【正文】 、更不能混淆的鑒別 身份的先進方法。目前已成為各國保安和執(zhí)法部門進行偵破案件的重要依據。 自動指紋識別技術已經廣泛地應用于公安、海關、銀行、網絡安全 、金融、電子商務 等需要進行身份識別領域。而且掃描指紋的速度很快，使用非常方便。 在應用中具有其他生物識別所沒有的優(yōu)勢，人們已經習慣將簽名作為一種在交易中確認身份的方法，它的進一步的發(fā)展也不會讓人們覺得有太大不同。但聲音會隨音量、音速和音質的變化而影響。熱成像技術主要透過分析面部血液產生的熱輻射來產生面部圖像。身體 特征包括指紋、掌紋、手形、 臉型 、 人體氣味、 虹膜、視網膜、耳廓 、骨骼和 DNA 等先天特性 ； 行為特征則包括筆跡、聲音、步態(tài)、擊鍵動作等習慣特性 。其實，在實際應用中，我們遇到的問題主要不是拒真率與認假率，而是拒登率 (無法使用指紋 識別的用戶率 )。因此，它吸引了各種人的注意。它適用的場合是用戶人數比較多，或者用戶雖然不經常使用，但使用時很容易接受。 （ 2）指紋樣本便于獲取，易于開發(fā)識別系統(tǒng)，實用性強。因此，隨著密碼越來越多擠滿大腦，人們在呼喚 一種更加便捷易用的身份認證模式，當黑客間諜手段越來越多，各種 仿制手段越來越豐富，人們在呼喚一種更加安全不易被盜取的身份認證模式。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 共 52 頁 國內外指紋識別系統(tǒng)研究現狀 （ 1） 國外指紋織別的發(fā)展 [4] 指紋識別的發(fā)展經歷了一個長時間的發(fā)展過程 ， 最早應用指紋破案的國家始于西歐。目前我國已經研制出 6 種型號的指紋自動識別系統(tǒng) ， 將裝備全國各省、市和自治區(qū)的公安機關 ， 以便加快破案速度 ， 提 高 破案的準確率。 美國的 Identicator 公司、 Secugen 公司、法國的 Segam公司都有成型產品中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 8 頁 共 52 頁 面市，較早涉足該領域的 Identicator 公司的 ID Safe 生物識別技術已經得到了較為廣泛的應用，被用于全世界上百萬臺個人計算機，有 5 000 多萬人登記使用 1D Safe系統(tǒng)。 （ 3）驗證：提取使用者的指紋特征 與指紋庫中的合法用戶指紋模板比對，比對結果為匹配 （ 接暖 ） 或不匹配 （ 拒絕 ） 。 系統(tǒng)學習模塊 指紋采集 圖像處 理 特征提取 數據庫 指紋采集 圖像處理 特征提取 特征匹配 指紋識別模塊 輸出匹配結果 圖 指紋識別 系統(tǒng)工作原理框圖 指紋圖像采集參數 [7] 指紋具有惟一性（隨身攜帶、難以復制、人人不同、指指相異）。早期的指紋采集都是通過油墨按壓在紙上產生的，如 NIST NIST NISTl4 這些標準指紋數據庫就屬于這一類。 它的缺點是采集的區(qū)域小，對濕和臟的指紋采集效果不理想。紅外線又稱 紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。 （ 5）指紋太干燥：采集指紋時，手指干燥的指 紋特點是圖像整體太淡，紋路大多以獨立的小黑點組成?；渭y中心和三角之間的距離和紋線數量多少不一，有的只有 1－ 2 條線，多數為十條線左右，個別的可達 30 余 條。如何提高指紋分類的準確率在自動指紋識別研究中是一個較關鍵的問題。 （ 8）算法通用性 :即指紋識別算法對指紋傳感 器的敏感性。 TMS320VC5402 DSP 的體系結構及其主要特點 如下 : （ 1） 144 PIN BGA，操作速率達 100MIPS。同時高速大容量靜態(tài) RAM價格又在不斷下降 ,因此這種加載方式是一個有效的性價比解決方法。 小波變換和傅里葉變換的出發(fā)點都是將信號表示成基函數的線性組合 。 )1,1()1,(21,1i)1,1()1,(2)1,1(),(x ????????????????? jiGjiGjGjiGjiGjiGji ）（ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )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 ? ??? ?? ???? （ ） 它是利用正交坐標系下 ，原點到它們組成的坐標點的有向線段與 X 的正半軸的夾角可 來 表示該子塊的塊方向 。 圖像增強濾波 在當前的指紋采集條件下，不可避免的會受到環(huán)境，皮膚上的油脂、水分、污漬的影響，使采集到的指紋圖像出現紋線粘連、紋線斷裂等缺陷，對后續(xù)的指紋特征提取帶來很大困難。鄰域窗口的尺寸并無嚴格限定，但其取值與圖像的分辨率直接 有關。ddSS )， ),(p ji 的方向取與 S 對應的 d。濾波時，指紋圖中每一點的灰度值由其周圍的 48 個點的灰度值及相應的模板系數共同決定 (即灰度值與相應的模板系數相乘并把結果相加，然后賦給中心象素點，作為其灰度值 )。我們用垂直于該 1 1 的正方形的 線段來表 示。,39。濾波器大小一 般為 n x n， n 約為一個紋線周期，經實驗驗證，當取 n=7 時濾波效果最佳。dS 取值最大的方向。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 23 頁 共 52 頁 200200( ( , ) ( ) ) , ( , )( , )( ( , ) ( ) ) ,Var I i j M IM I i j MVarG i jVar I i j M IM othe rsVar? ?????? ??? ??? （ ） 獲取方向圖 方向圖是用每一個象素點的方向來表示指紋圖像。 在使用方差均值法之前還要使用歸一法將圖變?yōu)榈皖l圖。其中塊指的是將圖像分割成一個個小的圖像塊。經過圖像分割后，得到了有價值的圖像區(qū)域，然后再經過進一步的分類、分析和圖像處理，以達到我們所需要的圖像信息。 1991 年公布的 JTAG 接口標準滿足了 IC 制造商和用戶的要求 ,1993 年 JTAG接口標準修訂為 5 線接口。目前，德帥 儀器公司 (T1)，摩托羅拉公司等許多公司都有自己的DSP 芯片，其中 TI 公司的 TMS320C54X 系列 DSP 非常適合需要大量數字運算，低功耗的嵌入式應用場合，該系列 DSP 具有以下特點： DSP 內部采用改進的哈佛結構，即：程序空間和數據空間分開，允許同時 取指令和取操作數，而且還允許在程序和數據空間之間相互 傳送數據； DSP 芯片內部采用多總線結構， C54X 內部有P、 C、 D 和 E 等 4 條總線 （ 每條總線包括地址總線和數據總線 ） ，可以在一個機器周期內從程序存儲區(qū)取 1 條指令， 從數據存儲區(qū)讀 2 個操作數并向數據存儲區(qū)寫 1個操作數，大大提高了 DSP 的運行速度 。 （ 4）平衡點 :即調整指紋識別 門限 ,使拒真率和認假率相同，平衡點越低越好。這些斷點、分叉點和轉折點就稱為 “ 特征點 ” 。 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。 （ 3）指紋破損：有些指紋因紋線磨損或者傷疤，造成采集指紋圖像上顯示空洞或者斷層。但是，超聲系統(tǒng)并非完美無缺。 其他的新型光學指紋傳感器是基于全內反射，類似于傳統(tǒng) CCD 光學技術，但在結構上采用了波導板、彈性膜等器件裝置，克服了傳統(tǒng) CCD 成像技術 的不足，并具備了一些新的特點。絕大多數指紋圖像是單色圖像，我們把沒有色調變化的單色圖像稱為二值圖或黑白圖，具有色調變化的單色圖像稱灰度圖。 指紋識別過程可以分為 4 個步驟：采集指紋圖像、提取特征、保存數據和比對。 （ 4）利用 MBF200 完成指紋采集電路的設計，利用 TMS320VC5402 設計嵌入式 DSP 指紋識別系統(tǒng)，完成對指紋采集電路軟件設計和 BOOTLOADER 程序設計。鐵道部鄭州公安管理干部學院刑科室和廣州鐵路公安局也使用了該系統(tǒng)。新中國政權建立之后，各地公安機關積累了五萬多份刑事指紋檔案，后來又采用了計算機管理。 而當今全球信息化、網絡化的到來，使社會對信息安全的要求也越來越高，迫切需要智能化、數字化的新一代保安產品。 大家比較熟悉的一些生物特征識別技術，比如指紋、臉像等等，從大的方面 看，已經基本成熟了，在限定的場景和用戶配合的情況下，已經可以滿足大部分應用需求。然而， DNA 的獲取和鑒別方法(DNA 鑒別必須在一定的化學環(huán)境下進行 )限制 DNA 鑒別技術的實時性；另外， 某些特殊疾病可能改變人體 DNA 的結構組成，系統(tǒng)無法正確地對這類人群進行鑒別。所以盡管視網膜識別技術本身很好，但用戶的接受程度很低。虹膜識別的工作過程，與指紋識別有些類似。其各自的特征如下綜述： （ 1）指紋識別 [1][2]： 指紋在我國古代就被用來代替簽字畫押，證明身份。 隨著計算機技術的迅速發(fā)展以及不斷提升的信息安全保障需求 ，生物特征識別技術在各類信息系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用 ， 并將為保障信息安全發(fā)揮 越來越 重要的作用。 （ 3）虹膜識別： 虹膜識別 是與眼睛有關的生物識別中對人產生較少干擾的技術。視網膜識別是使用光學設備發(fā)出的低強度光源掃描視網膜上獨特的圖案。因此，除了對雙胞胎個體的鑒別可能失去它應有的功能外，這種方法具有絕對的權威性和準確性。 生物識別的應用 到目前為止，在學術界已經對將近 20 種特征進行了研究。指紋識別作為個人身份 驗證的重要手段，對我們的社會來講至關重要。 但 我國在研制指紋自動識別系統(tǒng)方面起步較晚，直到 80 年代初才開始進行，我國最早的指紋應用可追溯至秦朝。以清華、北大為代表的指紋自動識別系統(tǒng)的科研成果 ， 為我國在這一領域的發(fā)展奠定了雄厚的基礎 ， 縮短了與世界發(fā)達國家之間的差距。對指紋圖像進行歸一化處理，減 少指紋圖像的灰度等級，通過計算指紋圖像的梯度值對指紋圖像的分割，采用簡化的 Gabor 濾波器對指紋圖像進行增強，采用查表完成對指紋圖像的細化。工作原理框圖如圖 所示。為了保障提取指紋特征的精確度，指紋圖像應有較高的圖像分辨率。依據的是光的全反射原理 (Fruslrated Total Internal Reflection． FTIR)。 這種傳感器有其獨特的優(yōu)點：由于超聲波能穿透許多物質，因此超聲指紋傳感器幾乎不受手指和取像 平臺表面狀況及周圍環(huán)境的影響，即使手指再臟、再干也能讀取，能工作在強烈的光照環(huán)境下。 對 指紋圖像采集質量 進行 分析 ， 指紋圖像質量問題主要包括以下幾個方面。紋形從屬于型，以中心線的形狀定名。 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 共 52 頁 指紋的局部特征 局部特征是指指紋上的節(jié)點的特征，這些具有某種特征的節(jié)點稱為特征點。中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 共 52 頁 ERR 指的是指紋設備出現不能登錄及處 理的指紋的概率，拒登率 ERR 過高將會嚴重影響設備的使用范圍。定點 DSP 品種最多，處理速度為 20～ 2400 MIPS；浮點 DSP 基本由 TI 公司和 AD 公司壟斷，處理速度為 40M～ 1GFLOPS。 （ 5） 多種外設和接口：為了加強 DSP 芯片的通用性 ,DSP 芯片上增加了許多外設。指紋分割的最基本的依據是圖像 某些 特征 和特征集合 。此原理在匹配中也可以運用 。 （ 2） 計算出每一塊的均值和方差。歸一化的算法是： （ 1） 先計算圖像的平均值和方差。 jikd 分別是點 dkp 與 kdp39。在得到指紋的方向圖后，可以根據每個象素點的方向值，利用方向濾波器對指紋進行濾波，以消除噪音、增強紋線、提高脊和谷之間的反差。39。 jigjyixfyxf ffffhhihhi ?? ??? ?? ??? （ ） 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 共 52 頁