【正文】 對(duì)身在現(xiàn)有的系統(tǒng)崩潰之前, 隨著原有的系統(tǒng)一個(gè)一個(gè)地失敗, 指紋識(shí)別技術(shù)逐漸成為一種公認(rèn)的身份認(rèn)證的好手段。但相應(yīng)的, 其中潛在的不安全性也越來(lái)越明顯, 通過(guò)身份證號(hào)碼和密碼來(lái)取代傳統(tǒng)的直接接觸是顯而易見(jiàn)地過(guò)時(shí)了。作為身份認(rèn)證識(shí)別的基礎(chǔ), 通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)確定人在此領(lǐng)域的具體應(yīng)用方式就是將離退休人員指紋。來(lái)是重中之重, 指紋識(shí)別信息系統(tǒng)在銀行的安全防 在經(jīng)濟(jì)生活方面。支的管理也會(huì)因此顯得輕松而且有效果。通過(guò)指紋采集器把槍支持有者的信息輸入系統(tǒng), 那?；谝陨侠碚撘蟊憧稍O(shè)計(jì)出依托于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指紋識(shí)別系統(tǒng)?？山邮苄裕河脩裟芙邮艿某潭取？刹尚?該項(xiàng)特征可以方便、定量地進(jìn)行測(cè)量。唯一性:任何兩個(gè)人在該特征上的表現(xiàn)異同。對(duì)其應(yīng)用，雖曾有爭(zhēng)議但最終還是被廣泛接受。對(duì)指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的研究既有很強(qiáng)的理論價(jià)值，也有很高的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。所以本文將對(duì)在非理想采集條件下，及低時(shí)間復(fù)雜度條件下，對(duì)指紋鑒別的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究與學(xué)習(xí)。這是因?yàn)橐环矫妫鲇谥R(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和商業(yè)利益的原因，指紋識(shí)別的核心技術(shù)只被少數(shù)企業(yè)和技術(shù)機(jī)構(gòu)所擁有；另一方面，人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化需求對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。指紋鑒別技術(shù)已應(yīng)用到門禁、海關(guān)、銀行保險(xiǎn)、國(guó)防等領(lǐng)域。自從基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)指紋鑒別技術(shù)誕生以來(lái)，指紋鑒別技術(shù)在過(guò)去的二三十年中已經(jīng)取得了很大進(jìn)展。因此能夠開(kāi)發(fā)出具有更高精度和更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。雖然目前已經(jīng)有大量的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)投入使用，但還是難以滿足社會(huì)對(duì)該類系統(tǒng)的需求。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(lái)越受到社會(huì)許多領(lǐng)域的歡迎。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(guò)非正常手段已經(jīng)獲得了這些東西的非法使用者。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。隨著電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，采集技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)指紋識(shí)別的研究，人們逐漸將人工的指紋識(shí)別向指紋自動(dòng)識(shí)別轉(zhuǎn)變。1892年，英國(guó)Sir Francis Galton對(duì)指紋進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，并提出了指紋細(xì)節(jié)特征分類，將指紋分為斗、箕、弧三大類，使指紋識(shí)別應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)期。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，并利用現(xiàn)場(chǎng)指紋來(lái)鑒定罪犯。我國(guó)將指紋應(yīng)用于民間契約及斷案有悠久的歷史，但是由于缺乏專門性研究，未能將指紋識(shí)別技術(shù)上升為一門科學(xué)。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)人們使用指紋進(jìn)行個(gè)人身份鑒定已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。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。3．海關(guān)出入境管理。關(guān)鍵詞 指紋識(shí)別；圖像處理；圖像分割；圖像增強(qiáng)； AbstractFingerprint Image Processing and Recognition of image processing and pattern recognition is a branch of one of a number of years through the development of technology matures. As the only fingerprint and invariance, as well as fingerprint identification technology feasibility and practicability, fingerprint identification has bee the most popular, most convenient and most reliable one of the personal identity authentication technology. Although this technology has been in a variety of molding products, but because many of the core technologies for mercial interests and the need for confidentiality and without public, as well as the development of the social system performance has put forward higher requirements, so in this field research, still has an important theoretical and practical value. In this paper, based on the work of our predecessors, to plete the following tasks: First, by paring the various pretreatment algorithm, the paper choice and realized fingerprint image segmentation, and direction plans, the value of the algorithms. Second, identification and refinement in processing, this paper presents the eightneighbor lookup table. The above algorithm, a simulation conducted this experiment. The results showed that the performance of the algorithm design requirements so that the whole system can be fast, accurate, reliable work. Able to plete the 256 grayscale fingerprint image processing tasks.Key words Fingerprint Image Recognization Image Processing Image Segmentation Image Enhancement  目 錄摘要 IAbstract II目 錄 III第1章 緒論 1 課題背景 1 目的和意義 2 理論基礎(chǔ) 2 指紋識(shí)別技術(shù)的具體表現(xiàn) 3 在涉及國(guó)家刑事領(lǐng)域的應(yīng)用 3 在經(jīng)濟(jì)生活方面 3 在公共事務(wù)管理方面 4 本文的主要研究?jī)?nèi)容 4第2章 需求分析 5 本課題目標(biāo) 5 功能需求 5 性能需求 5 開(kāi)發(fā)工具的選擇 6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 6第3章 指紋識(shí)別系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7 指紋圖像的獲取 7 指紋圖像預(yù)處理 8 特征的提取 9 模板匹配 9 本章小結(jié) 9第4章 指紋圖像預(yù)處理之一 10 引言 10 系統(tǒng)算法描述 10 歸一化 11 產(chǎn)生方向圖 11 圖像增強(qiáng)算法 14 圖像分割 17 二值化 23 細(xì)化算法 23 指紋的匹配 24 本章小結(jié) 25第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 26 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn) 26 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 26 圖像分割算法結(jié)果比較 27 圖像增強(qiáng)算法結(jié)果比較 28 本章小結(jié) 29第6章 結(jié) 論 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄1 33附錄2 系統(tǒng)用戶手冊(cè) 35附錄3 程序源代碼 36 III中原工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文第1章 緒論 課題背景人體生物特征鑒別技術(shù)是一項(xiàng)快速發(fā)展生命力旺盛的新興技術(shù)，經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展與推廣已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在犯罪證據(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．國(guó)防安全，現(xiàn)金提取、電子貨幣傳輸、ATM安全、信用卡驗(yàn)證。結(jié)果表明，算法的性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，使整個(gè)系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地工作。 2．在細(xì)化及識(shí)別處理方面，本文提出了8鄰域查表的細(xì)化算法。盡管在此技術(shù)上已有多種成型產(chǎn)品，但因?yàn)樵S多核心技術(shù)因商業(yè)利益和保密需要而未經(jīng)公開(kāi)，以及社會(huì)的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)的性能提出了更高的要求，所以從事該領(lǐng)域研究，仍具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目名稱：指紋識(shí)別技術(shù)的研究與設(shè)計(jì) 指紋圖像預(yù)處理之一院系名稱：計(jì)算機(jī)學(xué)院班 級(jí)：計(jì)科051學(xué) 號(hào)：200500814127學(xué)生姓名：李旭指導(dǎo)教師：杜俊俐 2009 年 5 月? III ?論文編號(hào)：200500814127 指紋識(shí)別技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)指紋圖像預(yù)處理之一Fingerprint Identification Technology Research and Design One of fingerprint image preprocessing院系名稱：計(jì)算機(jī)學(xué)院班 級(jí)：計(jì)科051學(xué) 號(hào)：200500814127學(xué)生姓名：李旭指導(dǎo)教師：杜俊俐 2009年 5 月摘要指紋圖像預(yù)處理與是圖像處理與模式識(shí)別的分支之一， 經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展技術(shù)日趨成熟。由于指紋的唯一性和不變性，以及指紋識(shí)別技術(shù)的可行性和實(shí)用性，指紋識(shí)別已成為當(dāng)前最流行、最方便、最可靠的個(gè)人身份認(rèn)證技術(shù)之一。 本文完成了如下工作： 1．通過(guò)比較多種預(yù)處理算法，本文選擇并實(shí)現(xiàn)了指紋圖像分割、圖像增強(qiáng)、求方向圖、二值化等算法。對(duì)上述各算法，本文均進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。能夠完成對(duì)256級(jí)的灰度指紋圖像的處理任務(wù)。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。4．國(guó)家ID系統(tǒng)，為每個(gè)人建立唯一的個(gè)人標(biāo)識(shí)，以用于政府部門的管理。6．其它可以取代鑰匙的場(chǎng)合。早在公元650年，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 。現(xiàn)代指紋識(shí)別起源于16世紀(jì)后期。接著，William Hersche也在《Nature》上發(fā)表了他本人關(guān)于指紋的20多年來(lái)的研究成果，從此揭開(kāi)了現(xiàn)代指紋識(shí)別的序幕。1899年，隨后西方各國(guó)亦相繼采用，指紋識(shí)別的應(yīng)用正式走上了科學(xué)化道路。 在這個(gè)電子互聯(lián)程度越來(lái)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(lái)越重要。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。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(lái)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。與其它生理特征相比，指紋具有更加準(zhǔn)確、更加方便等特點(diǎn)，因此是今后應(yīng)用的主流。盡管對(duì)自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的研究已經(jīng)進(jìn)行了很多年，自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的設(shè)計(jì)也已經(jīng)取得了令人可喜的進(jìn)步，但諸如阻礙性能的瓶頸等問(wèn)題卻依然存在，識(shí)別的準(zhǔn)確率程度不能滿足在大量用戶的使用下保持較高精度和速度，并且其應(yīng)用的領(lǐng)域還很有限，大多數(shù)系統(tǒng)還只是針對(duì)某一特定具體領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的，但當(dāng)轉(zhuǎn)向新的領(lǐng)域時(shí)卻不能繼續(xù)保持在上一領(lǐng)域高的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性。 　目的和意義因?yàn)橹讣y具有唯一性、終生不變性、難于偽造性等優(yōu)良優(yōu)點(diǎn)，所以將指紋作為法庭證據(jù)已經(jīng)有非常悠久的歷史。作為人體生物特征識(shí)別技術(shù)中的分支，指紋鑒別技術(shù)已經(jīng)發(fā)展很成熟，應(yīng)用很廣泛，具有很大的規(guī)模。但是指紋識(shí)別技術(shù)仍是國(guó)內(nèi)外科研人員研究的熱點(diǎn)之一。再者，現(xiàn)有的指紋鑒別算法也還仍然存在一些問(wèn)題，例如在非理想采集條件下對(duì)指紋的鑒別效果不佳，指紋鑒別的若干處理步驟時(shí)間復(fù)雜度過(guò)高等弊端。將有助于提高和改進(jìn)現(xiàn)有的指紋鑒別技術(shù)，從而使其應(yīng)用到更加廣泛的領(lǐng)域。 　理論基礎(chǔ)人體生物特征鑒別，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)人體的生理或行為特征的識(shí)別，來(lái)驗(yàn)證用戶個(gè)人身份的技術(shù)。理論上講，滿足以下要求的生理或行為特征可以用來(lái)進(jìn)行身份驗(yàn)證：普遍性:是指每個(gè)人都必須具有的特征。永久性:個(gè)人的該項(xiàng)特征不隨時(shí)間的變化而變化。除此之外在實(shí)際應(yīng)用中，還應(yīng)考慮以下因素：環(huán)境苛刻性：環(huán)境對(duì)精確的影響程度和環(huán)境要求。安全性：防止偽造者的能力。 指紋識(shí)別技術(shù)的具體表現(xiàn) 在涉及國(guó)家刑事領(lǐng)域的應(yīng)用我們么槍支將會(huì)因此而具有人身識(shí)別的唯一性, 而對(duì)槍刑偵領(lǐng)域的主要對(duì)象是犯罪嫌疑人和身份不明者，目的是從公眾指紋庫(kù)、犯罪指紋庫(kù)或現(xiàn)場(chǎng)指紋庫(kù)中查找有無(wú)此人，從而判斷此人是否是罪犯。銀行的安全防范歷范領(lǐng)域中也逐步得到運(yùn)用。指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)識(shí)別信息系統(tǒng)建立起來(lái), 將指紋的唯一性和不變性的身份。調(diào)查顯示,消費(fèi)者在網(wǎng)上購(gòu)物的總額逐年遞增。指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)則帶來(lái)了曙光。 在公共事務(wù)管理方面份證、駕駛證和準(zhǔn)考證等證件的管理。第二、 對(duì)人事考勤的管理。第一、 出入境管理如果我們?cè)诟鞒鋈刖橙藛T的有關(guān)證件上通過(guò)有效地遏制偽造護(hù)照或走私等違法犯罪活動(dòng)。由于指紋的難以偽造 本文的主要研究?jī)?nèi)容本文將在學(xué)習(xí)已有理論成果的基礎(chǔ)上，對(duì)指紋識(shí)別過(guò)程中若干處理步驟如圖像分割、圖像增強(qiáng)、二值化等進(jìn)行研究與學(xué)習(xí)，最后將得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與對(duì)比。第2章 需求分析 本課題目標(biāo)實(shí)現(xiàn)指紋圖像的圖像分割、求方向圖、圖像增強(qiáng)、二值化等預(yù)處理算法功能。指紋圖像獲?。和ㄟ^(guò)專門的指紋采集儀可以采集活體指紋圖像。2．圖像分割：所謂圖像分割是指根據(jù)灰度、彩色、空間紋理、幾何形狀等特征把圖像劃分成若干個(gè)互不相交的區(qū)域，使得這些特征在同一區(qū)域