【正文】 、不斷的，并且不與來自從三角中的其它紋線相接。按中心花紋的結構形態(tài)又可分為普通箕、閉口箕、葉形箕、橫箕和類似斗的箕。可見，型與形是類與種的關系。其他的指紋圖案都基于這三種基本圖案。 （ 6）指紋太濕：采集指紋時，手指太濕的指紋圖像整體偏黑，并且有較大的模糊黑塊，造成相鄰的紋線連在一起，黑點較多，所以圖像區(qū)域平均灰度值較低。這樣的龜裂如果太寬太多也會造成特征點的丟失或者產(chǎn)生偽特征點。 （ 2）指紋圖像采集太偏：采集指紋時手指放太偏會造成指紋采集面積小，特征點沒有采集到，計算的誤差較大，拒真率較高的情況。目前“離線式”采集方式在大多數(shù)場合已經(jīng)消失。 （ 6） 其他傳感器 ： 除了上述種類的傳感器外，還有電感式傳感器和壓感式傳感器等。 （ 5） 紅外傳感器 ： 紅外傳感器的工作原理是利用手指輻射紅外線的物理性質來進行測量并獲取指紋圖像。另外，它能實現(xiàn)指紋的非接觸采集，在一些特殊的場合，如衛(wèi)生行業(yè)中許多人必須在穿戴橡膠手套的情況下，實現(xiàn)對指紋的提取。這種概念對信噪比是有幫助的。 （ 3） 熱敏傳感器 ： 熱敏感應傳感器的原理是根據(jù)皮膚 紋理與傳感器接觸部分的溫度差異來檢測指紋。所以在各種手持設備、便攜設備中相對于 其他傳感器有很大的優(yōu)勢。當纖 維光束垂直射到指紋的表面時，它照亮指紋并探測反射光。傳統(tǒng)的光學傳感器也在向小型化發(fā)展，價格也在不斷降低，采集性能不斷提高。這個時期的光學指紋采集儀體積龐大，價格也極其昂貴．只能在特殊的行業(yè)部門應用。 指紋圖像的采集 指紋圖像的采集是自動指紋識別系統(tǒng) [8](Automatic Fingerprint Identification System， AFIS)的重要組成部分。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 11 頁 共 52 頁 （ 3） 圖像的灰度 ： 采集設備與方法不同，所采集到的指紋圖像也不同。用于民用領域的指紋傳感器，大多采用平面采集方式，因而不要求較大的采 集區(qū)域，一般不小于 256*156 點陣。指紋在胎兒六個月 時已完全形成，隨著年齡的增長，盡管人的指紋在外形大小、紋線粗細上會有變化，局部紋線之間也可能出現(xiàn)新細線特征，但從總體上看，同一手指的指紋紋線類型、細節(jié)特征的總體布局等無明顯變化。最后，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 共 52 頁 果。整個系統(tǒng)核心就是圖像處理、特征提 取以及指紋比對。 指紋識別系統(tǒng)的工作原理 [6] 指紋識別技術使用取像設備讀取指紋圖像 ， 通過識別軟件提取指紋圖像中的特征數(shù)據(jù)，然后根據(jù)匹配算法得到的結果鑒別指紋所有人身份。采集到的指紋圖像 由于各種噪聲的影響，經(jīng)常包含許多噪聲，致使指紋圖像模糊，指紋粘連。 （ 2） 刪除：剔除指紋庫中的指定指紋模板。 最后利用一種改進的指紋匹配算法完成指紋圖像的匹配。 （ 2）查閱資料了解 DSP 芯片的相關理論知識，并熟悉 DSP 芯片的原理與運用。 中國科學院自動化所、清華大學、國防 科技大學、吉林大學等高校和科研機構很早就開始了這方面的研究工作。 在識別技術方面 ，很多國家都有公司或專門機構在從事自動指紋識別技術的研究， 歐美國家憑借 其強大的科技力量和經(jīng)濟實力，在該領域的研究和開發(fā)中處于領先位置。據(jù)不完全統(tǒng)計 ,全國已有三十個省、市、區(qū)公安廳局所屬的五十多個市、縣（市）公安機關建立和使用了指紋自動識別系統(tǒng)。清華大學與北京市局刑科所研制的“ CAFIS”系統(tǒng) ,北京大學與上海市局刑科所研制的“ PUAFIS”系統(tǒng) ,以及公安部二所與南昌市公安局研制的“微機指紋自動識別系統(tǒng)”都通過了國家測試 。以中國科學院和中國工程院兩院院士王大晰為首的鑒定委員會認為長春光機所研制的活體指紋采集儀是一種先進的指紋信息系統(tǒng) ， 居國內(nèi)領先水平 ,并具有創(chuàng)造性和先進性。并于 1996 年 1 月由公安部組織召開了一個由我國自己研制的指紋信息自動識別系統(tǒng)的專題鑒定驗收會。自宋朝起，指紋則開始 被用做刑事訴訟的物證。隨著科學技術的飛速發(fā)展，計算機信息處理技術日趨成熟和普及，美、英、 日、法等發(fā)達國家的警察局，已以用計算機管理了數(shù)千萬少的指紋檔案， 并建立了以指紋自動識別系統(tǒng)為核心的指紋信息管理系統(tǒng)，使指紋信息的應用達到了一個新階段。 1889 年英國“自然”科學雜志發(fā)表了一篇福爾茨的論 文，文中指出“每一個人的指紋沒有一個相同的，而且又是終生不變的”。由于指紋識別技術的諸多優(yōu)點，可以預料，一方面指紋識別系統(tǒng)將會在一切需要驗證身份的場所發(fā)揮越來越多的重要作用，其應用領域將會進一步擴展；另一方面，由于市場的推動，指紋識別技術也會不斷提高，在其識別可靠性、速度、成本等方面進一步朝現(xiàn)代化邁進 。 相比較而言，指紋識別具有準確性高，速度快、采集指紋方便、對指紋特征的認識較充分、獲得法律認可、容易被人們接收、市場份額大等優(yōu)點，因此，指紋識別的研究與應用是當前生物識別領域的熱點問題。 加上 每個人的指紋具有唯一性 且 終身不變 ， 因此指紋識別是代替?zhèn)鹘y(tǒng)身份識別手段的最安全、最可靠、最方便的方法之一。指紋的唯一性、終身不變性和不易偽造性，使其在許多領域中得到了廣泛應用，盡管當前的指紋識別產(chǎn)品已經(jīng)多種多樣，但是指紋識別技術仍是科研 人員研究的熱 點。這是因為在信息化高度發(fā)達的商業(yè)社會，人們每天將有大量的進行身份驗證的需要，除了網(wǎng)上虛中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 5 頁 共 52 頁 擬世界的各種登錄認證之外，現(xiàn)實世界也有 很多的身份鑒別的需要，例如人們?nèi)ャy行、去會所、去單位登記等等。生物識別技術目前已經(jīng)成為國內(nèi)外研究和開發(fā)的一個熱點，包括企業(yè)界和政 府部門，每一年都會有一些計算學的新的突破 。另外，對輸入的指紋圖像提取關鍵特征后，可以大大減少網(wǎng)絡傳輸?shù)呢?擔，便于實現(xiàn)異地確認，支持計算機的網(wǎng)絡功能。 （ 3）一個人的十指指紋皆不相同，這樣可以方便地利用多個指紋構成多重口令，提高系統(tǒng)的安全性。指紋是人體獨一無二的特征，并且它們的復雜度足以提供用于鑒別的所需特征。這種方法的準確性優(yōu)于其他任何身份鑒別方法，同時有較好的防偽性。但與其他生物識別產(chǎn)品相比，這類產(chǎn)品目前數(shù)量很少。 （ 7）簽名識別： 簽字是一種傳統(tǒng)身份認證手段。 作為一種已經(jīng)確立的方法，手掌幾何學識別不僅性能好，而且使用比較方便。有證據(jù)顯示，視網(wǎng)膜掃描是十分精確的，但它要求使用者注視接收器并盯著一點，這對于戴眼鏡的人來說很不方便，而且與接受器的距離很近，也讓人不太舒服。 （ 5）視網(wǎng)膜識別： 視網(wǎng)膜是眼睛底部的血液細胞層。聲音識 別就是通過分析使用者的聲音的物理特性來進行識別的技術，是對基于生理學和行為特征的說話者嗓音和語言模式的運用，它與語言識別不同在于不對說出的詞語本身進行辨識，而是通過分析語音的唯一特性例如發(fā)音的頻率來識別出說話的人。另外，它有能力實現(xiàn)更高的模板匹配性能。研究表明，人的眼虹膜上有很多微小的凹凸起伏和條狀組織 ，其表面特征幾乎是唯一的。 到目前為止，面部識別在實際應用中還很少成功。標準視頻識別是透過普通攝像頭記錄下被拍攝者眼睛、鼻子、嘴的形狀及相對位置等面部特征，然后將其轉換成數(shù)字信號，再利用計算器進行身份識別。 談及指紋識別，我們接觸最多的技術詞匯就是拒真率與認假率，所謂拒真就是系統(tǒng)中有該枚指紋數(shù)據(jù)卻被拒絕，所謂認假就是系統(tǒng)中沒有該枚指紋數(shù)據(jù)卻被接受。根據(jù)生物特征識別技術采用不同的生物特征，廣泛應用的生物特征識別技術有：指紋識別、人臉識別、虹膜識別、語音識別、視網(wǎng)膜識別、掌形 識別、基因識別和簽名識別等。而這三個特點其實正是信息安全從業(yè)者不懈追求的目 標。中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 1 頁 共 52 頁 1 緒論 選 題研究背景 生物識別 生物特征識別技術 是 指通過計算機利用人體固有的生理特征或行為特征 之間的差異 來進行個人身份鑒 別和認證 的一種技術 。生物識別技術最大的特點無非三個方面：高唯一性、高安全性和高便捷性。 生物識別種類 生物識別是依靠人體的身體特征來進行身份驗證的一種解決方案。指紋也具有唯一性，不同的兩個人不會具有相同的指紋 。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 共 52 頁 （ 2）人臉識別 : 人臉識別是根據(jù)人的面部特征來進行身份識別的技術，包括標準視頻識別和熱成像技術兩種。與視頻識別不同的是，熱成像技術不 需要良好的光源，即使在黑暗情況下也能正常使用。虹膜是瞳孔周圍有顏色的肌肉組織。當進行身份識別時，只需將掃描的待檢測者的虹膜圖像，與事先儲存的數(shù)字代碼相對照，即可判明身份 它使用相當普通的照相機元件，而且不需要用戶與機器發(fā)生接觸。 （ 4）語音識別： 語音識別主要包括了兩個方面：語言和聲音。 目前，雖然已經(jīng)有一些聲音識別產(chǎn)品進入市場，但使用起 來還不太方便，這主要是因為傳感器和人的聲音可變性都很大。視網(wǎng)膜識 別的優(yōu)點就在于它是一種及其固定的生物特征，因為它是“隱藏”的，故 而不可能受到磨損、老化等影響；使用者也無需和設備進行直接的接觸，同中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 3 頁 共 52 頁 時它是一個最難欺騙的系統(tǒng)，因為視網(wǎng)膜是不可見的，古而不會被偽造。 掌形和指紋一樣，也是很早就使用的生物特征識別技術之一，利用掌紋的線特征、點特征、紋理特征、幾何特征完全可以確定一個人的身份。但是，手掌的相似性不是很容易區(qū)分，不能完成一對多的識別，掌形識 別技術的易用性差，手掌擺放麻煩，由于使用者必須與識別設備直接接觸，可能會帶來衛(wèi)生方面的問題。實踐證明，簽名識別是相當準確的，因此簽名很容易成為一種可以被接受的識別符。 DNA 鑒別方法主要根據(jù)人體細胞中 DNA 分子的結構因人而異的特點進行身份鑒別。 指紋識別的優(yōu)勢 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 4 頁 共 52 頁 指紋識別的優(yōu)點，具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）每個人的指紋都是相當固定的，不會隨著人年齡的增長或身體健康程度的變化而變化，但是人的聲音、面像等卻存在較大變化的可能。指紋采集頭可以更加小型化，并且價格會更加的低廉。 （ 5）指紋識別中使用的模板并非最初的指紋圖，而是由指紋圖中提取的關鍵特征，這樣使得系統(tǒng)對模板庫的存儲量縮小，也保護了使用者的個人隱私。從 DNA、臉像、虹膜、紅外臉溫譜、耳形、顱骨、牙形、聲音、指紋、掌紋、靜脈 、 簽名、筆跡等 。除開政府、軍隊等涉密系統(tǒng) 的行業(yè)企業(yè)級應用外，生物識別更大的應用是即將走入信息社會 的方方面面。 選 題研究目的及意義 近年來，生物識別技術以其先進性和可靠性得到快速發(fā)展。 指紋技術被越來越多應用在市民的日常生活中，如指紋汽車啟動裝置、指紋保管箱等 。而提供一種識別準確度高、識別速度快的指紋 識別算法具有重要的意義。以其方便性、快捷性、高度安全性和可靠性，達到其他系統(tǒng)所不能替代的作用。 1877 年他首次提出要把指紋作為鑒定和識別作案分子的手段，后來逐步得到推廣應用。 1905 年，英國倫敦警方偵破了一起兇殺案被稱之 為世界上第一個用指紋信息來確定犯人的案例。到唐朝，指紋捺印已經(jīng)在文書、契約等民用場合被廣泛采用。自改革開放以來，國家公安部在借鑒國外指紋信息自動識別系統(tǒng)管理經(jīng)驗的基礎上 ， 為建立自己的指紋信息自動識別系統(tǒng) ， 組織了全國各方面的技術力量進行攻關。該儀器既可實現(xiàn)活體指紋實時采集 ， 又可實現(xiàn)活體指紋的滾動采集和靜止平面采集 ,還可獲得高質量、高對比度與無畸變的指紋中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 7 頁 共 52 頁 圖像。 我國指紋管理工作經(jīng)歷了手工管理、計算機半自動管理和全自動管理三個發(fā)展階段。清華、北大研制的指紋自動識別系統(tǒng) ， 充分考慮了我國指紋捺印現(xiàn)狀和實際工作要求 ， 在自動紋型分類和自動定位技術等方面有創(chuàng)新算法 ,在確定紋型 ,抽取中心、三角和特征方面的準確率較高；在指紋圖像的預處理算法 ,指紋圖像壓縮技術 ， 人機交互功能 ， 比對準確 性 ,特別是無中