【正文】 憑、婚約休書、獄詞供狀，軍隊名籍等方面的廣泛應(yīng)用，反映了我國人民己經(jīng)能根據(jù)經(jīng)驗，認(rèn)識到了指、,掌紋可以代表一個人，而且是不變的。有文字可考、有實物可證的距今已有二千一百余年。其實，賈公彥只不過是根據(jù)我國長期應(yīng)用指、掌紋的實踐經(jīng)驗對“質(zhì)劑”和“下千書”作了進(jìn)一步解釋而己，中國正式應(yīng)用指紋遠(yuǎn)早于此。曲禮》斷定:“中國第一個提到用指紋鑒別個人的是唐代的作家賈公彥。而指紋在中國古代最廣泛的應(yīng)用，可以說是在文書契約上按手（指）印。人類對指紋的應(yīng)用，從非常遠(yuǎn)古的時候就開始了。另外，對輸入的指紋圖像提取關(guān)鍵特征后，可以大大減小網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，便于實現(xiàn)異地確認(rèn)，支持計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能。一個人十個手指的指紋皆不相同，這樣，可以方便地利用多個指紋構(gòu)成多重口令，提高系統(tǒng)的安全性，同時并不增加系統(tǒng)的設(shè)計負(fù)擔(dān)。目前己有標(biāo)準(zhǔn)的指紋樣本庫，方便了識別系統(tǒng)的軟件開發(fā)；另外，識別系統(tǒng)中完成指紋采樣功能的硬件部分（即指紋采集儀）也比較容易實現(xiàn)。而人的聲音卻有著較大的變化且易于偽裝和模仿。每個人的指紋是相當(dāng)固定的，很難發(fā)生變化。從概率學(xué)的角度來講，在兩枚指紋中只要有1213個特征點相吻合，即可被認(rèn)為是同一指紋。19世紀(jì)末，將指紋的特征及識別原理加以分析歸納，科學(xué)地提出了人的指紋各不相同，并提出了基于指紋特征進(jìn)行識別的原理和方法，以后衍塵出的各種識別方法都是基千該理論的[24]。相對于其它生物特征鑒定技術(shù)例如語音識別及視網(wǎng)膜識別，指紋識別是一種更為理想的身份確認(rèn)技術(shù)。它們有的已逐步得到推廣和應(yīng)用，有的還僅處于實驗研究階段。生物特征識別系統(tǒng)本質(zhì)上是一個模式識別系統(tǒng)，它根據(jù)使用者的生理或行為特征對使用者進(jìn)行辨識，從而判斷其是否具有合法身份。面對日益增多的安全問題，我們迫切需要更加安全可靠的身份識別技術(shù)來加以解決。目前，我國的各種管理大部分使用證件、磁卡、IC卡和密碼，這些手段無法避免偽造或遺失，密碼也很容易被竊取或遺忘。 small data memory needed by the algorithm (need to save 6 data, 24 byte. Be close to the capacity of `ID+password39。s character. The algorithm39。關(guān)鍵詞：自動指紋識別 特征提取 小波變換 AVR應(yīng)用Fingerprint Identification SystemAbstractFingerprint has important state in identity verification for its exclusivity and invariability. Along with the emergence of the low cost fingerprint sensor and the realization of the highly reliable algorithm, the automated fingerprint identification technique is applied more and more in our life and work. On the other hand, because of the fast development of the digital signal processor (DSP), the DSP already can satisfy the request of abounding puting in image processing.First, this paper introduces the developing actuality, difficulties and direction on fingerprint identification technology, and analyses the advantages and disadvantages of the technology of fingerprint capturing。近似于現(xiàn)階段“ID+密碼”方式的數(shù)據(jù)量)，適合實際應(yīng)用。該算法的優(yōu)點在于:預(yù)處理算法簡單、處理速度快。本文首先介紹了指紋識別系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及指紋識別技術(shù)面臨的難點和發(fā)展方向，分析了三種指紋采集技術(shù)的優(yōu)劣，完成了指紋芯片的選型。隨著低價位指紋采集儀的出現(xiàn)和高可靠性算法的實現(xiàn)，自動指紋識別技術(shù)越來越深入到人們的生活和工作當(dāng)中。指紋識別系統(tǒng)摘要指紋的唯一性和不變性決定了它在身份認(rèn)證中的重要地位。它是模式識別領(lǐng)域中使用最早，也是應(yīng)用最廣的生物鑒定技術(shù)。另一方面，由于數(shù)字信號處理器(DSP)的迅猛發(fā)展，已經(jīng)可以滿足圖像處理中的運(yùn)算量要求。接下來討論了指紋識別的有關(guān)概念及常規(guī)算法，然后在此基礎(chǔ)上介紹了一種利用小波變換的指紋識別新算法，該算法利用指紋的子帶小波變換系數(shù)近似服從廣義高斯分布這一特點，從而僅使用兩個參數(shù)就可代表指紋小波子帶的特征，并以此為指紋識別的特征進(jìn)行匹配。算法的數(shù)據(jù)存儲量小(存儲6個數(shù)，存儲量為24字節(jié)。最后介紹了半導(dǎo)體指紋傳感器MRB200的基本功能，并使用AVR mega16做為上位機(jī)實現(xiàn)指紋識別系統(tǒng)的設(shè)計。 and at last selects the fingerprint sensor.So then, This paper discusses the relevant concept and the traditional algorithm of fingerprint verification, then put forward a new fingerprint verification algorithm based on wavelet transformation. This algorithm is on the base of the character that the wavelet subband coefficient approximately obedient to the generalized Gaussian density. So two parameters can represent the wavelet subband and can be used to match fingerprints as fingerprint39。s advangtage is simplity of preprocessing algorithm, fast processing speed。), which suit real application.Finally, this article introduces basic functions of the semiconductor fingerprint sensor MBF200, and uses AVR mega16 as upper machine to realize the design of fingerprint identification system.Key words: Automated fingerprint identification, Feature extraction, Wavelet transformation, AVR application目錄第一章 緒論 1 引言 1 指紋識別技術(shù)的研究背景 2 指紋識別原理 4 指紋識別技術(shù)面臨的難點以及發(fā)展方向 5 指紋采集技術(shù)比較 7 特征提取與匹配 9 性能評價 9 本文所做工作及論文結(jié)構(gòu) 11第二章 指紋識別算法 13 指紋識別的基本知識 13 總體特征 13 局部特征 14 指紋的特征提取與匹配算法 15 16 基于指紋紋理特性的新算法 17 指紋奇異點檢測算法 23 指紋主向圖的求取 24 指紋奇異點的提取 27第三章 指紋識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計 31 MRB200指紋模塊簡介 31 系統(tǒng)特點 31 接口定義 32 安裝連接 32 命令格式 33 ATmega16 單片機(jī)介紹 34 指紋識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計 35 指紋識別系統(tǒng)的軟件設(shè)計 41第四章 總結(jié)與展望 43 總結(jié) 43 展望 43參考文獻(xiàn) 45致謝 4647第一章 緒論 引言隨著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，人們對于安全性的要求越來越高，如何準(zhǔn)確的鑒定個人身份，保護(hù)信息安全是當(dāng)今信息化時代必須解決的一個關(guān)鍵性社會問題。這些都給管理者和使用者帶來很大不方便。生物特征識別(Biometrics)技術(shù)是指通過計算機(jī)利用人體所固有的生理特征或行為特征來進(jìn)行個人身份鑒別。目前，常見的生物特征識別手段主要有人臉、指紋、手形、手部血管分布、虹膜、視網(wǎng)膜、手寫體、聲音和臉部熱量圖等。其中，人臉、指紋、手形、手部血管分布、虹膜、視網(wǎng)膜和臉部熱量圖都屬于生理特征，手寫體屬于行為特征，而聲音則兼有兩方面的屬性。主要基于指紋的以下特性：每個人的指紋是獨(dú)一無二，兩個人之間不存在相同的指紋。按照Herry的理論，一般人的指紋在出生后9個月得以成形并終身不變；每個指紋一般都有70150個基本特征點。按照現(xiàn)有的人口進(jìn)行計算，依照上述概率，124年才可能出現(xiàn)兩枚完全相同的指紋。例如，指紋不會隨著人的年齡增長、或身體健康程度的變化而變化。便于獲取指紋樣本，易于開發(fā)識別系統(tǒng)，實用性強(qiáng)。而視網(wǎng)膜則難于采樣，也無標(biāo)準(zhǔn)的視網(wǎng)膜樣本庫可供系統(tǒng)軟件開發(fā)使用，這就導(dǎo)致了視網(wǎng)膜識別系統(tǒng)難以開發(fā)，可行性較低的問題。指紋識別中使用的模板并非是最初的指紋圖像，而是由指紋圖像中提取的關(guān)鍵特征構(gòu)成的，這樣模板庫占用系統(tǒng)的存儲空間較小。 指紋識別技術(shù)的研究背景指紋即是指尖表面的紋路，其中突起的紋線稱為脊，脊之間的部分稱為谷，他們的形成依賴于胚胎發(fā)育時的環(huán)境。中國是世界公認(rèn)的指紋發(fā)源地。德國之文學(xué)家海因德爾根據(jù)我國《周禮他的作品大約寫于公元650年，他是著重提到指紋是確定個人方法的世界土最老的作家”。我國是最早利用手印進(jìn)行偵查活動的國家。在唐代指、掌印己應(yīng)用于文書契約上，而至少到了宋代，手印己正式作為刑事訴訟的物證了。現(xiàn)代指紋識別起源于16世紀(jì)后期，闡述了指紋的脊線、谷線、毛孔的結(jié)構(gòu)，邁出了指紋識別歷史上重要的一步，Henry Fauld于1880年在美國《Nature》雜志上發(fā)表論文，指出指紋具有唯一性、不變形，并利用現(xiàn)場指紋來鑒定罪犯，從此揭開了現(xiàn)代指紋識別的序幕。隨著電子計算機(jī)的出現(xiàn)，采集技術(shù)的發(fā)展，以及對指紋識別的研究，人們逐漸將人工的指紋識別向自動指紋識別(Automated Fingerprint Identification System, AFIS)轉(zhuǎn)變，美國于1963年開展相關(guān)軟件的研究，于1982年將NEC AFIS投入使用。日前，國外從事指紋識別研究的公司，學(xué)校，科研機(jī)構(gòu)共有200多家。學(xué)校有：加州理工學(xué)院（California Institute of Technology），密歇根州立大學(xué)模式識別與圖像處理實驗室(Michigan State University, Pattern Recognition and Image Processing Lab)，意大利Bologna大學(xué)特征識別系統(tǒng)實驗室等。這些國外公司、研究機(jī)構(gòu)在指紋的采集、圖像處理、識別、比對等方面的技術(shù)己經(jīng)比較成熟。國內(nèi)從上個世紀(jì)80年代初期開始研究指紋自動識別技術(shù)。從事自動指紋識別系統(tǒng)開發(fā)的公司有：西安青松，北京中控，廈門寶利鉻等。單就指紋識別算法而言，國內(nèi)外的研究水平處于同步狀態(tài)。在產(chǎn)品應(yīng)用方面，歐美國家已經(jīng)開始使用指紋識別ATM，并在南美廣泛使用。而在國內(nèi)，指紋識別主要應(yīng)用在單位和集體的考勤、門禁、保險箱柜等領(lǐng)域，主要的產(chǎn)品有指紋考勤機(jī)、指紋門禁系統(tǒng)、指紋鎖等?？梢灶A(yù)見，指紋識別技術(shù)將被廣泛接受從而影響人們的日常生活的各個方面：通過取代個人識別碼和口令，指紋識別技術(shù)可以阻止無授權(quán)用戶的訪問，以防止盜用ATM，蜂窩電話、智能卡、桌面PC，工作站及其計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；在通過電話、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的金融交易時進(jìn)行身份認(rèn)證；在建筑物或工作場所，生物識別技術(shù)可以取代鑰匙、證件、圖章和卡閱讀器。據(jù)專家保守估計，未來5年，我國將有近百億元的市場等待著企業(yè)去開拓。 指紋識別原理指紋圖像其實是比較復(fù)雜的，與人工處理不同，許多生物識別技術(shù)公司并不直接存儲指紋圖像（美國有關(guān)法律認(rèn)為，指紋圖像屬于個人隱私，因此不能直接存儲指紋圖像）。指紋識別的基本過程是通過取像設(shè)備讀取指紋圖像，然后用計算機(jī)識別軟件提取指紋的特征數(shù)據(jù)，最后通過匹配識別算法得到識別結(jié)果，以確定指紋所有人的身份。驗證就是通過把一個現(xiàn)場采集到的指紋與一個己經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對一的比對（onetoone matching）來確認(rèn)身份的過程。指紋以一定的壓縮格式存貯，并與其姓名或其標(biāo)識（ID，PIN）聯(lián)系起來。驗證其實是回答了這樣一個問題:“他是他自稱的這個人嗎？”這是應(yīng)用系統(tǒng)中使用得較多的方法。這也叫“一對多匹配（onetomany matching）”。辨識主要應(yīng)用于犯罪指紋匹配的傳統(tǒng)領(lǐng)域中。用戶ID指紋庫用戶指紋提取指紋特征特征匹配匹配結(jié)果圖11 一對一指紋登記與驗證示意圖用戶指紋提取指紋特征逐一匹配指紋庫用戶ID圖12 一對多指紋登記與辨識系統(tǒng)示意圖驗證和辨識在比對算法和系統(tǒng)設(shè)計上各具技術(shù)特點。 指紋識別技術(shù)面臨的難點以及發(fā)展方向迄今為止，自動指紋識別技術(shù)的研究取得了很大的成績，但也面臨一些嚴(yán)重的困難：（1）指紋采集技術(shù)有待提高。雖然可以通過指紋增強(qiáng)等技術(shù)提高指紋的質(zhì)量，但這不可能從根本上解決問題。（b）指紋采集時的變形問題至今沒有得到很好的解決。另外，指頭表面是一個三維曲面，而獲取的指紋圖像卻是一個二維平面，這種從立體向平面的轉(zhuǎn)化也會造成指紋的變形。（2）指紋分類技術(shù)有待突破。但對于工作在辨識模式下的系統(tǒng)，指紋分類技術(shù)的研究水平則至關(guān)重要。按照現(xiàn)行的分類標(biāo)準(zhǔn)，將指紋