科技写作开题报告

北京石油化工学院

研究训练计划项目开题报告项目名称:项目负责人承担单位:协作单位:指纹识别系统的设计马妍鲁莹沈玉欣信息工程学院信息工程学院测控技术与仪器一、选题的背景、研究意义1、 选题背景在今天的工作生活看来，很多的场合都需要身份的认证，而传统的基于标志的身份认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的威胁，逐渐表现得有些力不从心。那么我们应该怎样保护自己的隐私不被泄露呢？现在，科技的发展让我们认识了生物识别技术。它是依据人的体貌、声音等生物特征进行身份验证的科学解决方案，现有的生物识别技术大致上包括指纹识别技术、掌纹识别技术、视网膜识别技术、虹膜识别技术、面相识别技术、声音识别技术和笔迹识别技术等。其主要优势有：1、减少、消除身份假冒进行真实身份的确认2、降低管理的成本，取代了身份人工人证的的过程：3、方便使用者，减少或消除了使用卡、钥匙或者密码的麻烦。生物识别技术的发展起始于指纹研究，它亦是目前应用最广泛的技术。为了有效地的防止信息资料泄露和财产安全，生物识别技术的安全系数较传统意义上的身份验证机制有了很大提高，越来越得到社会的重视。目前，指纹锁和指纹门禁是应用最广的生物识别技术。随着计算机技术的广泛应用和指纹识别技术的迅速成熟，物美价廉的指纹识别产品已经广泛应用于商业市场，并同时逐渐进入家庭。国内外科研人员很早就致力于指纹识别的研究，研制出各式各样的指纹识别的模块及其应用产品，应用于保险箱、实验室、楼道的身份确认等。2、 研究意义指纹识别是成熟的生物识别(Biometric)技术，由于人体的身体特征具有不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术，希望可以籍此技术来应付现行系统安全所面临的的挑战。要把人体的特证用于身份识别，这些特征必须具有唯一性和稳定性。研究和经验表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变，因此就可以据此识别出人的身份。基于这些特征，人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术，目前许多技术都已经成熟并得以应用，其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。指纹识别技术相对于其他识别方法有许多独到之处，具有很高的实用性和可行性。因此，指纹识别成为最流行、最方便、最可靠的身份认证方式，己经在社会生活的诸多方面得到广泛应用。这是由于指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的指纹，指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的指纹，同时指纹样本易于采集，难以伪造，便于开发，实用性强，可以利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性。3、 发展前景指纹行业是一个新兴的行业，本身具有很高的科技含量，相对利润高发展前景广阔。经专家预计，指纹产品将是未来IT产业新的增长点：利润率最高、发展潜力最大。目前，指纹识别主要应用在考勤、门禁、保险箱柜等领域，相信，随着指纹识别技术的完善，还会广泛的应用在身份证，机动车，家居等更多的领域。二、研究现状分析和主要参考文献综述现在国内外指纹识别大都采用基于细节特征点的指纹识别技术，即采用基于图像处理的指纹识别算法，其中比较有代表性的有两种。一种是基于方向滤波增强，并在指纹细化图上提取特征点的算法，另一种是直接从指纹灰度图上提取特征点的算法。指纹识别作为一种热门的生物识别技术受到越来越多人的关注，国内外许多机构和学者都采用了很多不同的算法对指纹图像进行预处理和匹配。但有些算法会由于指纹图像的噪音、皮肤弹性引起的非线性形变等多方面因素，导致在识别过程中出现误差，影响识别率等谢健阳、李铁才、唐降龙、佟喜峰1］提出嵌入式指纹识别系统设计的一个关键因素是运行的时间，采用了基于ADIADSPBF533DSP的硬件平台，可以较大地降低系统的运行时间，并且其成本也较低。对于实际构造指纹识别系统具有很大的意义。他们研究了嵌入式指纹识别系统的设计方法与实现技术。通过构造以ADIADSP-BF533DSP为平台的硬件环境，实现了指纹识别的嵌入式系统设计，并且针对指纹识别算法对系统运行速度的影响进行了研究给出了实验结果，证实了该方法能够较好的构造嵌入式指纹识别系统。陈国金，王家校⑵为实现基于嵌入式ARM的指纹识别门禁系统，采用了基于ARM9的指纹识别门禁系统的软硬件设计，提出了指纹获取、指纹识别处理、指纹匹配等方法和相关算法。其中，硬件方面主要采用了三星公司的基于ARM920T内核的S3C2410A处理器和富士通公司的MBF200指纹传感器;软件设计包括了系统上电初始化、指纹识别处理、电控锁控制等部分以及Linux操作系统的移植和驱动的编写等。其结果表明，该系统具有准确性高、识别快的优点，而且易于二次开发和功能扩展。简敬元、龙占超⑶论述了使用MotorolaDSP56311和MCS-51设计主从式结构的嵌入式指纹自动识别系统的技术原理和要点，对已经的指纹自动识别算法做了大量研究和改进，使用基于图元匹配的思想，使得指纹识别的误识率和拒识率降到很低（大约0.005%），而匹配速度却较快达到了实用化程度。李永健，解梅⑷根据应用电路的硬件实现周期选择了专用接口芯片PCI9054，研究了PCI9054的工作模式、数据传输的突发方式和EEPROM完成的功能，设计了一种基于PCI总线的指纹采集卡。通过分析指纹采集头的配置方式和I2C总线时序，采用可编程逻辑器件模拟I2C总线控制指纹采集头，得到适合相应识别算法的指纹数据。利用DriverStudio工具包生成框架，开发出驱动程序。用次方法采集的指纹识别率为86.9%，误识率为0.104%，能满足后期的处理要求，所以此指纹采集卡具有广泛的实际应用前景。冯开林、孟祥天、孟凡新、陈益鹏⑸设计了在硬件方面以FPS200指纹传感器采集图像信息，以MSP430F449单片机为控制核心控制FPS200芯片的指纹采集过程、指纹存储、指纹核对、电控锁开合状态。指纹信息正确则控制门锁打开，指纹信息错误则发出报警信号。软件编程语言采用C语言编程，软硬件编程调试环境选用IAREmbeddedWorkbench编译环境进行程序编译和调试。本设计中有一个独特的模式开关设计，用于选择系统的状态是指纹识别核对状态还是户主指纹密码录入状态，本设计的主要目的是在身份认证领域更好地应用指纹识别技术，推动指纹识别技术在实际应用中的发展。毕雪芹、苏艳娟、王琪⑹为了降低指纹识别的拒识率和误识率，满足嵌入式指纹识别系统的实时性要求，采用基于AMR9处理器架构的芯片S3C2440的嵌入式指纹识别系统设计方案，并对二值化算法进行了研究改进。经过用本次嵌入式指纹识别系统采集指纹的试验，结果表明该方案结构简单、可扩展性强，拒识率小于2%。较传统算法的拒识率降低4.77%，误识率小于1%，较传统算法的误识率降低2.3%。此设计方案可行性高，改进的指纹图像处理算法提高了指纹图像的质量。FanHai-jianCaiCheng-wei;ZhouChang-wei[7阐述了基于以太网传输的指纹识别系统是利用嵌入式指纹模块ZFM-20,然后完成预处理、特征提取和指纹比对，收集的指纹。在此研究中，作为主控制芯片微处理器的ARMCortex-M3具有较高的性价比。并且，内置100M以太网模块用来完成指纹的传输，记录和其它信息，降低了成本硬件。用实验室管理系统，PC中具有数据库功能，可以存储用户的指纹数据和考勤记录的信息，以进一步加强高校实验室的日常管理工作。三、研究的基本内容，拟解决的主要问题1、主要研究以下方面的内容：本系统是针对指纹采集、识别模块开发出的指纹识别电子密码锁系统。该系统使用指纹模块搜索手指，一旦搜索到手指，立即采集指纹图像，并将采集到的图像转化成数据的形式发送出去。它利用人体指纹各异性和不变性，为用户提供加密手段，使用时只需将手指平放在指纹采集仪的采集窗口上，即可完成采集任务，操作十分方便快捷。主要功能就是用液晶显示出指纹模块采集指纹图像各个流程及比对的结果。采集指纹图像之前，指纹模块必须要检测手指是否放在采集窗口上，所以就要有录入指纹这一项功能。简单的描述本次设计的功能即使用指纹模块检测、录入指纹，将比对的数据显示在液晶屏幕上。本系统拥有一次最多录入三个指纹的能力。2、拟解决的主要问题:录入指纹：系统预先要有录入指纹的功能，即将个人的指纹通过指纹采集器，采集用户指纹的特征信息。合成指纹模板并存储：通过光电转换后，将指纹特征值和对应的1。号存储到存储器中。上位机只要有上传指纹的命令，模块可以立即将数据传送到指定位置。搜索指纹库比对指纹：当有指纹录入时，模块会响应上位机指令搜索指纹库比对指纹，同时液晶显示比对结果，继电器动作、发光二极管亮。四、研究步骤、方法广泛查阅文献，大量调研单片机指纹识别的研究现状和要求。了解指纹识别的基本原理和分类，确定系统的总体设计方案。根据项目要求以及成本要求，设计硬件方案。画出原理图，列出原件清单。软硬件系统联调。最终产品定型。整理文档，撰写论文。

五、研究工作进度日期研究内容1-2周资料搜索，熟悉题目，完成译文3-4周控制方案论证，完成开题报告5-8周完成机械设计和硬件配置设计9-10周完成人机系统画面组态11周-14周完成相应的软件编制15周-17周整理软硬件资料编写论文18周提交论文，准备答辩六、主要参考文献[1]谢健阳、李铁才、唐降龙、佟喜峰.指纹识别系统的设计与实现[J].微计算机信息.2006(03)⑵陈国金，王家校.基于ARM9的指纹识别门禁系统.机电工程[J].2009(09)简敬元，龙占超.用MotorolaDSP56311和MCS-51组建嵌入式指纹自动识别系统[J].世界电子元器件.2004(01)李永健，解梅.基于PCI总线的指纹采集卡[J].计算机工程与设计.2006(02)冯开林、孟祥天、孟凡新、陈益鹏.基于FPS200的指纹门禁系统设计[J].电子质量.2014(08)[7]毕雪芹、苏艳娟、王琪.嵌入式指纹识别系统的设计及试验研究[J].国外电子测量技术.2015(02)[13]FanHai-jian;CaiCheng-wei;ZhouChan