基于MATLAB的指纹识别系统的设计与实现(共30页).doc
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《基于MATLAB的指纹识别系统的设计与实现(共30页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MATLAB的指纹识别系统的设计与实现(共30页).doc(30页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上 本科毕业论文(设计)论文题目:基于MATLAB的指纹识别系统的设计与实现姓名:学号:班级: 年级: 专业: 学院: 指导教师:完成时间: 专心-专注-专业 作者声明本毕业论文(设计)是在导师的指导下由本人独立撰写完成的,没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文(设计)引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文(设计)成果归武昌工学院所有。特此声明。 作者专业: 作者学号: 作者签名: 年 月 日 基于MATLAB的指纹识别系统的设计与实现XXXThe design an
2、d implementation of fingerprint identification system based on MATLABX, X 2017年02月26日摘 要本文系统地介绍了指纹识别技术的发展和国内外研究应用现状,阐述了建立指纹识别系统的必要性和意义。以数字图像处理为基础,研究指纹识别的原理和方法,重点分析基于神经网络指纹识别算法、滤波特征和不变矩指纹识别算法和指纹匹配算法,将matlab作为仿真工具,针对已有的三种指纹识别算法进行编程识别;并通过实验论证各种算法的优缺点。关键词:指纹识别;算法;Matlab仿真This paper systematically introd
3、uces the development of fingerprint recognition technology application status at home and abroad, establishing a fingerprint identification system described the necessity and significance. Based on digital image processing to study the principles and methods of fingerprint identification, the focus
4、of fingerprint recognition algorithm based on neural network, filter and moment invariant fingerprint recognition algorithm and fingerprint matching algorithm, matlab as a simulation tool for the existing three Fingerprint recognition algorithm programming; and various algorithms through experiments
5、 demonstrate the advantages and disadvantages.Keywords: fingerprint identification; Algorithm; Matlab simulation目 录1 绪论1.1 引言随着网络信息化时代的快速发展,个人身份的数字化和隐性化水平也得到了提高。如何准确鉴定一个人的身份,保护信息安全是当今信息化时代必须解决的一个关键性社会问题。目前,我国的各种管理大部分使用证件、磁卡、IC卡和密码,这些手段无法避免伪造或遗失,密码也很容易被窃取或遗忘。这些都给管理者和使用者带来很大不方便。生物特征身份鉴别方法可以避免这些麻烦。因此,这
6、一技术已成为身份鉴别领域的研究热点。生物特征识别(BiometriCS)技术是指通过计算机利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴别。生理特征与生俱来,多为先天性的;行为特征则是习惯使然,多为后天性的。这里将生理和行为特征统称为生物特征,用于身份鉴别的生物特征应具有普遍性,即任何人都具有这一特征;唯一性,不同人的这一特征各不相同;稳定性,这一特征不随时间、外界环境等的变化发生改变;可接受性,用这一特征进行人体身份鉴别可以被人们接受和认可;防伪性,这一特征不易仿造、窃取。目前,常见的生物特征识别手段主要有人脸、指纹、手形、手部血管分布、虹膜、视网膜、手写体、声音和脸部热量图等。它们有的
7、已逐步得到推广和应用,有的还仅处于实验研究阶段。其中,人脸、指纹、手形、手部血管分布、虹膜、视网膜和脸部热量图属于生理特征,手写体属于行为特征,而声音则兼有两方面的属性。下面主要对其中指纹识别技术作介绍和研究。指纹识别技术不同人的指纹,即使同一个人不同手指的指纹,纹线走向及纹线的断点和交叉点等各不相同,也就是说,每个指纹都是唯一的。另外,指纹不随年龄的增长而发生变化,是终生不变的。依靠这种唯一性和稳定性,可以把一个人同他的指纹对应起来,通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较,就能验证他的真实身份。指纹用于身份鉴定的历史悠久。早在古叙利亚和中国,指纹鉴别就己经开始应用。19世纪初,科学研究发现了
8、至今仍然承认的指纹的两个重要特征,一个是两个不同手指的指纹纹线的式样不同,另一个是指纹纹线的式样终生不变。这个研究成果使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用。早期的指纹识别依靠人工对比方式进行。由于指纹结构的复杂性及对指纹识别要求的严格性,导致人工识别指纹难度大、速度慢并且识别准确性受专家经验制约,远不能适应实际工作的需要。20世纪60年代,随着计算机技术的诞生、发展与不断进步,图像处理与模式识别方法的日臻完善,人们开始着手研究利用计算机来处理指纹。从那时起,自动指纹识别系统(AFIS:Automated Fingerprint Identification System)在法律实施方面的研究和应用
9、在世界许多国家展开。20世纪80年代,个人电脑、光学扫描这两项技术的革新,使得它们作为指纹取像的工具成为现实,从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用,比如代替IC卡,普通锁等。20世纪90年代后期,低价位取像设备的引入及其飞速发展,可靠的比对算法的发现为个人身份识别应用的增长提供了舞台。据统计,到20世纪末,全世界生物识别市场约为1.56亿美元,其中指纹识别约为1.2亿美元,这标志着指纹识别是当前最成熟稳定,并且应用最广泛的生物识别技术。1.2指纹识别技术的发展和研究现状 指纹应用可以追溯到几千年以前,但指纹学成为一门学科,却只有百余年的历史。指纹应用可以分为三个时期。第一时期:摸索时期;据考
10、证,我国已经发现6千多年前的陶器上留下的指纹。中国是运用指纹最早的国家之一,古代军队就设有箕斗花名册。罪犯的供词也以捺印指纹为证。在周代,指纹被用于民间契约的签署。指纹在侦察断案中也有着2千余年的应用历史。外国指纹应用比我国晚得多,巴比伦与西腊人,公元前2世纪在陶器上捺印指纹, 以从鉴识。据考证,埃及、罗马、印度这些具有悠久历史的国家应用指纹也有上千年的历史。第二时期:指纹科学化时期;这一时期是从17世纪80年代开始的。第二时期:指纹科学化时期;这一时期是从17世纪80年代开始的。1684年,英国医学博士格留第一次对指纹做了分类。1860年英国驻印殖民地行政长官威廉.赫谢尔,开始进行犯罪指纹登
11、记实验,提出了指纹“人各不同,至死不变”的观点,建立了指纹分析和分类的方法。从此,指纹研究逐步走向科学化的轨道。指纹正式作为一种刑事登记制度最先始于英国。1892年英国高尔顿研究指纹,最早提出了用指纹进行刑事登记的方法。1895年,英国采用高尔顿的研究成果,开始实行指纹登记制度。1897年,英国爱德华.享利发明指纹二部分析法,使指纹的分析、储存、查对趋于完善。1901年,英国政府正式采用了享利指纹分析法。从此,指纹的登记制度逐渐被世界各国重视和采用,并沿袭至今。1903年,中国青岛市警察局首次应用汉堡式指纹法。此后我国相继开展了指纹的应用及研究,还曾建立过“指纹学会”。刘紫宛编写的中华指纹法一
12、书是我国最早的指纹专著。全国解放后,我国对指纹研究一直比较重视。1955年编制了中华人民共和国十指纹分析法。这可以说是我国指纹的科学时期。第三时期:现代化、自动化时期;这一时期是从本世纪60年代开始的。随着现代科学技术的发展,指纹应用迅速地实现了现代化和自动化,例如,指纹的电子计算机应用,使储存、查对、鉴定开始走向自动化和半自动化的轨道。半自动管理,是采用人工或人与机器结合的半自动方式分析指纹,把人工鉴定方法计算机化。我国从60年代起,开始着手指纹管理现代化的工作,目前,我国基本上形成了一个指纹工作网,在指纹理论研究上也取得了重要成果,指纹的应用日益广泛起来。如民间把捺印指印作为合同和证件的凭
13、证;在公安司法部门,指纹作为证实犯罪的证据;在医学方面,指纹用于诊断遗传病症等。特别是在90年代后期,西安交大、清华大学先后开发了指纹自动识别系统,指纹门禁系统、指纹考勤系统等。使指纹个人身份识别系统得到了实际运用,另外,美国国家银行根据这类技术将在21世纪初建成全国的个人身份认证网络系统。1.3 指纹识别研究的目的和意义指纹识别作为一种生物鉴定技术,为人类的个体的定义提供了一个到目前为止最为快捷和可信的方法。随着指纹识别的普及,人们之间的信任成本将大大降低,提高人类社会活动的效率。在信息时代,一种安全便捷的身份认证方式显得越发重要。从生物测量角度而言,指纹识别将是一种非常理想的工具,用来定位
14、一个人的基本社会坐标原点。作为一个人,具有非常复杂的社会角色。在很多情况下,一个人的真实身份是很难被分辨的。指纹识别作为一个人基本社会角色定位点,其方便性和准确性已经得到了全世界范围内的认可。指纹识别承载了很多的社会意义,从最根本上来讲,是可以良好的判断和定义一个人的真实生物身份。从而降低社会活动中的信任成本,从根本上改变经济和社会交往模式改变,提高效率。指纹识别作为一种生物鉴定技术,为人类的个体的定义提供了一个到目前为止最为快捷和可信的方法。随着指纹识别技术的日渐成熟,图像处理及模式识别界曾一度认为自动指纹识别问题已经得到很好的解决。但实际上,指纹识别的核心技术仍然存在许多尚未解决的难题,尤
15、其是对残缺、污损指纹图象进行识别的鲁棒性和适应性方面不能令人满意。指纹识别系统将随着更小更廉价的指纹输入设备的出现、计算能力更强更廉价的硬件以及互联网的广泛应用而进一步拓宽应用。其中,能适应在线应用的自动指纹识别系统的算法有待进一步改进,多种指纹识别方法的集成应用以及包括指纹识别在内的多种生物特征鉴定技术的集成应用也将是今后研究的发展方向。因此,自动指纹识别技术现在是,未来几年仍将是一个重要的、极具挑战性的模式识别研究课题。2 指纹识别的理论和方法十九世纪初,科学研究发现了至今仍然承认的两个重要特征:一是两个不同手指的指纹纹脊的样式(Ridge Pattern)不同,另外一个是指纹纹脊的样式终
16、生不变。这个研究成果使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用。二十世纪六十年代,由于计算机可以有效地处理图形,人们开始着手研究计算机来处理指纹,自动指纹识别系统AFIS在法律实施方面的研究与应用有就由此展开来。2.1指纹识别的基本原理指纹其实是比较复杂的。与人工处理不同,许多生物识别技术公司并不直接存储指纹的图象。多年来在各个公司及其研究机构产生了许多数字化的算法(美国有关法律认为,指纹图象属于个人隐私,因此不能直接存储指纹图象)。但指纹识别算法最终都归结为在指纹图象上找到并比对指纹的特征。1指纹的特征我们定义了指纹的两类特征来进行指纹的验证:总体特征和局部特征。在考虑局部特征的情况下,英国学者E.R
17、.Herry认为,只要比对13个特征点重合,就可以确认为是同一个指纹。总体特征:总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征,包括:基本纹路图案环型(loop),弓型(arch),螺旋型(whorl)。其他的指纹图案都基于这三种基本图案。仅仅依靠图案类型来分辨指纹是远远不够的,这只是一个粗略的分类,但通过分类使得在大数据库中搜寻指纹更为方便。局部特征:局部特征是指指纹上的节点的特征,这些具有某种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征,但它们的局部特征-特征点,却不可能完全相同。2指纹的特征点指纹纹路并不是连续的、平滑笔直的,而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点
18、就称为“特征点”。就是这些特征点提供了指纹唯一性的确认信息。2.2指纹识别系统工作流程指纹识别技术主要涉及四个功能:读取指纹图象、提取特征、保存数据和比对。系统开始,通过指纹读取设备读取到人体指纹的图象,取到指纹图象之后,要对原始图象进行初步的处理,使之更清晰。接下来,指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据,一种单方向的转换,可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹,而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为(minutiae)的数据点,也就是那些指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置,这些点同时具有七种以上的唯一性特征。因为通常手指上平均具有70个节点,所以这
19、种方法会产生大约490个数据。有的算法把节点和方向信息组合产生了更多的数据,这些方向信息表明了各个节点之间的关系,也有的算法还处理整幅指纹图像。总之,这些数据,通常称为模板,保存为1K大小的记录。无论它们是怎样组成的,至今仍然没有一种模板的标准,也没有一种公布的抽象算法,而是各个厂商自行其是。最后,通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果。指纹识别系统框图如图2.1所示。图2.1 指纹识别系统工作原理框图2.3指纹识别技术的方法本文重点研究基于神经网络指纹识别算法、滤波特征和不变矩指纹识别算法和指纹匹配算法,针对已有的三种指纹识别算法
20、进行编程识别,通过matlab仿真,从而进一步论证三种算法的优缺点。2.3.1神经网络指纹识别算法用神经网络进行识别选用哪种特征是个关键问题考虑到本文这里的识别过程是在同类型指纹间进行的这些指纹具有相似的纹线走向指纹的方向信息在这里就显得无关紧要了通过对同类型指纹的分析发现它们差别主要体现在具体的每个细节点上因此本文就提取了指纹的细节点特征作为识别特征每个样本提取的细节点特征是一个801维的向量包含20个特征点每个特征点的特征值是个4维的向量分别是特征点的类型特征点与参考点的纹线方向差值特征点与参考点的距离特征点与参考点的角度我们认为特征点的这些信息即可充分体现同类型指纹间的细微差别也同时具有
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 MATLAB 指纹识别 系统 设计 实现 30
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内