指纹识别原理及模组工艺
概述
指纹识别的背景知识
我们手掌及其手指、脚、脚趾侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到，包括指纹在的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就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，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。
目前，从实用的角度看，指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。
最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正快速的应用于民用市场。
指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。
系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能，而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中，就在今天，您不必随身携带那一串钥匙，只需手指一按，门就会打开；也不必记住那烦人的密码，利用指纹就可以提款、计算机登录等等。指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。
在一开始，通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，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“节点”（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。
文案
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。
指纹识别技术分类：
光学传感器识别
光学取像设备有最悠久的历史，可以追溯到20世纪70年代。依据的是光的全反射原理(FTIR)。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD 去获得，反射光的数量依赖于压在玻璃表面指纹的嵴和峪的深度和皮肤与玻璃间的油脂。光线经玻璃射到峪后(指纹线之间的凹陷部分)反射到CCD —呈现白色，而射到嵴后则不反射到CCD，图像呈现黑色(确切的是脊上的液体、油脂影响光线的反射路径)。
文案
光学指纹采集技术有明显的优点：价格低廉。缺点：由于要求足够长的光程，因此要求足够大的尺寸，而且过分干燥和过分油腻的手指识别效果差。
图表1 光学识别原理示意图
硅晶体电容传感器识别
半导体指纹传感器无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，就完成了指纹的采集。
文案
文案 应用晶体传感器是最近几年在市场上才出现的，尽管它在传奇文学作品中已经出现近20年。这些含有微型晶体的平面通过多种技术来绘制指纹图像。电容传感器通过电子度量被设计来捕捉指纹。电容设备能结合大约100,000导体金属阵列的传感器，其外面是绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面。电容器的电容值由于金属间的距离而变化，这里指的是脊（近的）和谷（远的）之间的距离。压感式表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，他们依照指纹的外表地形（凹凸）转化为相应的电子信号。
图表 2 光学识别(左)&电容识别(右)原理示意图 与光学设备多采用人工调整改善图像质量不同，电容传感器采用自动控制调节指纹图像像素以及指纹局部围敏感程度，在不同环境下结合反馈信息生成高质量图像，由于提供了局部调整能力，即使对比度较差的图像(如手指压得松的区域)也能被有效检测，并在捕捉瞬间为这些像素提高灵敏度，生成高质量指纹图像。
优点：图像质量好、无畸形、尺寸小、易集成到其他设备中。其发出的电子信号将穿过手指的标称和死性皮肤层，达到手指皮肤的活体层(
真皮
第二章指纹识别的原理和方法 指纹识别的采集及其参数[15] 指纹具有惟一性（随身携带、难以复制、人人不同、指指相异）。根据指纹学理论，将两人指纹分别匹配上12个特征时的相同几率仅为1/1050。指纹还具有终身基本不变的相对稳定性。指纹在胎儿六个月时已完全形成，随着年龄的增长，尽管人的指纹在外形大小、纹线粗细上会有变化，局部纹线之间也可能出现新细线特征，但从总体上看，同一手指的指纹纹线类型、细节特征的总体布局等无明显变化。指纹的这些特点为身份鉴定提供了客观依据。 指纹识别过程可以分为4个步骤：采集指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像,取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据，软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）的特征点，这些数据(通常称为模板)，保存为1K大小的记录。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。 2.2.1指纹图像的采集[16][17][18] 指纹采集模式主要分为“离线式”和“在线式”两种。所谓“离线式”就是指在指纹采集时，利用某些中间介质（如油墨和纸张）来获取指纹图像，在通过一定的技术手段将图像数字化输入计算机，它属于非实时采集。目前“离线式”采集方式在大多数场合已经消失。所谓“在线式”是通过与计算机联机的先进指纹传感器的专用指纹采集设备，将真实的人体指纹直接变成数字图像数据，实时传输给计算机。 基于指纹传感器的“在线式”实时采集设备以其操作简单、实时性强、采集效率高、图像质量好等优点，广泛应用于自动指纹识别领域。 指纹传感器是采集指纹的装置,是一切自动指纹识别系统的必备设备,从原理上,目前见到的指纹传感器分下面3类： (1)光学录入
程序： #include
uchar code ri[]={"日"}; uchar code xinqi[]={"星期"}; uchar code mao=0x3a; unsigned char code text1[]={" 请按指纹"}; unsigned char code text2[]={" 请再次按指纹"}; unsigned char code text3[]={" 指纹采集成功"}; unsigned char code text4[]={"请按任意键继续"}; unsigned char code text5[]={" 指纹采集失败"}; unsigned char code text6[]={"输入删去的指纹号"}; unsigned char code text7[]={" 删指纹号成功"}; unsigned char code text8[]={"按键一：增加指纹"}; unsigned char code text9[]={"按键二：删去指纹"}; unsigned char code text10[]={" 请重新按指纹"}; unsigned char code text11[]={"清空指纹库成功"}; unsigned char code text12[]={" 没搜索到指纹"}; unsigned char code text13[]={"请先按键再刷指纹"}; unsigned char code text14[]={" 请重新操作"}; unsigned char code text15[]={" 删去失败"}; unsigned char code text16[]={" 接收包出错"}; unsigned char code text17[]={" 编号为："}; unsigned char code text18[]={"指纹已找到请进"}; unsigned char code text19[]={" 该指纹已存储"}; unsigned char code text20[]={" 请输入密码"}; unsigned char code text21[]={" 密码错误"}; unsigned char code text22[]={"按键三：更新密码"}; // @@@ unsigned char code text23[]={"请再次输入密码"}; unsigned char code text24[]={"两次输入的密码不"}; unsigned char code text25[]={"一致，请重新操作"}; unsigned char code text26[]={" 密码更新成功"}; 另外： void delay(uint tt) { uchar i; while(tt--) { for(i=0;i<125;i++); } } void initialize51() {
指纹识别系统 1.1 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。 图1-1 1.2 指纹采集与指纹图像处理方法 目前，主要的指纹采集方法有两种：一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计不同的方案进行图像采集，并将从各个图中提出特征点储存到数据库中，来产生“活模板”，为后面的指纹鉴定做准备。 指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中，由于采集环境，皮肤表面的性质，采集设备的差异等各种因素的影响，采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰，从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量，恢复
指纹识别的原理和方法 一、概述 指纹识别的背景知识 我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到，包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就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，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。 目前，从实用的角度看，指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。 最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正快速的应用于民用市场。 指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。 系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能，而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。 指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中，就在今天，您不必随身携带那一串钥匙，只需手指一按，门就会打开；也不必记住那烦人的密码，利用指纹就可以提款、计算机登录等等。 指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。 在一开始，通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，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―节点‖（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，至今仍然没一流种模板的标准，也没一流种公布的抽象算法，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。 指纹识别的原理和方法 二. 取得指纹图象 1.取象设备原理 取像设备分成两类：光学、硅晶体传感器和其他。
#include
指纹识别技术的基本原理 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。 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。总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征，包括： 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 1、模式区（Pattern Area） 模式区是指指纹上包括了总体特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的。有的指纹识别算法只使用模式区的数据。Aetex 的指纹识别算法使用了所取得的完整指纹而不仅仅是模式区进行分析和识别。
2、核心点（Core Point） 核心点位于指纹纹路的渐进中心，它用于读取指纹和比对指纹时的参考点。 3、三角点（Delta） 三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数和跟踪的开始之处。 4、式样线（Type Lines） 式样线是在指包围模式区的纹路线开始平行的地方所出现的交叉纹路，式样线通常很短就中断了，但它的外侧线开始连续延伸。 5、纹数（Ridge Count） 指模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时，一般先在连接核心点和三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。局部特征局部特征是指指纹上的节点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的局部特征——节点，却不可能完全相同。 6、节点（Minutia Points） 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、分叉点和转折点就称为“节点”。就是这些节点提供了指纹唯一性的确认信息。 指纹上的节点有四种不同特性：
官网：https://www.doczj.com/doc/47495521.html, 指纹锁指纹识别技术的基本原理介绍 指纹锁的识别灵敏度是指纹锁产品性能和用户体验的重要指标之一，但现实生活中指纹锁识别指纹时总容易受到外接因素的影响。比如手指多汗，或指纹采集窗太潮湿会导致指纹锁识别失灵，这究竟是什么原因呢，英迪隆智能指纹锁为你简单解答一下。 指纹是人的手指正面皮肤上有规律排列却又不尽相同的纹线。指纹中的中断、分叉或转折而形成的点就是细节特征点，而这些细节特征点，就提供了指纹唯一性的确认信息。而指纹识别传感器就是通过记录指纹纹路的方向，并将其数字化，形成一个独一无二的钥匙，并以解锁。 目前指纹锁采集指纹的方式主要有两种，光学式和电容式。光学指纹头通过计算光线在指纹的沟和脊与采集窗的不同距离而获取指纹信息，当手指有汗渍或采集窗有水分，就会影响光线的传递与距离，导致所获取的指纹信息与原来储存的信息有误，因此指纹锁识别失灵。 而电容式指纹锁虽然比光学指纹锁更先进，但也存在受潮后识别失灵的情况。说起电容式指纹锁，其原理大家应该可以联想一下电容屏的工作原理，都是利用人体的电流感应进行工作的。 电容式指纹锁指纹识别传感器周边均镀上了狭长的电极，当手指按到指纹采集窗时，由于人体是一个电场，用户指纹纹路和传感器表面会形成一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指就会从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从周边的电极中流出，并且流经周边电极的电流与指纹到周边的距离成正比，控制器通过对电流比例的精确计算，得出触摸纹路相关数据。 简单来说就是用户的指纹摁到哪儿，哪儿就“通电”“漏电”了，传感器就有了反应了。所以，当手指有汗或者采集窗有水渍时，由于水是导电的，用户使用指纹识别时，电流就会被影响，所以上面的计算就不准了，自然识别失灵了。 因此，当指纹锁用户在首次录入指纹时，最好保持手指与指纹采集窗的干燥与干净，好录入正确干净的指纹;当用户使用指纹解锁时，擦干手指和采集窗就可以避免指纹锁失灵的情况。
指纹识别原理及其应用 1 指纹识别的原理和方法 1.1 指纹的特征与分类 指纹识别学是一门古老的学科，它是基于人体指纹特征的相对稳定与唯一这一统计学结果发展起来的。实际应用中，根据需求的不同，可以将人体的指纹特征分为：永久性特征、非永久性特征和生命特征[5]。 永久性特征包括细节特征（中心点、三角点、端点、叉点、桥接点等）和辅助特征（纹型、纹密度、纹曲率等元素），在人的一生中永不会改变，在手指前端的典型区域中最为明显，分布也最均匀[1]。细节特征是实现指纹精确比对的基础，而纹形特征、纹理特征等则是指纹分类及检索的重要依据。人类指纹的纹形特征根据其形态的不同通常可以分为“弓型、箕型、斗型”三大类型，以及“孤形、帐形、正箕形、反箕形、环形、螺形、囊形、双箕形和杂形”等9种形态[1]。纹理特征则是由平均纹密度、纹密度分布、平均纹曲率、纹曲率分布等纹理参数构成。纹理特征多用于计算机指纹识别算法的多维分类及检索。 非永久性特征由孤立点、短线、褶皱、疤痕以及由此造成的断点、叉点等元素构成的指纹特征，这类指纹有可能产生、愈合、发展甚至消失[1]。 指纹的生命特征与被测对象的生命存在与否密切相关。但它与人体生命现象的关系和规律仍有待进一步认识。目前它已经成为现代民用指纹识别应用中越来越受关注的热点之一。 1.2 指纹识别的原理和方法 指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，然后要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰，再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）的数据点，即指纹纹路的分叉、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
指纹识别原理及模组工艺 概述 指纹识别的背景知识 我们手掌及其手指、脚、脚趾侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力，使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到，包括指纹在的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的。依靠这种唯一性，我们就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，就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术，指纹识别是生物识别技术的一种。 目前，从实用的角度看，指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。 最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破，已经有30多年的历史，这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正快速的应用于民用市场。 指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。 系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能，而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中，就在今天，您不必随身携带那一串钥匙，只需手指一按，门就会打开；也不必记住那烦人的密码，利用指纹就可以提款、计算机登录等等。指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。 在一开始，通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，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“节点”（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。 文案
基于FPGA的指纹识别系统设计 第一章绪论 1.1 设计背景 生物识别技术是利用人的胜物特征进行身份认证的技术, 人的指纹就是生物特征之一。此外, 生物特征还包括虹膜、视网膜、声音和脸部热谱图等。指纹识别是生物识别技术中最为成熟的, 其唯一性、稳定性, 一直都被视为身份鉴别的可靠手段之一。 由于最早的指纹识别技术仅仅依靠人工对比，工作效率低下、比对正确率低、对比对人员的要求高，从而使得指纹识别技术无法得到广泛应用。但随着计算机的出现及其运算速度的迅速提高,使指纹对比鉴定的应用发生了革命性的变化。使用计算机管理指纹数据库,极大提高了指纹对比的速度,同时由于计算机比对算法的不断改进提高,使指纹比对误识率已降到了10 - 6 以下,不仅可以满足刑侦方面的需要,而且迅速进入了更多的应用领域。 随着光学技术和光学仪器加工工艺的进步,各种采集指纹图案进行身份认证的系统和设备中需要配备的高清晰、无畸变光学采集仪也达到了很高水平,确保可以生成高质量的指纹图像。计算机运算速度的提高和计算机小型化的进展,使采用微机甚至单片机也可以进行指纹对比运算成为可能。现代电子集成制造技术使得我们可以生产出相当小的指纹图像读取设备和指纹识别模块。其成本下降得也很快,大大加快了指纹识别技术的推广速度。 同时人们对消费类产品的要求越来越趋向于小型化，并且对可携带设备的安全性要求也与日俱增。传统的PC、MCU、或者DSP的处理平台移动性比较差，体
积比较大，无法满足人们日益增长的需求。所以，设计一套体积比较小、速度更快的嵌入式指纹识别系统是非常有意义的。藏锋者专业网络安全免费论 文：.cangfengzhe./lunwen/ 而本设计正是为了这一目的，选用具有高集成度、低功耗、短开发周期的FPGA来完成此项设计，以实现系统的ASIC为研究背景，具有很强的现实意义和广阔的市场空间。 本系统采用xilinx公司Spartan 3E系列FPGA作为核心控制器件，这款器件采用90ns的先进工艺，最大容量50万门，可支持32位的RISC处理器，具有128 Mbit 并行Flash，足以满足设计的要求。该项目利用嵌入式软核实现系统的管理，利用硬件实现识别算法，保证了系统功能的完整性与识别的正确性。而识别算法我们采用美国FBI推荐的特征点匹配算法来实现指纹的识别，更保证了系统的实现。 1.2课题目标和研究容 1.2.1 课题目标: 以FPGA作为核心控制器件，实现指纹图像的采集、存储、处理和比对等，完成对指纹图像的有效识别。 1.2.2 研究容： 本系统采用xilinx公司Spartan 3E系列FPGA作为核心控制芯片，通过富士通公司的MBF200指纹传感器实现对指纹图象的采集，利用SPI接口传输到FPGA进行数据的存储，利用嵌的MicroBlaze处理器对指纹图象进行灰度滤波、二值化、二值去噪、细化等预处理，得到清晰的指纹图象，再从清晰的指纹图象中提取指纹特征点并存入指纹数据库作为建档模版。指纹比对时，采用同样的方法，得到比对模版，然后将比对模版与建档模版利用指纹识别算法进行比对，得出比对结
甘肃政法学院 本科学年论文（设计）题目指纹识别的原理和应用 _公安分_院__侦查__专业_2013_ 级_ 2 _班 学号：___201336010212____ 姓名：___何鹏龙__ 指导教师：___张奋成__ 成绩：___________________ 完成时间： 2015 年 11__月
目录 摘要 (1) 关键词 (1) ABSTRACT (1) KEY WORDS (1) 引言 (2) 一．指纹识别的原理和方法 (2) （一）指纹的特征与分类 (2) （二）指纹识别的原理和方法 (3) 二．指纹识别技术的主要指标和测试方法 (3) （一）算法的精确度 (3) （二）误识率和拒识率的测试方法 (4) （三）系统参数 (4) 三、指纹识别技术的应用 (5) （一）利用现场指纹直接破案 (5) （二）利用现场指纹串并案件 (5) （三）利用十指指纹查积案 (6) （四）指纹技术在民用方面的应用 (7) 四．指纹识别的可靠性 (8) 参考文献 .............................. 错误！未定义书签。
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (2) 一．指纹识别的原理和方法 (2) （一）指纹的特征与分类 (2) （二）指纹识别的原理和方法 (3) 二．指纹识别技术的主要指标和测试方法 (3) （一）算法的精确度 (3) （二）误识率和拒识率的测试方法 (4) （三）系统参数 (4) 三、指纹识别技术的应用 (5) （一）利用现场指纹直接破案 (5) （二）利用现场指纹串并案件 (5) （三）利用十指指纹查积案 (6) （四）指纹技术在民用方面的应用 (7) 四．指纹识别的可靠性 (8) 参考文献 (9)
指纹识别系统 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
指纹识别系统 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据，对 指纹图像进行预处理，提取这些指纹的特征，作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像，在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对，然后判断是否匹配．得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。 图1-1 指纹采集与指纹图像处理方法 目前，主要的指纹采集方法有两种：一种是光学采集器；另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上，然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高，但是数据量较大，因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说，手指的温度、湿度对其测量结果有影响，但是数据量不大，处理比较方便。随着半导体技术的发展，半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现，它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段，也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法，我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器，我们设计不同的方案进行图像采集，并将从各个图中提出特征点储存到数据库中，来产生“活模板”，为后面的指纹鉴定做准备。 指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中，由于采集环境，皮肤表面的性质，采集设备的差异等各种因素的影响，采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰，从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量，恢复脊线原来的结构。特征提取算法的性能和其它指纹识别技术的好坏取决于输入指纹图像质量的好坏。本系统采用一种用Gabor滤波与方向滤波结合对图像进行增强的方法该方
指纹识别方法的综述 摘要 : 对在指纹的预处理和特征提取、指纹分类、指纹的匹配过程中的方向图、滤波器、神经网络等关 键性原理和技术做了详细的说明, 并对在各个过程中用到的方法做了进一步的比较, 讨论了各种方法的优越性。 0引言 自动指纹识别是上世纪六十年代兴起的,利用计算机取代人工来进行指纹识别的一种方法。 近年 来, 随着计算机技术的飞速发展,低价位指纹采集仪的出现以及高可靠算法的实现,更使得自动指纹识 别技术越来越多地进入到人们的生活和工作中, 自动指纹识别系统的研究和开发正在成为国 内外学术 界和商业界的热点。相对于其他生物特征鉴别技术例如语音识别及虹膜识别, 指纹识别具有许多独到 的优点 ,更重要的是它具有很高的实用性和可行性,已经被认为是一种理想的身份认证技术 有着十分 广泛的应用前景, 是将来生物特征识别技术的主流。 , 1指纹取像 图1 是一个自动指纹识别系统 AFIS(Automated Fingerprint Identification System)的简单流程。 指纹取像→ 图像预处理 → 特征提取 → 指纹识别 ↓↑ 数据库管理———— 将一个人的指纹采集下来输入计算机进行处理是指纹自动识别的首要步骤。指纹图像的获取主要利用设备取像,方便实用 , 比较适合 AFIS 。利用设备取像的主要方法又利用光学设备、晶 体传感器和超声波来进行。光学取像设备是根据光的全反射原理来设计的。晶体传感器取像是根据谷线和脊线皮肤与传感器之间距离不同而产生的电容不同来设计的。超声波设备取像也是采用光波来取像,但由于超声波波长较短,抗干扰能力较强,所以成像的质量非常好。 2图像的预处理与特征提取 无论采取哪种方法提取指纹 ,总会给指纹图像带来各种噪声。预处理的目的就是去除图像中的 噪 音,把它变成一幅清晰的点线图 ,以便于提取正确的指纹特征。预处理是指纹自动识别过程的第 一步 , 它的好坏直接影响着指纹识别的效果。常用的预处理与特征提取( Image Preprocessing and Feature Ex2 t raction) 方法的主要步骤包括方向图计算、图像滤波、二值化、细化、提取特征和后处理。 当然这些步骤 可以根据系统和应用的具体情况再进行适当变化。文献[ 1 ] 提出了基于脊线跟踪的方法能够
【算法】指纹识别算法基本原理介绍 在有的国家，指纹属于个人隐私，不能象人工处理那样直接处理指纹图像，所以许多生物识别技术并不直接存储指纹的图像。多年来在各个公司及其研究机构产生了许多不同的数字化算法。指纹识别算法虽然各不相同但是这些算法最终都归结为在指纹图像上找到并比对指纹的特征。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。 A 总体特征：总体特征是指那些用肉眼就可以直接观察到的特征，包括： 1. 纹形 其他的指纹图案都基于这三种基本图案。仅仅依靠纹形来分辨指纹是远远不够的，这只是一个粗略的分类，通过更详细的分类使得在大数据库中搜寻指纹更为方便快捷。 2. 模式区 模式区是指指纹上包括了总体特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的。有的指纹识别算法只使用模式区的数据。 SecureTouch的指纹识别算法使用了所取得的完整指纹而不仅仅是模式区进行分析和识别。 3. 核心点 核心点位于指纹纹路的渐进中心，它在读取指纹和比对指纹时作为参考点。许多算法是基于核心点的，既只能处理和识别具有核心点的指纹。核心点对于SecureTouch的指纹识别算法很重要，但没有核心点的指纹它仍然能够处理。 4. 三角点
三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数跟踪的开始之处。 5. 纹数 指模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时，一般先在连接核心点和三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。 B 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。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。指纹上的节点有四种不同特性： 1.特征点的分类：有以下几种类型，最典型的是终结点和分叉点。 终结点 一条纹路在此终结。 分叉点 一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路。 分歧点 两条平行的纹路在此分开 孤立点 一条特别短的纹路，以至于成为一点。 环点 一条纹路分开成为两条之后，立即有合并成为一条，这样形成的一个小环称为环点。 短纹 一端较短但不至于成为一点的纹路。
指纹识别原理 指纹识别原理电容传感器根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴什么位置是峪。其工作过程是通过对 每个像素点上的电容感应颗粒预先充电到某一参考电压。当手指接触到半导体 电容指纹表面上时，因为嵴是凸起的峪是凹下，根据电容值与距离的关系，会 在嵴和峪的地方形成不同的电容值。然后利用放电电流进行放电。因为嵴和峪 对应的电容值不同，所以其放电的速度也不同。嵴下的像素(电容量高)放电较慢，而处于峪下的像素(电容量低)放电较快。根据放电率的不同．可以探测到 嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。 2 FPS110 简介FPS110 指纹传感器芯片具有体积小、成本低、耗电小、安全性高等优点。可广泛应用于任何需要安全性认证的领域，如银行、计算机网络、指纹门禁、指纹考勤等许多方面，这无疑将取代原有的识别技术而成为二十一 世纪识别技术应用的最新发展趋势。集成的A／D 转换器可以建立与 EPP、USB 或MCU 的数字接口，使得此器件可以很容易地应用到任何识别应 用系统中去。扫描图像为8×280=2240 万像素精度．多达2 MH，相当于l 780 帧每秒，l 百万次手指无故障读指纹，低功耗，图像采集时为4．5 mA，导航时为1．5 mA，睡眠模式小于lO uA。引脚功能如表1 所示。 3 系统硬件设计3．1 电源电源电路为整个系统供电，并且电源有电压转换芯片，可以5 V 转3．3 V，3．3 V 转1．8 V 的系统要求，满足FPS110 输入电压3 V～5．5 V 和MCU 处理芯片3．3 V 电压供电的要求。3．2 指纹采集FPS110 传感器的每一列都有两个采样一保持电路，一个用来存储放电前电容两端的电压，另一个用来存储放电后电容两端的电压。两个采样保持电路的差值 可以度量电容的变化。该传感器的灵敏度可以通过调整放电时间和放电电流来
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/47495521.html, 指纹识别技术及其应用研究 作者：陈继延 来源：《中国新通信》2013年第15期 【摘要】指纹特征是人一辈子不变的特征之一，不同人的指纹特征几乎不可能相同，同时指纹鉴定的花费较小，而且效果好，如银行存取款，案例分析等方面。所以其作为身份鉴定的一种方法，未来具有很好的应用前景。本文首先分析了指纹识别系统原理，其次分析了指纹识别技术的应用，具有一定的参考价值。 【关键词】指纹识别技术应用指纹特征 一、前言 指纹特征是人一辈子不变的特征之一，不同人的指纹特征几乎不可能相同，同时指纹鉴定的花费较小。所以其作为身份鉴定的一种方法，未来具有很好的应用前景。 二、指纹识别系统原理 指纹取像、预处理与特征提取、匹配、数据库管理这5个主要部分组成一个典型的指纹识别系统。大型的指纹识别系统还要包含图像压缩和证实两大部分。它包括2个主要模块：训练模块、鉴别模块。 2.1训练模块 主要是负责采集指纹数据以及提取代表这些数据的特征，然后将相关的身份信息和特征存入数据库。这个模块中，先要通过取向设备获得指纹图像，之后用计算机进行处理，其中图像的预处理和特征提取主要包括方向图计算、图像增强、二值化、细化、特征提取和后处理这几个步骤。预处理主要是为了通过输入指纹图像的质量来提高特征提取的准确性。一般原始指纹图像有多断纹、噪声或纹线模糊等，因此需要使用滤波技术进行图像增强来进一步改善图像质量。因为指纹特征只是包含在纹线的形状结构中，因此，通过细化和二值化把宽度不同、深浅不一的纹线变成灰度相同的单像素宽的细纹线，这样便于特征的提取。通过相应的处理算法自动提取经过预处理后的指纹图像全局特征和细节特征。而且对于提取后的特征还需要进行后期的处理，这样可以去掉假的特征。 2.2鉴别模块 其主要是用来采集一些待识别样本的生物统计数据，然后提取特征，之后根据提取的特征在数据库中进行检索，进而找到最佳的匹配（鉴定模式），还可以依据用户的身份，从数据库中调出相应的特征，然后决定它们是否相匹配。由于指纹主要是利用细节特征来进行匹配，同
关于指纹识别技术的基本特征以及识别过程详解 尽管指纹识别技术已经进入了民用领域，但是其工作原理其实还是比较复杂的。与人工处理不同，生物识别技术公司不直接存储指纹的图像。多年来，各生物识别技术公司及其研究机构研究了许多指纹识别算法（美国有关法律认为，指纹图像属于个人隐私，因此不能直接存储指纹图像）。但各种识别算法最终都归结为在指纹图像上找到并比对指纹的特征。这就是指纹识别技术的基本原理，即采集指纹图像并进行比对指纹特征。指纹的特征从普遍意义上来讲，可以定义指纹的两类特征来进行指纹的验证：总体特征和局部特征。 总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征。它包括： 1、基本纹型 常见的指纹图案有环型、弓型、螺旋型，其他的指纹图案都基于这三种基本图案，只是一个粗略的分类，仅仅依靠图案类型来分辨指纹是远远不够的，但通过分类可以更加便利于在大数据库中搜寻到指纹。 2、模式区（Pattern Area） 模式区是包含了纹型特征的区域，即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一种类型的。 3、核心点（Core Point） 核心点位于指纹纹路的渐进中心，它用于读取指纹和比对指纹时的参考点。 4、三角点（Delta） 三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数和跟踪的开始之处。 5、式样线（Type Lines） 式样线是在指纹包围模式区的纹路线开始平行的地方所出现的交叉纹路，式样线通常很短就中断了，但它的外侧线开始连续延伸。 6、纹数（Ridge Count） 纹数是指模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时，一般先连接核心点和三角点，
所谓生物识别技术就是，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。 生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术，人类的生物特征通常具有唯一性、可以测量或可自动识别和验证、遗传性或终身不变等特点，因此生物识别认证技术较传统认证技术存在较大的优势。 指纹识别 原理 指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但是，它蕴涵着大量的信息。指纹特征可分为两类：总体特征和局部特征。 总体特征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、模式区、核心点、三角点、式样线和纹线等。基本纹路图案有环形、弓形、螺旋形。 局部特征即指纹上节点的特征，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。指纹上的特征点，即指纹纹路上的终结点、分叉点和转折点。 指纹识别技术通常使用指纹的总体特征如纹形、三角点等来进行分类，再用局部特征如位置和方向等来进行用户身份识别。 通常，首先从获取的指纹图像上找到“特征点”（minutiae），然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的数字表示——指纹特征数据（一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像）。 由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。 优点 1）指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征。 2）如果想要增加可靠性，只需登记更多的指纹，鉴别更多的手指，最多可以达到十个，而每一个指纹都是独一无二的。 3）扫描指纹的速度很快，使用非常方便。 4）读取指纹时，用户必须将手指与指纹采集头互相接触，与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法，这也是指纹识别技术能够占领大部分市场的一个主要原因。 5）指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加低廉。 缺点 1）某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像。 2）过去因为在犯罪记录中使用指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”。然而，实际上现在的指纹鉴别技术都可以保证不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据。 3）每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。 可见，指纹识别技术是目前最方便、可靠、非侵害和价格便宜的生物识别技术解决方案，市场应用有着很大的潜力。
详解指纹识别声音识别虹膜识别等六种生物识 别技术原理 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
所谓生物识别技术就是，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。 生物识别技术主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术，人类的生物特征通常具有唯一性、可以测量或可自动识别和验证、遗传性或终身不变等特点，因此生物识别认证技术较传统认证技术存在较大的优势。 指纹识别 原理 指纹是手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹路。尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但是，它蕴涵着大量的信息。指纹特征可分为两类：总体特征和局部特征。总体特征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、模式区、核心点、三角点、式样线和纹线等。基本纹路图案有环形、弓形、螺旋形。 局部特征即指纹上节点的特征，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。指纹上的特征点，即指纹纹路上的终结点、分叉点和转折点。 指纹识别技术通常使用指纹的总体特征如纹形、三角点等来进行分类，再用局部特征如位置和方向等来进行用户身份识别。 通常，首先从获取的指纹图像上找到“特征点”（minutiae），然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的数字表示——指纹特征数据（一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像）。 由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。 优点 1）指纹是人体独一无二的特征，并且它们的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征。 2）如果想要增加可靠性，只需登记更多的指纹，鉴别更多的手指，最多可以达到十个，而每一个指纹都是独一无二的。 3）扫描指纹的速度很快，使用非常方便。 4）读取指纹时，用户必须将手指与指纹采集头互相接触，与指纹采集头直接接触是读取人体生物特征最可靠的方法，这也是指纹识别技术能够占领大部分市场的一个主要原因。 5）指纹采集头可以更加小型化，并且价格会更加低廉。 缺点 1）某些人或某些群体的指纹因为指纹特征很少，故而很难成像。 2）过去因为在犯罪记录中使用指纹，使得某些人害怕“将指纹记录在案”。然而，实际上现在的指纹鉴别技术都可以保证不存储任何含有指纹图像的数据，而只是存储从指纹中得到的加密的指纹特征数据。 3）每一次使用指纹时都会在指纹采集头上留下用户的指纹印痕，而这些指纹痕迹存在被用来复制指纹的可能性。