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1、西安电子科技大学 硕士学位论文 自动指纹识别系统的设计与算法研究 姓名：李想 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：王宇平 20100415 摘 要 随着电子信息技术、计算机及网络技术的快速发展，通过辨识人体生理或行 为特征来进行身份认证的生物识别技术越来越多的得到广泛认同。指纹识别作为 生物识别技术中一种优秀的身份认证方法， 其理论及应用研究受到了多方的重视， 并以其方便易用、高准确率和低价格等诸多优势而得到广泛应用，已经成为最流 行、最方便、最可靠的个人身份认证技术之一。 指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平的纹路。在人的生长早期形成后，终生 保持不变。自动指纹识别系统是集光电技
2、术、图像处理、计算机及网络、数据库 技术、模式识别技术等于一体的综合性系统。一般包括指纹图像采集、指纹图像 处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。 本文对自动指纹识别系统中的关键算法进行了研究， 在指纹图像评测、 增强、 指纹分类、指纹识别等方面，提出了行之有效的解决算法。在分析比较常见的管 理信息系统后，结合社会保障工作的实际的需要，本文采用三层体系结构，在用 户表示层上分别采用客户端与浏览器端模式设计了社会保障指纹系统。该系统集 成指纹管理、用户管理、指纹采集仪管理、用户登录管理等功能，对信息与数据 的采集、统计、分析和储存采用自动化管理。该系统帮助社会保障部门实现信息 化管理，使这些
3、部门加强管理，提高办事效率，为公众提供准确及时的信息服务。 关键词：信息系统 指纹识别 图像预处理 特征提取 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. A B S T R A C T Biometrics, an automatic personal identification by using some physiological or behavioral characteristics associated with the person, has been accepted greatly w
4、ith the fast development of electronics, information, computer and networks. The theory and application of fingerprint identification appeal a lot of interest, which is one of the most excellent identifying methods in biometrics. Automatic Fingerprint Identification System （AFIS） has been studied de
5、eply and used widely with many advantages, such as easier to use, higher reliability and lower cost. Fingerprint identification technology has become one of the most popular, the most convenient and the most reliable identity authenticating methods. Fingerprint is uneven texture of the skin surface
6、at the end of finger ， and it keeps the original situation after human beings early period growth. AFIS is an integrated system including electro optical technology, image processing, computer and network, database technique, pattern recognition technique. The system is a kind of process comprised f
7、ingerprint image acquisition, processing, feature extraction, eigenvalues comparison, matching and etc. In this paper, the key algorithms of automatic fingerprint identification system are studied, and the solution methods for fingerprint image evaluation, enhancement, fingerprint classification, an
8、d fingerprint recognition, are proposed. The social security fingerprint identity system is developed with the analysis of management information systems. It combined the actual needs and designed by Client and Browser mode using three-tier architecture at the user layer user management. The system
9、integrated fingerprint management, user management, fingerprint scanner management, user access management and other functions, and managed the collection of information and data, statistics, analysis and a storage automatically. The system helps the social security sector achieve information manage
10、ment, makes them to strengthen management, improve efficiency, and provides accurate and timely information services for public. Keywords: Information System Fingerprint recognition Image Pretreatment features Extraction Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 西安电子科技大学西安电子
11、科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明学位论文独创性（或创新性）声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不 包含他人已经发表或撰写的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作过的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：_ 日期：_ 西安电子科技大学西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保
12、留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用复印、影印 、缩印或其它手段保存论文。同时本人保证，毕业 离校后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 （保密的论文在解密后遵守此规定） 本人签名：_ 日期：_ 导师签名： _ 日期： _ Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1 . 1 生物特征识别
13、 生物特征识别是一种独特的新兴技术领域，可以用可衡量的物理、生物或行 为等特征，进行处理和采集，用来建立身份库或者进行身份验证。可以基于的属 性包括脸、指纹、手纹、虹膜、视网膜、笔迹、声音和 DNA 等。相比传统的识 别、验证方法，如照片或磁性刷卡识别码（ID）卡，使用生物识别技术往往更方 便用户，降低了企业的成本，减少了欺诈行为，更加安全可靠。 生物识别技术正在成为基础广泛的识别（确定一个人的身份）和个人的核查 （核实个人的身份）的高度安全的解决方案。在 2001 年，麻省理工学院技术评 论公布生物识别技术作为“十大新兴技术” 之一，称“它将改变世界” 1。 通过对安全问题逐步提高认识的过程
14、，推动了生物识别技术在诸多领域的应用， 例如生物识别技术在政府、军事、学校和商业中都可以窥见其身影。生物识别技 术也被用于刑事司法，例如在美国移民服务、电子商务和电子政务用生物特征作 为密码或密钥，帮助确保国家的边境检查，并加快入境、出境的过程2。 在美国的一些大学，将生物识别技术列为其正规课程。而在西弗吉尼亚大学 （摩根敦）可授予有关生物特征识别系统理学学士学位，在 4 年的学习序列中包 含 133 到 158 个学分，结合计算机科学、电子、计算机工程、生物学，生理学和 法医的了解，必需设计、构建和测试自动化的生物识别系统3。其他一些大学也 将生物识别技术纳入其课程体系，例如，圣母大学4，以
15、及美国普渡大学（西拉 法叶城）在其本科课程“自动识别和数据采集”中也介绍了生物识别技术5。 1.1.1 生物识别技术的特点 生物识别技术（Biometric Identification Technology）主要是指利用人体所固 有的生物特征进行身份认证、识别和鉴定的一种技术。生物特征大致分为生理特 征和行为特征两类。由于个人的行为特征（笔迹、语音、行走步态、敲键方式等） 是后天形成的，有着不确定性和易变性，而人的生理特征（如指纹、静脉、掌型、 视网膜、虹膜、人体气味、脸型、甚至血管、DNA、骨骼等）则是与生俱来，往 往不容易随着时间或空间的变化而发生改变，因此目前用来进行生物识别的特征 大
16、都是先天具有的生理特征。当某个生物特征满足以下条件时，都可以用来鉴定 个人身份6 7 8 9： (l)普遍性：每个人都拥有这种生物特征； Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 自动指纹识别系统的设计与算法研究 2 (2)唯一性：每个人的这种生物特征各不相同； (3)持久性：这些生物特征正常情况下保持不变； (4)易采集性：这些生物特征可以且便于提取、测量； (5)接受程度：人们对这些技术以及特征的采集过程的心理接受程度； (6)抗伪性：即冒充者很难通过提供假特征欺骗识别系统。 当然， 考虑到实用性还要考虑识别系统的性能指标， 性能指能达到的准确度、 可靠性、速度，此外还
