他一些機(jī)構(gòu)和個(gè)人也從事這方面的研究。 拉普拉斯算子變換特征提取方面的代表有： Fu 和 Moayer 將 Laplacian 變換和動(dòng)態(tài)闡值引 入到指紋圖像處理中來，成功地提取通過反復(fù)迭代脊線。 Verma 也提出了類似的算法，他首先對(duì)指紋圖像圖像增強(qiáng)處理，然后使用自適應(yīng)閉值對(duì)增強(qiáng)的圖像處理，成功地分離的脊線。 Ratha 提出了一種新的特征提取算法。作為一個(gè)方向的紋理圖像，以計(jì)算的流動(dòng)方向的脊線，使用的波形投影的方法來提取的指紋圖像的脊線的圖像，然后使用形態(tài)濾波器細(xì)化圖像的平滑處理，圖像濾波，提取的特征點(diǎn)并刪除了偽特征點(diǎn)。該算法的的波形凸起和方向平滑算法能有效地降低噪音的效果。 提出了一種基于圖案細(xì)節(jié)特征提取算法。該算法 首先計(jì)算在鄰域內(nèi)的指紋圖像的脊線局部走向，然后構(gòu)造八個(gè)方向模板別與該子塊圖像進(jìn)行離散卷積運(yùn)算，以提高指紋圖像的脊線與子塊的圖像，使用局部自適應(yīng)閾值提取脊線和細(xì)化，最后使用基于“連接數(shù)目”的方法提取特征點(diǎn)。 也有不少學(xué)者提出了其他的指紋特征提取算法，例如，一些學(xué)者提出了，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的特征點(diǎn)提取和匹配算法，以及將多層感知應(yīng)用到脊線提取上來等等。 然而，盡管已經(jīng)有許多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)取得了大量的研究指紋識(shí)別領(lǐng)域的研究成果，但也面臨一些問題：識(shí)別虛假特征點(diǎn)和扭曲的指紋匹配算法是脆弱的，模 糊指紋圖像匹配精度不高，匹配效率不高和其他問題 目的和意義 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 由于指紋具有一個(gè)唯一的，終身不變，難以偽造等優(yōu)良特點(diǎn)，以指紋作為證據(jù)在法庭上有一個(gè)很長(zhǎng)的歷史。自從誕生以來，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)，指紋識(shí)別技術(shù)在過去二，三十年取得了巨大的進(jìn)步。作為人類的生物特征識(shí)別技術(shù)的一個(gè)分支，指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，使用非常廣泛，具有很大的規(guī)模。指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于訪問控制，海關(guān)，銀行和保險(xiǎn)，國(guó)防等領(lǐng)域。然而，指紋識(shí)別技術(shù)仍是在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的研究熱點(diǎn)之一。這是因?yàn)椋环矫?，?duì)于在保護(hù)知 識(shí)產(chǎn)權(quán)財(cái)產(chǎn)權(quán)利和商業(yè)利益，在核心技術(shù)的指紋識(shí)別只有一個(gè)小數(shù)量的企業(yè)和技術(shù)機(jī)構(gòu)有 。另一方面，人民群眾日益增長(zhǎng)的物質(zhì)和文化的需要，對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。此外，指紋認(rèn)證算法也還存在一些問題，例如：不良的指紋識(shí)別結(jié)果中的非理想的采集條件，特定的處理步驟的指紋識(shí)別的復(fù)雜性高等缺點(diǎn)。因此，這將是一個(gè)非理想的采集條件，時(shí)間復(fù)雜度低的情況下，指紋識(shí)別的一些關(guān)鍵問題的研究和學(xué)習(xí)。將有助于加強(qiáng)和改善現(xiàn)有的指紋識(shí)別技術(shù)，使其應(yīng)用必將涉及到更廣泛的領(lǐng)域。自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)具有很強(qiáng)的理論價(jià)值，而且還具有較高的實(shí)用價(jià)值和 現(xiàn)實(shí)意義。 不同人的指紋，即使同一個(gè)人的指紋脊線方向和脊斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)相同，即每個(gè)指紋是獨(dú)一無二的。此外，指紋與年齡和變化，生活的變化也不會(huì)增加。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性與他的指紋對(duì)應(yīng)一個(gè)人，就能通過他的指紋和預(yù)先存儲(chǔ)的指紋進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證他的真實(shí)身份，這就是指紋識(shí)別技術(shù)。 從生物識(shí)別這個(gè)角度來看，指紋識(shí)別是一種理想的工具，用于定位一個(gè)人的基本的社會(huì)坐標(biāo)原點(diǎn)。作為一個(gè)人，有一個(gè)非常復(fù)雜的社會(huì)角色。在公司里，你可能是董事，員工和工作角色 。血液作用的家，你的丈夫，孩子，父親，叔叔，哥哥，你有一個(gè) 長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員，在參加本公司的年度游戲。所有這些角色都是根據(jù)您的生物識(shí)別的基礎(chǔ)上。公共管理，必須有一個(gè)基本的變量來確認(rèn)一個(gè)人的身份。在過去的很長(zhǎng)一段時(shí)間，我們都是通過戶籍制度來管理和界定一個(gè)人，是基于其出生地來定義和跟蹤其身份從出生到死亡。這樣隨心所欲，防偽，容易導(dǎo)致管理漏洞。在現(xiàn)實(shí)生活中，一些內(nèi)地考生實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)偏遠(yuǎn)省份重新申請(qǐng)了一套身份識(shí)別系統(tǒng)，包括帳戶，身份證，文件，等等。在許多情況下，一個(gè)人的真實(shí)身份卻是難以分辨。點(diǎn)的指紋識(shí)別作為一種基本的社會(huì)角色，其方便性和精度已得到世界公認(rèn)。指紋識(shí)別系統(tǒng)，通過各種公共管 理職能得到加強(qiáng)，效率得到了提高。原有的養(yǎng)老保險(xiǎn)制度，冒領(lǐng)保險(xiǎn)保費(fèi)收入是相當(dāng)嚴(yán)重的。隨著越來越多的地方的指紋養(yǎng)老金制度，在各方的指紋，這種現(xiàn)象已經(jīng)徹底改善，相應(yīng)的養(yǎng)老金不能接收。深圳羅湖口岸，指紋移民系統(tǒng)的實(shí)施大大提高了通關(guān)效率，不再需要過境乘客拿著身份證排長(zhǎng)隊(duì)等待檢查。 指紋識(shí)別承載了太多的社會(huì)意義，能從最根本的條件，良好的判斷力和定義一個(gè)人的真正的生物身份。從而降低了成本，在社會(huì)活動(dòng)中受到廣泛的信任，并能從根本上改變經(jīng)濟(jì)和社會(huì)互動(dòng)的模式，提高工作效率。指紋識(shí)別作為一種生物識(shí)別技術(shù)，成為人類個(gè)體的 定義迄今為止最有效和最可靠的方式。 福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 指紋圖像預(yù)處理 指紋的概述 1） .指紋 人的皮膚由表皮、真皮和 皮下組織 三部分組成。指紋就是表皮上突起的紋線。由于人的遺傳特性。雖然指紋人人皆有，但各不相同。伸出手，仔細(xì)觀察，就可以發(fā)現(xiàn)小小的指紋也分好幾種類型：有同心圓或螺旋紋線，看上去像水中漩渦的，叫斗形紋；有的紋線是一邊開口的，就像簸箕似的，叫箕形紋；有的紋 形像弓 一樣，叫弓線紋。各人的指紋除形狀不同之外，紋形的多少、長(zhǎng)短也不同 。 指紋在 胎兒 第三四個(gè)月便開始產(chǎn)生，到六個(gè)月左右就形成了。當(dāng)嬰兒長(zhǎng)大成人，指紋也只不過放大增粗，它的紋樣不變。 2） .指紋特性與分類 傳統(tǒng)上，依據(jù)指紋的全局模式信息，可將指紋分為 5類：旋，左箕，右箕，弓，尖弓。指紋分類方法必須具備旋轉(zhuǎn)平移不變