指纹细节特征提取技术分析

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1、第一章绪论1．1生物特征识别技术综述生物识别技术是利用人体所固有的生物特征进行身份认证的一种技术，是为了进行身份验证而采用自动技术测量其身体的特征或是个人的行为特点，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。BillGates曾作过这样的断言：“生物特征识别技术，利用人的生理特征(如指纹等)来识别个人的身份，将成为今后几年IT产业的一项重要革新。’’Gates的这段言论是因为有越来越多的消费者、公司和政府机关都承认，现有的基于智能卡、身份证或密码的身份识别系统是远远不够的。生物特征识别技术为此提供了一种解决方案。生物特征识别技术是目前最为方便与安全的识别系统，你不

2、需记住身份证号码或密码，也不需随身携带像智能卡之类的东西。“钥匙”就是你自己，没有什么能比这更安全和更方便的了川。生物特征与生俱来，不容易被盗用、丢失、共享，因此较传统的基于标记(身份证、钥匙等)和基于知识(密码、PIN等)的识别方法更可靠、更有效。生物特征包括身体特征和行为特征。人的身体特征与生俱来，不易改变，包括：指纹、掌形、视网膜、虹膜、人体气味、脸形、皮肤毛孔、手腕／手的血管纹理和DNA等；行为特征则多为后天形成，容易改变，包括：签名、语音、行走的步态、击打键盘的力度等。因此用来进行识别的特征大都是先天具有的身体特征。当某个生物特征满足以下要求时，可以用来鉴定个人身份：(1)普遍性，

3、每个人都有；(2)唯一性，每个人都不同；(3)持久性，在一个较长的时期内不变；(4)可采集性，能够定量的采集；(5)可操作性，可以达到识别的精度，速度和健壮性的要求；(6)可接受性，人们可以接受这种特征识别的程度；(7)可攻击性，是否很容易被攻击。从实际操作的角度来说，一种合适的生物特征性能通常包括识别准确率、识别速度、系统鲁棒性、系统所需资源和影响系统性能的因素等。目前，主流的生物识别技术主要包括人脸、指纹、掌形、掌纹、虹膜、视网膜、签名、语音等。下面就几种生物特征身份认证技术进行横向比较【l】，如表1所示。指纹目1r特’t提取拉术ⅢE表I儿种生物特征身份论证技术的比较鉴定m法J泛性独特性

4、持久陛采集性性能接受性防伪性几脆高低高低高低指纹中高由高中商掌形中高由由dj掌纹中由中高虹膜高由高低视网膜高低签名低高低高低语音自低中低国际生物特征组织IBG(1mernationalBiometricGroup)公布的20034007年生物特征识别技术报告权威、详尽地分析丁生物特征识别技术、应用及其全球市场情况『lI。其中图1将各种常用的生物特征识别技术所占的市场份额做了比较，根据不同的应用场合，需要采用不同的技术。目前，有三种身体特征被认为是最具固有性和惟性：视网膜、虹膜和指纹。因此，这三种身体特征在生物特征识别技术中具有最高的。J信度和准确度。但从综合性能r讲，指纹识别要优于其他几种技

5、术。很多生物特征识别技术己经得到了广泛的应用，指纹识别技术尤为突出。2004年相对市场份葡图l2004年生物特征识别技术的市场l2指纹识别技术指纹足指手指末端正面皮肤上凸凹不平的纹路。尽管指纹只是人体皮肤的一小第一章绪论部分，却蕴含着大量的信息。指纹识别是利用手指纹线的唯一性和排他性进行身份鉴定，指纹的自动识别技术是最早和最广泛的被应用于实践的生物识别技术。它是一种相对准确率较高，且相对容易被用户接受的身份认证方案。1．2．1指纹识别的发展历史与现状人类采用指纹作为身份识别的方式已经有很长时间的历史，我国将指纹应用于民间契约及断案有悠久的历史。但由于缺乏专业性的研究，现代的指纹技术则是在十六

6、世纪末期逐步发展起来的。现代指纹识别技术出现在十六世纪的晚期。1684年，英国的植物形态学家N．Grew发表了他对指纹的脊线、谷线和中心结构的系统研究结果。这篇论文被视为关于指纹的第一篇科学报告【21。自此以后，大批的研究者开始致力于指纹识别技术的研究。1788年，Mayer对于指纹的解剖结构作了详细描述，提出了大量的指纹特征用于指纹匹配13J。1823年，Purkinje提出了第一个指纹分类方法，将指纹按脊线结构分为9种类别【41。1880年，HenryFauld首先科学地分析了指纹的唯一性和不变性，提出了用指纹识别罪犯，从而为现代指纹识别奠定了理论基础【41。1888年，FracisGa

7、llon对指纹进行了广泛研究后，在指纹的分类中收入了细节特征【4

8、。1899年，EdwardHerry在指纹识别的研究中做出了重大突破，建立了用于指纹分类的著名的“Herry系统"【5J。早期的指纹识别由人工来完成，由有经验的指纹专家对指纹逐个进行比对、辨别。这种方法耗时长、效率低、准确率也低。随着人口数量的急剧增长和应用范围的扩大，这种方法越来越不能满足社会应用的要求。到了20世纪60年代，由于计算机图像图