【正文】 而 DSP（ Digital Signal Pocessor）由于其很強(qiáng)的數(shù)學(xué)計(jì)算能力以及特有的實(shí)時(shí)性和快速實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，在指紋識(shí)別系統(tǒng)方面應(yīng) 用非常普遍。 從理論上來說，采用拒識(shí)率 FRR、誤識(shí)率 FAR、識(shí)別速度這三個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)，對于評估一般的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)性能指標(biāo)己經(jīng)足夠了。這些無關(guān)細(xì)節(jié)點(diǎn)可以通過經(jīng)驗(yàn)閾值來去除。理想細(xì)化后的紋線骨架應(yīng)該是原始紋線的中間位置，并保持紋線的連接性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)特征。 ② 計(jì)算其每一像素點(diǎn)的一階偏導(dǎo)數(shù)，根據(jù)計(jì)算需要，一階偏導(dǎo)算子可以選簡單的 sobel算子。本文通過大量試驗(yàn)效果的比較，當(dāng) Gabor 濾波器掩碼的 x? 及 y? 均取 時(shí)，運(yùn)算速度和處理效果達(dá)到比較理想的狀態(tài)，把 y ???? 代入式（ 21）式后，大大簡化了 Gabor 濾波公式，濾波增強(qiáng)時(shí)間降為原來的 70%左右，增強(qiáng)效果如圖 25 所示。下面就預(yù)處理技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)行說明。造成指紋圖 像質(zhì)量差的主要原因有 [6]： (1) 手指表面與采集設(shè)備表面的非均勻接觸； (2) 采集設(shè)備本身性能的原因； (3) 指紋本身的原因，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，大約有 4％的人其指紋天生就不好。 式樣線： 式樣線是指在包圍模式區(qū)的紋路線開始平行的地方所出現(xiàn)的交叉紋路，式樣線通常很短就中斷了，但是它的外側(cè)開始連續(xù)延伸。 本文將對指紋采集、圖像預(yù)處理、特征提取、特征匹配四大模塊的原理和算法進(jìn)行深入研究，其中圖像采集內(nèi)容將在第四章詳細(xì)介紹，本章將主要介紹圖像預(yù)處理、特征提取、特征匹配三部分內(nèi)容。根據(jù)國內(nèi)外指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出本課題的研究目的和意義。目前我國在民用指紋領(lǐng)域的公司大多還是依賴進(jìn)口，國內(nèi)主要是做代理、二次開發(fā)和系統(tǒng)集成等 [4,5]。指紋識(shí)別算法最終都?xì)w結(jié)為在圖像上找到指紋的特征并進(jìn)行比對。第一章 緒 論 3 自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù) 指紋是手指皮膚表面隆起的脊和凹下的谷構(gòu)成的特定紋路，其紋理在嬰兒胚胎時(shí)期就已經(jīng)確定?，F(xiàn)代身份鑒別技術(shù)不僅要求具有極 高的安全性和準(zhǔn)確性，鑒別過程自動(dòng)化、易于管理和以人為本也是它應(yīng)該具有的關(guān)鍵性特征。 為確保身份鑒別的精確性、可靠性和安全性，生物特征識(shí)別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也 不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。據(jù)報(bào)道，由于傳統(tǒng)身份識(shí)別的缺陷，每年全球至少有 5 億美元的信用卡、 10 億美元的移動(dòng)電話和 30 億美元的取款機(jī)被盜。 表 11 常用生物特征比較 生物特征 獨(dú)特性 永久性 精確度 防偽性 采集性 指紋 高 高 高 高 中 人臉 低 低 低 低 高 虹膜 高 高 高 高 中 瞳孔 高 中 高 高 低 筆跡 低 低 低 低 高 聲音 低 低 低 低 中 指紋識(shí)別技術(shù)相對于其他識(shí)別技術(shù)有許多獨(dú)到之處，具有很高的實(shí)用性和可行性。 20 世紀(jì) 90 年代，隨著低價(jià)位取像設(shè)備的引入及其飛速發(fā)展、可靠的比對算法的研究發(fā)現(xiàn)，指紋識(shí)別在個(gè)人身份識(shí)別應(yīng)用得到了進(jìn)一步的增長。目前全球從事指紋采集芯片研發(fā)的著名公司還有：美國 DigitalPerson公司， Authentec公司，美國 BII 公司，美國 IBM 公司， RitronicsBAC 公司，美國 Gateway 公司，法國 ST 公司，日本富通公司，日本電氣株式會(huì)社 (NEC Corporation)，日本電氣公司，韓國 Pantech 公司，韓國 HP 公司等 [4]。 2．采用了小體積、低功耗的 滑動(dòng) 式指紋傳感器 LTTSS500 完成指紋采集模塊的設(shè)計(jì)，并針對 LTTSS500 采集到的條狀指紋圖像，本文專門提出了一種非常實(shí)用電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 的基于距離判別法的圖像拼接算法，該方法運(yùn)算簡單、便于實(shí)現(xiàn)，在運(yùn)算速度和精度上都達(dá)到了非常理想的效果。 (3) 特征提?。航⒅讣y圖像簡約數(shù)字表示 ——特征數(shù)據(jù)。中心點(diǎn)對于某些指紋識(shí)別算法很重要，沒有中心點(diǎn)的指紋某些算法是不能處理的。在指紋領(lǐng)域知識(shí)的支持下實(shí)現(xiàn)從指紋原始圖像到其特征表示的映射，是指紋識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)。 圖像預(yù)處理是一項(xiàng)相對耗時(shí)的工作，一幅 300 300? 像素 的圖像有 90,000 個(gè)像素，對每個(gè)像素進(jìn)行若干次乘法和加法操作，這樣需要很大的時(shí)間開支。221( , : , ) e x p c o s ( 2 )2 xyxyh x y f fx??????????? ? ????????? （ 21） 其中： 39。這些方法的缺點(diǎn)是往往只能得到有限數(shù)目的方向，如 8 個(gè)方向、 16 個(gè)方向等，因此精度較低。為使圖像整潔，邊緣光滑，需要進(jìn)行修飾處理。具有同一全局特征的指紋可以有無數(shù)多個(gè)，但不同的指紋其局部特征是各不相同的。在確定閾值時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行考慮。 基于 ARM 的指紋識(shí)別系統(tǒng)，把通訊和識(shí)別算法都集中在 RAM 芯片上實(shí)現(xiàn)，程序代碼和數(shù)據(jù)都將比較龐大，因此內(nèi)存的分配很大程度上會(huì)影響匹配的速度 [48]。這就要求系統(tǒng)具有良好的存儲(chǔ)系統(tǒng)，隨時(shí)可以將指紋模板的數(shù)據(jù)固化在系統(tǒng)中； 在實(shí)際應(yīng)用過程中，指紋識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用場所大部分為戶外，這使得系統(tǒng)對電源的要求比較高。對于指紋產(chǎn)業(yè)界來說，無論是國內(nèi)還是國外，至今仍然沒有一套公認(rèn)的測試標(biāo)準(zhǔn)和測試數(shù)據(jù)庫，這和指紋產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的狀況是很不適應(yīng)的。 指紋特征匹配 指紋匹配一般是基于指紋的特征點(diǎn)，一般來說，通過采集儀獲得的指紋圖像含有 30～ 50 個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，只要有 13 個(gè)以上的細(xì)節(jié)點(diǎn)相符就認(rèn)為這兩幅指紋是同一指紋?？焖偌?xì)化算法 (并行細(xì)化 )和改進(jìn)的 OPTA 算法 (串行細(xì)化 )是目前使用較多的兩種細(xì)化算法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，使用 sobel算子足以滿足實(shí)際需要。由這些方向碼組成的圖就叫做方向圖。當(dāng)指紋圖像質(zhì)量較差時(shí)，指紋紋線不再具有上述形狀。當(dāng)指紋圖像質(zhì)量較差時(shí)，作為指紋匹配關(guān)鍵環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)點(diǎn)特征提取過程可能會(huì)產(chǎn)生以下錯(cuò)誤： (1) 產(chǎn)生大量虛假細(xì)節(jié)點(diǎn)； (2) 遺漏真實(shí)細(xì)節(jié)點(diǎn)； (3) 細(xì)節(jié)點(diǎn)位置和方向存在誤差； (4) 細(xì)節(jié)點(diǎn)類型錯(cuò)誤。 (2) 細(xì)節(jié)特征 細(xì)節(jié)特征是指紋上具有某種特征的節(jié)點(diǎn)，這些具有某種特征的節(jié)點(diǎn)也稱為特征點(diǎn)。細(xì)節(jié)特征是指在指紋拓?fù)鋱D中的幾種有效的特征，它是指紋識(shí)別的最基本的依據(jù)。 第四章 仔細(xì)研究了 滑動(dòng) 式指紋傳感 器 LTTSS500 結(jié)構(gòu)性能，并針對該傳感器提出了一種高效、快速的條狀指紋圖像拼接算法，對基于距離判別法的圖像重組算法進(jìn)行詳細(xì)的論述。連接 PC 的桌面應(yīng)用系統(tǒng)具有靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且可以多個(gè)系統(tǒng)共享指紋識(shí)別設(shè)備，可以建立大型的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，但它造價(jià)高、系統(tǒng)復(fù)雜、 體積龐大，只能用于固定場所，適用范圍?。磺度胧较到y(tǒng)是一個(gè)相對獨(dú)立的完整系統(tǒng)，它不需要連接其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)就可以獨(dú)立完成其設(shè)計(jì)的功能，像指紋門鎖、指紋考勤終端就是嵌入式系統(tǒng)，其功能專一，應(yīng)用于完成特定的功能。然后，利用指紋識(shí)別軟件建立指紋的數(shù)字表示 ——特征數(shù)據(jù)。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了深入和廣泛的研究，取得了明顯的進(jìn)展，研究的重點(diǎn)主要集中在如何提高識(shí)別的準(zhǔn)確率和速度上。但最大的問題在于它們是以物識(shí)人或以某種知識(shí)來識(shí)別人，而非以人識(shí)人。并不適合在一些如保安、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、門禁等系統(tǒng)中應(yīng)用。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或 掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 it is accurate, reliable and also secure. Because fingerprint is unique and fingerprint identification technology is feasibility and practicability, fingerprint identification has bee one of the most popular and convenient identification technology. The relativelymature Fingerprint identification system are PCbased、 high cost and plex, its size is huge and can only be applicable to fixed location. In the last few years, with the development of embedded technology. Fingerprint identification technology research became hot again. Embedded processor with high ability is introduced into the AFIS, it not only reduces the price, but also improves the performance of the system. Lots of articles about the AFIS were read, key arithmetic of fingerprint image preprecess、 fingerprint minutiae extraction and fingerprint minutiae matching were discussed. Practical results of arithmetic were analyzed though simulation, after that, image arithmetic was designed. LTTSS500, a fingerprint sensor which is small, cheap and low power consumption is introduced into the fingerprint capturing the same time, new arithmetic based on distant which adapt to scratch fingerprint sensor was put forward. This arithmetic can capture the displacement of the fingerprint using the information contained in the pels of the sensor, it can also resume the fingerprint image without any crossover. By using TMS320VC5509 DSP, a new fingerprint system was designed which can either be used separately or be embedded in other products. The result of the experiment shows that the system’s operation speed and the accuracy rate of identifying have all reached the ideal targets, and successfully put in use of security applications of zhejiang industry university branch, one of the 20xx Zhejiang university entrance examination examines test papers spot. Key words: fingerprint sweep sensor, image reconfigument, DSP, fingerprint identification Ⅱ 目 錄， 2 目 錄 第一章 緒 論 ....................................................................................................................1 引言 ......................................................................................................................1 生物特征識(shí)別技術(shù) ..............................................................................................2 生物特征識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn) ......................................