指纹识别系统算法的分析

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1、江苏大学硕士学位论文1．1前言第一章绪论身份的识别和认证是每个人都回避不了的基本问题，千百年来它应用在人类生活的方方面面。传统的身份识别与认证方法是基于身份标识知识(如个人识别码、密码等)和身份标识物品(如证件、磁卡等)的。这些传统方法最致命的缺点是：标识物容易丢失或伪造，标识知识容易记错或遗忘。尤其是在21世纪数字化时代的今天，人们常常是满口袋的卡、满脑袋的密码，而一旦卡丢失或密码遗忘，会对生活产生不便，甚至威胁到我们的个人利益。由于人体特征具有与生俱来和不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术

2、，希望借此来避免传统身份识别认证中产生的种种问题和麻烦，如今生物识别技术已成为身份鉴别领域的研究热点。生物特征分为身体特征和行为特点两类。身体特征包括：指纹、掌形、眼睛(视网膜和虹膜)、人体气味、脸型、皮肤毛孔、手腕／手的血管纹理和DNA等；行为特点包括：签名、语音、行走的步态、击打键盘的力度等。目前基于以上身体特征和行为特点的许多技术都已经成熟并得以应用，而其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。指纹识别作为一种身份识别和认证技术，具有悠久的历史，长期以来指纹识别技术主要应用于刑事侦查与司法鉴定领

3、域。尽管指纹只是人体皮肤的小部分，却蕴含着大量的信息。这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上是各不相同的，在信息处理中将它们称作“特征”，这些特征在每个手指上的表现都是不同的。依靠特征的唯一性，可以把一个人与他的指纹对应起来，从而验证其身份的真实性。而随着计算机与信息处理技术的飞速发展，指纹识别技术正越来越多地应用于民用市场，走进我们的同常生活当中【l卜f31。1．2生物特征识别技术简介迄今为止，通过现代的科学技术手段，被人们所发现的同时兼具“人各有异”、“终生不变"和“随身携带”这3个特点的人体生物特

4、征主要有指纹、虹膜、江苏大学硕士学位论文人体细胞的遗传基因(DNA结构)等。用于生物识别的生物特征有20种之多，有的仅仅停留在实验研究的阶段，有的已经被推广应用。现对其中一些典型的生物识别技术做一简单介绍【4卜[91。1、指纹识别历史悠久，技术成熟，应用广泛。人的指纹特征从胚胎时期就确定了，不同人具有不同的指纹早已为人们所公认。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点。指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征

5、点来进行鉴别。指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。2、虹膜识别虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状区域，在红外光下呈现出丰富的纹理信息，如斑点、条纹、细丝、冠状、隐窝等细节特征。虹膜从婴儿胚胎期的第3个月起开始发育，到第8个月虹膜的主要纹理结构已经成形。除非经历危及眼睛的外科手术，此后几乎终生不变。英国国家物理实验室的测试结果表明：虹膜识别是各种生物特征识别方法中错误率最低的。因此通常被用于高保密的环境。虹膜识别需要被采集者的配合程度较高，且采集设备过于昂贵。3、DNA识

6、别人体内的DNA在整个人类范围内具有唯一性(除了同卵双胞胎可能具有同样结构的DNA外)和永久性。因此，除了对同卵双胞胎个体的鉴别可能失去它应有的功能外，这种方法具有绝对的权威性和准确性。DNA鉴别方法主要根据人体细胞中DNA分子的结构因人而异的特点进行身份鉴别。这种方法的准确性优于其它任何身份鉴别方法，同时有较好的防伪性。然而，DNA的获取和鉴别方法(DNA鉴别必须在一定的化学环境下进行)限制了DNA鉴别技术的实时性；另外，某些特殊疾病可能改变人体DNA的结构组成，系统无法正确的对这类人群进行鉴别。4

7、、面部识别面部识别是根据人的面部特征来进行身份识别的技术，包括标准视频识别和热成像技术两种。标准视频识别是透过普通摄像头记录下被拍摄者眼睛、鼻子、嘴的形状及相对位置等面部特征，然后将其转换成数字信号，再利用计算机进行身份识别。视频面部识别是一种常见的身份识别方式，现已被广泛用于公共安全2江苏大学硕士学位论文领域。热成像技术主要透过分析面部血液产生的热辐射来产生面部图像。与视频识别不同的是，热成像技术不需要良好的光源，即使在黑暗情况下也能正常使用。但人脸识别的准确率不如其他技术。从上面的介绍可以看到，各

8、种生物特征鉴别技术都有自己的优势和不足【10】’【12】。表卜1给出了这些识别技术的性能对比。表1-1几种典型的生物特征性能比较鉴定方法广泛性唯一性持久性易采集性准确性可接受性防伪性指纹中高中纳巾高虹膜高中高低高DNA高低高低人脸晶低中高低向低从表中可以看出每一种生物识别在准确率、用户接受程度、成本等方面都不同，而且都有自己的优缺点，适应于各自的应用场合。总体上来说指纹识别技术与其它生物识别技术相比有具大的优势，主要是因其具有以下优点：·唯一性、永久性，