【正文】 以提供用于鑒別的足夠特征。 大多數(shù)基于特征的識別算法專注于脊線上的末梢點(diǎn)和分叉 點(diǎn)，該方法根據(jù)各個特征點(diǎn)的位置和方向來表示和區(qū)分指紋，從而使指紋識別問題轉(zhuǎn)化為判斷兩個特征點(diǎn)集間的最大相似度 (最大重合度 )的問題。另外，一些公司和機(jī)構(gòu)結(jié)合社會應(yīng)用的實(shí)際需求，開發(fā)了各種類型的具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式指紋識別模塊、指紋應(yīng)用系統(tǒng)軟件等，用戶反映良好。 指紋識別技術(shù)的特點(diǎn) 指紋特征是人終生不變的特征之一，而且不同人的指紋特征相同的可能性幾乎為零。正是這些無窮無盡的細(xì)節(jié)特征組合構(gòu)成了指紋的唯一性．事實(shí)上，甚至包括雙胞胎，世界上兩個指紋相同的概率小于 1／ 109，幾乎為零，這就構(gòu)成了 指紋的第一大特點(diǎn)。因此，指紋識別技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣。要想使設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)特征提取算法能夠?qū)Φ唾|(zhì)量指紋圖像也能可靠工作。實(shí)際應(yīng)用要求最好自動指紋識別系統(tǒng)能對識別任務(wù)實(shí)時做出響應(yīng)，而讓指紋匹配算法同時達(dá)到高速度和高準(zhǔn)確率也是一個難題。各模塊之間聯(lián)系緊密，共同構(gòu)成完整的系統(tǒng)。 指紋的總體特征 總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征，包括基本紋路圖案 [5]：環(huán)型（ loop），弓型（ arch），螺旋型（ whorl)。 箕型 斗型 弓型 圖 指紋的紋形 (1) 箕形紋（ Loop）：有一條以上完整的基性線組成中心花紋?；渭y中心和三角之間的距離和紋線數(shù)量多少不一，有的只有 1－ 2 條線，多數(shù)為十條線左右，個別的可達(dá) 30 余條。 (3)弓型紋 (Arch): 由弓形線和橫直線 層疊而成，中心花紋與上下包圍線無明顯界限，因此也沒有真正的三角區(qū)。花紋中部有直立的或傾斜的紋基本紋型 弓型 箕 型 斗型 分布概率 5% 60% 35% 5 線，將弧形線撐起 呈 帳蓬狀。 指紋的局部特征 局部特征是指指紋上的節(jié)點(diǎn)的特征，這些具有某種特征的節(jié)點(diǎn)稱為特征點(diǎn)。就是這些特征點(diǎn)提供了指紋唯一性的確認(rèn)信息。 指紋圖像分割概述 在指紋 識別系統(tǒng)中，指紋圖像分割是圖像預(yù)處理的一部分。通過提取圖像特征 ,可將原始圖像映射到特征空間 ,使圖像特征在特征空間中呈現(xiàn)一定的分布。所不同的是傅里葉變換采用時間屬于 (一 ∞， +∞)的諧波函數(shù) )exp(inx 作為基函數(shù)，而小波變換的基函數(shù)是具有緊支集的母函數(shù) ? (t)，通過對母函數(shù) ? (t)進(jìn)行伸縮和平移得到一個小波序列： ? ? ?????? ?? a btatba ?? 1, Rba?, ； 0?a 式中 a 為伸縮因子， b 為平移因子。 在指紋識別識別中使用小波變換有助于噪聲的濾除以及有利于檢測奇異點(diǎn)。其原理是先定一個閾值， 大于此值為 1，小于則認(rèn)為為 0；多閥值則可以利用多維函數(shù)。其中塊指的是將圖像分個成一個個小的圖像塊。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )1,1()1,(21,11,11,21,1, ????????????????? jiGjiGjiGjiGjiGjiGjix? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )1,1(),1(21,11,11,21,1, ????????????????? jiGjiGjiGjiGjiGjiGjiy ? ? ),(,2),( 2/ 2/ 2/ 2/ vuvujir wi wi wj wjx ? ??? ?? ??? （ ） ? ? 22/ 2/ 2/ 2/ 2 ),(,),( vuvujir wi wi wj wjy ? ??? ?? ???? （ ） 它是利用正交坐標(biāo)系下，原點(diǎn)到它們組成的坐標(biāo)點(diǎn)的有向線段與 X 的正半軸的夾角可來表示該子塊的塊方向。全局的圖像分割可以是人工選定幾個特定點(diǎn)后再根據(jù)全局的特點(diǎn)來處理，此法也可運(yùn)用于匹配。 該算法基于背景區(qū)灰度方差小，而指紋區(qū)方差大的思想，將指紋圖像分成塊，計(jì)算每一塊的方差，如果該塊的方差小于閾值為背景，否則為前景。 ? ?? ???? 1H 0 10 ),(LH 1A V E i Lj jiI （ ） 21H010 A V E),( LH1V A R ）（? ?????? iLj jiI （ ） (3)如果計(jì)算得到的方差幾乎接近于 0 就認(rèn)為是背景，對于方差不為零的區(qū)四川文理學(xué)院學(xué)位論文 8 域在進(jìn)行閾值分割算法，這種算法主要是根據(jù)計(jì)算得到的方差來決定其是否為背景區(qū)。 ????????????V A RA V EyxIV A RV A RA V EyxIV A Ryx200200)),((A V E)),((A V E),I （ （ ） 其中 0AVE 和 0VAR 為期望的灰度均值和方差。這樣 不僅可以壓縮原指紋圖像的數(shù)據(jù)量，而且也方便后面的細(xì)節(jié)特征的提取。一般的圖像處理中的二值化算法主要是計(jì)算整幅圖像的灰度平均值，然后將該值作為門限，高于該門限的像素點(diǎn)就置 1，反之置 0。再根據(jù)前面判斷的是否為背景即 Icc 值的來修正 Icc 值：灰度值為 128 且 Icc 為 1 時（非背景指紋紋線時）， Icc 值為 0，像素值置為 0。這種修改是為了使圖像連續(xù)圓滑。獲取一個圖像骨架的過程通常稱為對圖像“細(xì)化”的過程。一種好的細(xì)化算法應(yīng)該滿足下列條件 [13]： (1)收斂性：迭代必須是收斂的。 (5)細(xì)化性：骨架紋線的寬度為 1個像素，即單像素寬。在串行細(xì)化算法中，當(dāng)前迭代的結(jié)果不僅取決于前一次的迭代迭代圖像，而且與當(dāng)前處理情況有關(guān)；而在并行方式中，當(dāng)前迭代僅僅是由前一次的迭代情況決定，串行細(xì)化算法的處理結(jié)果依賴于對像素處理的先后順序，因而像素 點(diǎn)的消除或保留不可預(yù)測。性能上這些算法各有所長。模板分為保留模板和消除模板，消除模板就是根據(jù)條件判定這點(diǎn)去除作為背景的模板；保留模板則是根據(jù)條件判定這點(diǎn)保留作為前景的模板。對于滿足后六種情況的模板賦值為 3，別的情況點(diǎn)值 不做改變。指紋匹配是自動指紋識別的最后一步，也是非常關(guān)鍵的一步。它利用脊線上的端點(diǎn)和分叉點(diǎn)這兩種關(guān)鍵點(diǎn)來鑒定指紋。 11 第三章 指紋識別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 指紋識別系統(tǒng)功能簡述 本系統(tǒng)是針對指紋采集、識別模塊開發(fā)出的指紋識別系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的主要功能有以下幾個方面： (1) 指紋錄入。能進(jìn)行指紋的識別，指紋識別出錯時，報警提示。對添加到庫中的用戶指紋進(jìn)行權(quán)限管理，設(shè)置最高權(quán)限用戶，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行添加和刪除管理。 系統(tǒng)核心部件單片機(jī) AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具 有 8K系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及 時鐘電路 。 系統(tǒng)電路框架是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，對系統(tǒng)所需元件、設(shè)備參數(shù)進(jìn)行必要的計(jì)算，通過認(rèn)真研究、分析、比較選定設(shè)備型號，再將設(shè)備、元件通過可靠的接口電路聯(lián)系起來構(gòu)成的一個完整的系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作過程主要是當(dāng)檢測到有按鍵按下時先由 MCU通過串口通信控制指紋模塊對指紋進(jìn)行采集、錄入、存儲、比對。在 RS232標(biāo)準(zhǔn)中，字符以一串行 的比特串來一個接一個的串行方式傳輸，優(yōu)點(diǎn)是傳輸線少，配線簡單，傳送距離可以較遠(yuǎn)。當(dāng)按下電源鍵時，電源開啟，電源指示燈點(diǎn)亮。如圖 所示： 圖 時鐘模塊電路 復(fù)位模塊 復(fù)位電路用于產(chǎn)生復(fù)位信號，通過 RST 引腳送入單片機(jī)，復(fù)位是單片機(jī)的初始操作，其主要功能是 :為一些專用寄存器設(shè)置初始狀態(tài)、程序狀態(tài)字 PSW 清0、程序計(jì)數(shù)器 PC 被賦值為 0000H 等，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需安裝復(fù)位鍵以重新啟動。 其具有如下特點(diǎn)： (1) 體積小巧、成像清晰、手指感應(yīng)靈敏、識別速度快、干 /濕手指適應(yīng)性強(qiáng)，二次開發(fā)簡單、應(yīng)用方便，適用面廣； (2) 穩(wěn)定：工作穩(wěn)定，可應(yīng)用于各種類型單片機(jī)； (3) 方便：串口 UART 操作 (直接接任何帶串口單片機(jī) )，操作簡單； (4) 開放：可以自由輸入、輸出指紋圖片、指紋特征值文件及各種指紋操作； (5) 高性能：采用商業(yè)算法，識別速度快，手指感應(yīng)靈敏，手指只要輕輕地觸碰采集窗就能快速識別，不需要用 力 按壓。 (8) 設(shè)置 /讀取指紋采集等待超時（命令 /應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 設(shè)置 /讀取指紋采集等待超時指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x2E 0 Byte=0：新超時時間 Byte=1:0 0：設(shè)置新的超時時間 1：讀取當(dāng)前超時時間 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x2E 0 當(dāng)前超時時間 ACK_SUCCESS ACK_FAIL 0 CHK 0xF5 說明： 指紋等待超時時間（ tout）范圍為 0255。 硬件的焊接與組裝 首先要熟悉所焊印制電路板的裝配圖，并按圖紙配料，檢查元器件型號、規(guī)格及數(shù)量是否符合圖紙要求，并做好裝配前元器件引線成型等準(zhǔn)備工作。裝完同一種規(guī)格后再裝另一種規(guī)格，盡量使電阻器的高低一致。 （ 3）二極管的焊接 二極管焊接要注意以下幾點(diǎn)：第一，注意陽極陰極的極性，不能裝錯；第二，型號標(biāo)記要易看可見；第三，焊 接立式二極管時，對最短引線焊接時間不能超過 2S 。 （ 5）集成電路 23 焊接首先按圖紙要求，檢查型號、引腳位置是否符合要求。在用臨時頁緩沖器存儲的數(shù)據(jù)對一頁存儲器進(jìn)行編程時，首先要將這一頁擦除。此外單片機(jī)一般采用 5V以下的電源供電，USB 接口也采用 5V電源，所以，該下載線還可以通過電腦向單片機(jī)提供工作電源。主要研究內(nèi)容如下： 指紋識別原理。 單片機(jī)與 DSP 的通信。如何有效提高指紋識別可靠度，更安全地管理用戶控制權(quán)限，以及尋求更為簡潔可靠的指紋圖像識別算法，應(yīng)該是今后開展工作的方向。 [4]謝立鋒 ,陳靈梟 .淺談指紋識別基本原理 [J].技術(shù)與市場 .:4445。 [8]高月紅 .灰度圖像分割算法的研究 [J].科技信息 .2021 年 27 期 :1718。 [12]Gerbrands J of Noisy Images[D].Delft University of 。 。再一次對我的母校表示感謝。使我在單片機(jī)的基本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。x0。 } void LCD_Write(bit style, unsigned char input) { LcdRs=style。 lcddelay(5)。 } // 初始化LCD************************************************************ void LCD_Initial() { LcdEn=0。 //開啟顯示 , 無光標(biāo) LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN)。 } //將字符輸出到液晶顯示 四川文理學(xué)院學(xué)位論文 30 void Print(unsigned char *str) { while(*str!=39。 } } 附錄 B 單片機(jī)程序清單 include include include sbit buzzer=P2^0。 //清除所 有指紋（ 10 個指紋清除） sbit k2=P3^3。 unsigned int clk0=0。 unsigned char code Identify[16]=Lock: Idenfity。 //回送 12 個 //設(shè)置設(shè)備握手口令 unsigned char code STWD[16]={16,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01,0,7,0x12,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1a}。 //回送 12 個 //Search Finger ：以 CharBufferA 或 CharBufferB 中的特征文件搜索整個或部分指紋庫 unsigned char code SEAT[18]={17, 0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 。 //回送 12 個 //Gen Templet1 ：根據(jù)原始圖像生成指紋特征 1 unsigned char code GENT1[14]={13,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff,0x01,0,4,