完整版指纹识别的研究目的意义及国内外研究现状

1、精选公文范文， 管理类，工作总结类，工作计划类文档， 欢迎阅读下载指纹识别的研究目的意义及国内外研究现状指纹识别的研究目的意义 及国内外研究现状 1 研究的目的和 意义 2 指纹识别技术简介 指纹识 别的一般工作模式 基于图像匹配 的指纹识别系统的研究内容 目前指纹 识别的应用 3 国内外指纹识别系统 的 发 展 状 况指 纹 识 别 的 起 源指纹识别的研究与发展历程 1 研究的目的和意义 在网络化时代 的今天，我们每个人都拥有大量的认证 密码，比如开机密码、邮箱密码、银行 密码、论坛登陆密码等等；并配备了各 种钥匙，如门锁钥匙，汽车钥匙，保险 柜钥匙等。这些都是传统的安全系统所 采用的方式

2、，随着社会的发展，其安全 性越来越脆弱。而我们的生活随时都需 要进行个人身份的确认和权限的认定， 尤其是在信息社会，人们对于安全性的要求越来越高，同时希望认证的方式简 单快速。为了解决这一问题，人们把目 光转向了生物识别技术，希望能借助人 体的生理特征或行为动作来进行身份识 别。这样您可以不必携带大串钥匙，也 不用费心去记各种密码。另外，生物特 征具有唯一性，不可复制性，例如指纹， 有学者推论：以全球 60 亿人口计算， 300 年内都不会有两个相同的指纹出 现。以电子商务、电子银行的安全认证 为例，目前在电子商务中他人会假冒当 事人的身份，如果通过生物特征进行论 证，就可有效防止此类事件的发

3、生。另 外，网络、数据库和关键文件等的安全 控制，机密计算机的登陆认证，银行 ATM 、POS 终端等的安全认证，蜂窝电 话，PDA的使用认证等等，都离不开可 靠安全的生物特征识别。可见，生物特 征识别不但有可观的经济效益，还有不 可估量的国家信息安全效益。长期以来，验证身份的方法是验证该人是否 持有有效的信物，如照片、密码、钥匙、 磁卡和 IC 卡等。从本质上来说，这种方 法验证的是该人持有的某种 “物”，而不 是验证该人本身。只要 “物”的有效性得 到确认，则持有该 “物”的人的身 份 也就随之得到确认。这种以 “物”认人的 办法存在的漏洞是显而易见的： “物 ”的 丢失会导致合法的人无法

4、被认证，以及 各种信物容易被伪造、破译。网络环境 下，密码作为身份识别的标志已被广泛 采用。但是密码容易被遗忘，也有被人 窃取的可能，已不能满足人们的需要。 人们逐渐把目光转向了生物特征识别技 术。 生物特征识别技术是为了进行 身份验证而采用自动化技术测量其身体 特征或个人行为特点，并将这些特征或 特点与数据库的模板数据进行比较，完 成认证的一种解决方案， 被评为 21 世纪 十大高科技之一。生物特征识别是目前 最为方便和安全的识别技术，并且生物 特征识别产品均借助于计算机技术实 现，容易与安全、监控、管理系统整合， 实现自动化管理。1997年比尔 盖茨曾这精选公文范文，管理类，工作总结类，工

5、作计划类文档，感谢阅读下载3 精选公文范文， 管理类，工作总结类，工作计划类文档， 欢迎阅读下载样预言：“生物识别技术即利用人的生理 特征，如指纹、虹膜等来识别个人的身 份，将成为未来几年 IT 产业的重要革 新 ”。用来鉴别身份的生物特征应该具有惟一性、广泛性、容易采集等特 点，实际应用给基于生物特征的身份鉴 别系统提出了更多的要求，包括： 性能的要求。所选择的生物统计特征能 够达到多高的识别率，对于资源的要求 如何，识别的效率如何等； 可接受 性。使用者在多大程度上愿意接受基于 所选择的生物统计特征的系统； 安 全性。系统是否能够防止被攻击； 可行性。是否具有相关的、可信的研究 背景作为技

6、术支持； 存储量。提取的特 征信息是否占用较小的存储空间； 价 格。是否达到用户所能接受的价格； 速度和准确率。是否具有较高的注册、 识别速度和识别率； 是否具有非侵犯 性。 目前，主要的生物特征识别技 术有虹膜识别、视网膜识别、人脸识别、 签名、识别、声音识别、指纹识别等等。 精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 4 精选公文范文， 管理类，工作总结类，工作计划类文档， 欢迎阅读下载然而，还没有任何一种单独的生物特征 可以满足上述全部要求。2 指纹识别技术简介 指纹识别的一般工作 模式 指纹识别是生物特征识别的 一种，具有所有生物特征识别的共性， 即基于人体生物特征

7、的惟一性，不过其 所分析的对象是指纹特征。在所有用于 个体辨识的人体生物特征中，指纹特征 是最早被发现和应用的，所以指纹识别 的历史较其它识别技术要悠久的多。从 20 世纪 70 年代出现自动化的指纹识 别系统到现在，经过 30 多年的发展， 目前的指纹识别技术已经逐渐深入到人 们的生活和工作中，并被接受和喜欢。 指纹特征录入指纹特征提取样本数据库 指纹特征录入指纹特征提取指纹特征匹 配输出匹配结果 图 2 一般指纹识别系 统示意图 严格来讲， 指纹识别 的原理包括指纹采集原理、指纹特征提 取原理和指纹特征匹配原理三大部分。 1指纹采集原理主要是根据指纹的几何 特性或生理特性，通过各种传感技术

8、把指纹表现出来，形成数字化表示的指纹 图像。指纹采集技术有两种采集模式， 一种是在被采集人知道的情况下实施的 主动采集；另一种是在被采集人未知的 情况下，如刑侦现场，通过各种化学的、 物理的方式显影指纹并采集的过程，一 般称为现场指纹采集。指纹图像采集设 备主要分为：光学采集设备、硅晶体传 感器 和其它。2指纹特征提取的原理是对指纹图像的全局特征和局 部特征进行提取、鉴别的原理。其提取 的对象包括纹形特征和特征点的分布、 类型以及一组或多组特征点之间的平面 几何关系。特征点的平面几何关系表现 为某两个特征点之间的距离，或者某三 个或更多特征点之间组成的多边形的几 何特性等。不论是特征点的单体特

9、征， 还是特征点的组合特征，都是指纹特征 的组成部分。把这些指纹特征用数字模 板的形式表示出来，就实现了一个指纹 特征提取的过程。3指纹特征值匹配原理是对指纹图像的全局特征和局 部特征按模式识别的原理进行比对匹 配。匹配是在已注册的指纹和当前待验 证的指纹之间进行的。匹配运算不是对 两个指纹图像进行比较，而是对已形成 数字模板的指纹特征值进行比对。指纹 特征值匹配从全局特征和局部特征两个 方面进行。全局特征的匹配包括对指纹 纹形的分类和判断、纹数的判断等。局 部匹配包括每个细节点的类型匹配、坐 标匹配、质量匹配、方向匹配等，甚至 还包括一组特征值之间形成的拓扑关系 的匹配。匹配过程既要对全局特

10、征进行 匹配，又要对局部特征点及其组合特征 进行匹配。最后需要把所有特征点的匹 配结果综合起来，根据事先定义的判定 模式和判定标准，判定是否达到预设的 阈值。综合判定的过程，可以看作是对 各个匹配点的相似度进行类似加权求和 的过程。对指纹进行判定就像一个人去 识别另一个人，会从身高、胖瘦、脸形、 发型、着装风格等各个方面做出综合判 别。 基于图像匹配的指纹识别系统 的研 究内 容1指纹采集从采集方式来看，指纹基本可以分为三 类:捺印指纹、活体指纹和模糊指纹。捺 印指纹指的是将沾了印墨的手指按压在 某种东西 （通常是纸 ）上留下的指纹的痕 迹，再经相应设备转化为数字化的信息， 就得到捺印指纹图像

11、。捺印指纹采集到 的有效面积比较大， 但因采集方式所限， 采集速度较慢，指纹缺陷较多，目前难 以严格控制采集的质量。 根据录入 原理的不同，活体指纹采集仪可分为光 学式、半导体式和超声波式等几种。根 据采集时手指皮肤是否与指纹采集仪接 触，又可分为接触式和非接触 式。 经活体指纹采集设备得到的是数字化的 指纹图像，相比较而言，活体指纹的质 量是最好的。 模糊指纹一般是指在 犯罪现场采集到的指纹，即将罪犯无意 中遗留在犯罪现场的指纹痕迹经过显 影、拍照和扫描等技术处理而得到的指 纹图像。2指纹预处理指纹预处理是指纹特征提取前的不可缺少的精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下

12、载9 精选公文范文， 管理类，工作总结类，工作计划类文档， 欢迎阅读下载一个重要环节，主要用于突出指纹图像 中的纹理、方向信息，消除或者减弱噪 声等无用信息。指纹图像预处理包括指 纹图像分割、图像增强、二值化、细化 等。 指纹图像分割位于预处理的最 前端，非理想采集条件下的指纹图像分 割显得山东大学硕士学位论文越发重 要。准确、可靠的将指纹图像从背景区 域中分割出来， 对于缩短图像处理时间、 提高特征提取的准确率都具有重要意 义。指纹图像分割是自动指纹识别中一 个值得深入研究的问题。 图像增强 是根据指纹图像纹理的方向性和纹线距 离对可恢复的纹线进行恢复和增强，对 于不可恢复的区域进行屏蔽。

13、二值 化即将图像中灰度大于某阈值的像素的 灰度置为 1，小于等于该阈值的像素的灰 度置为 0，即将图像变为二值图像。 指纹细化就是提取指纹图像的脊线骨 架 。 3 指 纹 细 节 特 征 定 义 和 提 取 指纹的细节特征 (minutiae) 有 150 种之 多。但这些特征出现的概率并不相同， 精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载 9 精选公文范文， 管理类，工作总结类，工作计划类文档， 欢迎阅读下载其中很多特征是极其罕见的。在自动指 纹识别技术中，一般只使用两种细节点 特征：纹线端点(ridge en di ng)和分叉点 (ridge bifurcatio n

14、)。纹线端点指的是纹线 突然结束的位置，而纹线分叉点则是纹 线突然一分为二的位置。大量统计结果 和实际应用证明，这两类细节点在指纹 中出现的机会最多，也最稳定，而且比 较容易获取。更重要的是，使用这两类 细节点足以描述指纹的唯一性。通过算 法检测指纹中这两类细节点的数量以及 每个细节点的类型、位置和所在区域的 纹线方向是特征提取算法的任务。 4指纹匹配指纹匹配要解决的问题是对两幅给定的图像提取特征信息， 进行匹配， 判断两枚指纹是否是同源的， 即是否来自同一个指头。如 ：传统的点模 式指纹匹配一般是基于细节点 (Minutiae)实现的。目前最常用的细节点有两种：纹线端点(Rigde endi

15、ng)和纹线分叉点(Ridge bifurcation) 。纹线端点指纹线突然 结束的点，而纹线分叉点则是纹线突然 一分为二的点。这两种细节点在指纹纹 线中出现的几率最大，也最稳定，易于 检测，且足以描述指纹的唯一性。指纹 匹配靠比较两枚指纹的细节点特征来决 定指纹的唯一性。 根据指纹匹配的 模式可以分为验证模式和辨识模式。根 据操作过程不同可分为自动匹配和人机 交互匹配；根据匹配适应性可以分为弹 性匹配和刚性匹配。不同的分类不胜枚 举，然而这些分类方法都难以囊括所有 的指纹匹配算法，同时一些算法又可以 综合多种分类的特性。 按照匹配使 用的特征将指纹匹配分为以下五种，基 于点模式的匹配，基于

16、纹线的匹配，基 于图的匹配，基于纹理的匹配以及多种 细节特征混合的匹配方法。 指纹匹 配是自动指纹识别系统 (AFIS) 的核心研 究内容之一，它在指纹特征提取之后， 是自动指纹识别的最后一步，也是非常 关键的一步。指纹匹配靠比较两枚指纹的细节点、纹线或者其他局部结构特征 来决定指纹的唯一性。然而，于采集设 备的不完善性、采集条件的随机性以及 预处理技术的局限，使得真正特征点的 缺失、伪特征点的存在和特征点定位偏 差的情况普遍存在。所以，指纹匹配必 然还是一种模糊匹配，且需要具备一定 的弹性。5性能评价为了反映当今模式识别应用的技术水平和发展 状况，国际上举行了三届指纹识别竞赛。 FVC 各届

17、竞赛均使用四个标准指纹库做 测试，并建立了统一的性能评价标准， 通过各种指标衡量指纹识别系统的性 能 ， 如 EER, FMR, FNMR,FMR100, FMR1000, ZeroFNMR 和 ZeroFMR。其 中， ERR 是等错率，即拒识率和误识率 相等时的拒识率或误识率。 FMR 是误识 率， FNMR 是拒识率。 FMRI 00 表示当 FMR=1/100 时的 FNMR，FMR1000 表示 当 FMR=1/1000 时的 FNMR，ZeroFNMR 表示当 FNMR=0 时的 FMR, ZeroFMR 表 示当FMR=0时的FNMR。近年来，FVC的各项标准在指纹识别算法性能的

18、研究 中已经被广泛采用。 目前指纹识别 的应用 经过 30 多年的发展，生物 识别技术的产品在主流社会中开始了比 较大规模 的应用，在很多国家，政 府采用法律规定的方式来保证生物识别 技术的应用。如在美国 :911 以后，三个 相关法案 （爱国者法案、边境签证法案、 航空安全法案 ）都要求必须采用生物识 别技术作为法律实施保证。 总体上来讲， 应用已经进入了以政府及应用为主的阶 段。 指纹识别技术的应用非常广 泛。典型的脱机应用有指纹锁，指纹保 险柜、指纹考勤系统等。电子银行，自 动取款机、电子商务等基于指纹识别的 身份认证系统都属于指纹识别技术的联 机应用。 以指纹为代表的生物特征 识别技术

19、有望在将来的公共领域和民用 领域扮演更重要的角色。3 国内外指纹识别系统的发展状况 指纹识 别的起源 指纹身份识别是最古老 的防伪技术， 现在与计算机技术相结合，已成为身份识别的重要手段。对指纹的研究，最开始属于生物遗传学的研究范 畴，同时也是人类学研究的课题之一。 指纹作为皮肤纹理学研究的三大对象之 一，在中国的学术研究领域也有近百年 的历史。中国是世界上公认最早应用指 纹识别技术的国家。公元前 7000 年到23 年，珀金杰 ()首次将指纹纹形分成了 9 类；185年，赫谢尔 ()规定与官方定契约必须捺指纹；1880 年，6000 年以前，在古叙利亚和中国，指纹 作为身份鉴别已经开始使用。

20、 考古发现， 一些粘土陶器上留有陶艺匠人清晰可见的指纹图案。与发展历程指纹识别的研究19 世纪初，科学研究发现了至今仍然承认的指纹的两个重要特性：没有人的指纹是完全相同的；指 纹的样式终生不变。这个研究成果 使得指纹在刑事侦查中得以正式应用。福尔茨(Henry Fauld)发表了指纹认证的论文，第一次科学地提出了指纹的个体 性和惟一性。指纹惟一性的发现，使得精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载15 精选公文范文， 管理类，工作总结类，工作计划类文档， 欢迎阅读下载精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，感谢阅读下载19 指纹作为一种更为有效的鉴别方法而得到采用9 年，亨利 ()在总结前人研究成果的基础上，提出了基于指纹 细节特征识别(Minutia-Based)的理论，并提出了用指纹识别来进行确定罪犯身份 的设想，从而奠定了现代指纹学的基础。 直 到 一 个 多 世 纪 后 的 今 天 ， 采 用Minutia-Based 的指纹识别算法仍是主 尔顿 (Francis Galton )对指纹进行了