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
法结合Gabor滤波器善下分离粘连脊线和方向滤波器善于连接断裂接线的特点，能够对低质量的指纹图像进行有效的增强。完成图像增强后．第二步是对图像进行二值化处理。二值化是指把灰度指纹图像根据所选取的值化为0～1取值的二值目像。第三步，对纹路进行细化，细化能够减少大量的多余信息．细化后的指纹图像中的每条纹线都足用单像素来表示点线，更加突出了指纹特征。最后一步则是纹路特征点的提取，在特征提取阶段，选择脊线端点和分歧点作为特征点，记录每-特征点的类别、位置和方向信息，从而得到特征点(特征模板)。经过以上几个步骤，系统便完成对指纹图像的处理过程，得到最终模板。
依据上述指纹识别预处理算法,通过的模拟功能,实现了指纹识别预处理的DSP处理,达到了DSP处理指纹图像的应用目的。
硬件设计
系统硬件电路主要包括：DSP芯片，TMS320VC5402传感器FPS200、FLASH、SROM以及显示和键盘结构框图如图3-1所示
图3-1
系统的核心处理单元是TI公司推出的高性能数字信号处理器TMS20VC5402片具有精度高、灵活性太、可靠性高、时分复用等特点。其采用程序空间与数据空间完全独立的哈佛总线结构．指令的执行采用流水线结构，内部有一到多个处理内核，带有片上硬件乘法器，指令执行速度最快为几十纳秒，处理能力为100 MIPS。片内有8条总线、片上存储器和片上外围电路等硬件，并且有高度专业化的指令系统.MSC5402直接数据寻址空间为64kB，程序空间寻址能力可达1 MB，但是通过程序空间来扩展数据空间将影响系统处理速度。但是
MTS320VC5402在实际使用过程中，程序和数据的一次连续处理一般都不会超过
64 KB，所以把核心的程序常驻TMS320VC5402内16kB空间，一般控制在l～
2kB，再留7～8kB的空间调用所需的程序，程序在片内的执行速度要比片外的快许多，通过来回到程序，就能实现程序的全速运行。数据空间可以通过CPLD 片选来进行扩展。由于DSP外部最多支持扩展32 k数据空间．但是我们实际扩展了64 k的SRAM，因此SRAM的A15地址线由DSP通过CPLD中的逻辑电路来控制，由此来选择使用SRAM的高地址段32 k存储空间或者地址段32 k存储空间，这样既符合DSP的外扩空间要求，又使系统增加了更多的数据存储空间。CPI是由一种被IEEE认定的标准硬件描述语言VHDL(VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口)实现的。在系统终端我们选用LCM液晶显示模块，直接显示需要的指纹图像和数据结果。要显示的图像或数据先由DSP存人缓冲器，再由LCM读取，这样可以避免了由于DSP和LCM读写速度不匹配而发生错误。由于该模块板必须具有完全独立运行指纹图像检测;特征提取;特征提取和特征模板存储等程序综合各个方面因素因此采用了TI 公司的DSP 处理器TMS320VC5402 该芯片的主要特征有最高频率100MHz 性价比极高它含4k
16bits 片内ROM 16k 16bits 片内DARAM 6 个DMA通道2 个McBSP 2 个Timer 外部程序空间可扩展到1M16bits 可工作在3 种低功耗方式(IDLE1 IDLE2 IDLE3)本设计中为该处理器分别扩展了512k 16bits 的Flash和SRAM 各1 片使用Altera 公司的CPLD 芯片EPM3032A为Flash 和SRAM 等产生部分控制信号利用MAX3111 为DSP 扩展一个与PC 机通信的异步串口指纹检测芯片采用Veridicom 公司的FPS200 指纹检测芯片整个模块板的系统。
图像采集电路是整个系统中极其重要的部分，高质量指纹图像的采集大大的降低了在鉴定指纹时的误识率和拒识率，提高整个系统的性能。系统采用的
是美国Veridicom公司的FPS200固态指纹感器作为图像采集电路的核心器件。芯片适用于更复杂的指纹和更恶劣的气候条件。它采用标准COMS工艺制造，获取图像为256×300像素，分辨率为5。OPJ。提供二三种接口方式：标准8位微处理器总线、集成高速USB接口、串行外设接口SPI。图像传输速度分别为30帧／s、13帧／s、10赖/s.
FPS200芯片由256列和300行电容阵列组成，芯片内设计有两个采样保持电路用于指纹图像的采集。通过测量每个传指感单元在每次充电后的电压值和放电后的电压值的差来获得每路。系个传感单元的电容值。每次捕捉每行图像后，在该内的每个传感单元内就有待数字化的电容值。因此通过改变放电电流大小和放电时间就可以改变FPS200的灵敏度。整个图像采集流程网如网3-2所示。
图3-2
（1）DSP 处理器与FPS200 指纹检测芯片相连
指纹检测芯片采用了Veridicom 公司的电容式指纹传感器FPS200 该芯片提供了3 种可供选择的接口分别为USBSPI 和并行接口使用了SPI 接口与DSP 的McBSP1 互联DSP 处理器的McBSP 接口为高速全双工多通道缓存串行接口每个McBSP 接口包含6 个管脚引线分别为BCLKX(传送参考时钟) BDX(传送数据) BFSX(传送帧同步信号)BCLKR(接收参考时钟) BDR(接收数据)和BFSR(接收帧同步信号) 在与FPS200 的SPI 接口互联时DSP 处理器采用主方式FPS 的SPI 采用从方式连接如图3-3所示
图3-3
（2）DSP 存储空间扩展
由于 DSP 本身所带的数据存储器只有16kB 的DARAM程序存储器也只有
4kB 的ROM 我们所采集的一幅原始指纹图像就有75kB 再加上指纹处理所需的数据空间以及运行和存储程序所需的程序空间芯片上所带空间无法符合使用要求必须扩展数据存储器和程序存储器在该模块板上扩展了512k 16bits 的Flash 芯片用于存储指纹处理程序和指纹特征模板此外还扩展了512k 16bits 的SRAM 芯片用于运行指纹处理程序提供保存采集到的指纹图像以及程序运行过程中所需的临时数据所需空间Flash 与SRAM 的D[0..15]以及A[0..14]总线直接与DSP 的Data[0..15]以及Add[0..14]相连另外的/WE /OE /CE 和
A[15..18]等信号线的控制信号将通过CPLD 产生相应的译码信号如图所示CPLD 所产生的译码逻辑将在后面加以说明由于DSP 的数据寻址空间只有64 16bits 在对数据空间操作时DSP 的地址线A16-A19 将处理高阻状态，因此无法直接对512k 16bits 的数据空间进行操作将128k 16bits的SRAM 划分给数据空间将剩下的384k 16bits 的SRAM和全部512k 16bits 的Flash 划分给程序存储空间DSP 在对数据空间操作时当标志位OVLY 为1 时系统把低32kB的寻址空间映射到片内DARAM 和ROM 中外部扩展的数据空间若地址在
0000h~7FFFh 范围内的则无法操作再把外扩的128k 16bits 的数据空间分成4 页分时影射到8000h~ffffh 的地址空间中即高32kB 的数据空间如图3-4所示。最终数据空间的寻址范围为0000h~ffffh 其中高32k的空间可通过页面切换共4 个页面总共有144kB 的数据空间外部程序间共有896kB 寻址空间为00000h~dffffh
图3-4
（3）扩展串行通信口
DSP 所提供的McBSP 的接口为高速全双工的串口与PC 机所提供的异步串口操作方式不同无法直接相连我们通过一个异步串口收发器Max3111 来实现操作方式的转换该芯片已包含了2 个RS322 电平转换器这样就不再需要MAX232 进行电平转换利用DSP 的McBSP0 端口与MAX3111 互联DSP 的发送时钟信号(BCLKX0) 作为MAX3111 的串行时钟输入发送帧同步脉冲信号(BFSX0)作为MAX3111 的片选信号(CS) BDX0 与DIN 连接作为发送数据线BDR0 与DOUT 连接作为接收数据线MAX3111的TX 与T1IN 连接RX 与R1OUT 连接以便利用其片内的转换器实现UART 到RS-232 电平的转换MAX3111 的中断信号(IRQ)与DSP 的外部中断相连连线如图3-5 所示
图3-5
（4）其他电路设计
除以上功能模块外再就如下几点作简要说明整个模块板采用+5V 单一电源供电经电源调整模块TPS767D318 输出+ 与电压模块板中所有芯片均采用电压DSP 的核心电压采用板中通过IO 口HD0 和HD1 扩展了两个功能按钮两个均采用低电平触发方式两个按钮连线通过或门功能产生一个中断信号连接DSP 的/INT2 管脚使用中断方法对该两个按钮进行编程模块板中提供了一个10 芯JTAG 接口用于对CPLD 芯片进行编程板中还提供了一个14 芯的JTAG接口用以对DSP 进行调试模块板中使用3 组调线分别连到DSP 的CLKMD1CLKMD2 和CLKMD3 管脚用于设置DSP 的倍频的倍数。其电路图分别如下所示
图3-6电源电路
：
图3-7时钟电路
图3-8 JTAG电路
图3-9复位电路
.软件设计
识别过程及软件实现；逻辑功能实现；CPLD 译码电路功能实现
我们通过EPM3032ACPLD 芯片实现对存储器芯片和键盘按钮进行控制键盘
按键按钮信号通过一个与运算产生中断信号Flash 及SRAM 的读信号通过DSP 的/MSTRB 与R/W 信号进行或运算得到Flash 及SRAM 的写信号通过DSP的R/W 信号的非运算后再与/MSTRB 进行或运算得到在选中程序存储器时片选信Flash 和SRAM 芯片的片选信号由A19 产生Flash 以及SRAM的地址线A[15..18]直接由DSP的地址线Addr[15..18] 但是要禁止用户访问程序空间的高128kB 的空间即发e0000h-fffffh 的地址空间在用户选中数据存储空间时在用户访问高
32kB 的数据空间时通过分时换页方式提供给用户这时系统通过DSP 中HD5 以及HD6 产生换页信号通过Altera 公司的Quartus II 系统利用CPLD 的JTAG 接口对EPM3032A 进行编程以下是采用AHDL 硬件描述语言对CPLD 逻辑功能的说明
begin
% 产生键盘中断信号 %
DSP_INT2= KEY1 and KEY2;
% 产生Flash 和SRAM 的读信号 %
FLASH_SRAM_OE =
DSP_MSTRB or (not DSP_RW) ;
%产生Flash 和SRAM 的写信号 %
FLASH_SRAM_WE =
DSP_MSTRB or DSP_RW;
if (not DSP_DS) and DSP_A15 then
% 产生SRAM 的片选信号 %
SRAM_CE = DSP_DS ;
% 产生SRAM 的选页信号 %
SRAM_A15 = DSP_HD5 ;
SRAM_A16 = DSP_HD6 ;
SRAM_A17 = not DSP_DS ;
SRAM_A18 = not DSP_DS ;
end if;
if not DSP_PS then
% 产生SRAM 的片选信号 %
SRAM_CE = not DSP_A19;
% 产生FLASH 的片选信号 %
FLASH_CE = DSP_A19 ;
% 产生Flash 的地址信号 %
FLASH_A15 = DSP_A15 ;
FLASH_A16 = DSP_A16 ;
FLASH_A17 = DSP_A17 ;
FLASH_A18 = DSP_A18 ;
% 产生SRAM 的地址信号 %
SRAM_A15 = DSP_A15;
SRAM_A16 = DSP_A16;
SRAM_A17 = DSP_A17;
SRAM_A18 = DSP_A18;
% 禁止访问SRAM 的高128KB 的地址空间 % if DSP_A17 and DSP_A18 and
(not DSP_PS) then
SRAM_CE = not DSP_PS;
end if;
end if;
end;
为兼容不同的应用系统VC5402 共提供了5 种不同的引导方法
(1) 主机接口HPI 自举引导方式需执行的程序代码通过HPI由外部主处理器加载至片内存储器中
(2) 8 位并行EEPROM 自举引导方式
(3) 8 位或16 位并行自举引导方式自举引导程序通过外部并行接口总线
读取存放于数据存储空间中的自举表自举表的内容包括欲加载的各段代码各代码段长度各代码段存放的目标地址程序入口地址以及其他配置信息
(4) 8 位或16 位标准串行自举引导方式
(5) 8 位或16 位I/O 口自举引导方式我们采用了第3 种引导方式即16 位并行自举引导模块中将DSP 设置为微控制器工作方式(即将MP/MC 引脚置高) 这样DSP 复位后程序就从外部Flash 的FF80H 地址开始运行在FF80H 处有一条跳转到Init 程序的指令这样便开始运行用户自己编写的Init 程序我们所编写Init 程序主要完成程序搬运和模块板初始化过程程序搬运过程就是将存放
在Flash 中用户程序搬运到利用SRAM 所扩展的程序空间初始化过程就是完成对整个模块板的硬件初始化最后在初始化结束后从用户程序的起始处开始执行等待用户的中断操作或指纹检测中断或串口通信中断或小键盘中断。
图3-10
系统主要程序流程图如图3-10所示。系统上电时，TMS320Vc5402通过总
线操作对FPS200进行设置，然后进入指纹图像采集阶段。在该阶段
TMS320VC5402处于空闲状态，CPLD占用数据总线，将数据直接存储到图像RAM 中。采集完一帧指纹图像后由CPLD通知DSP进入数据处理阶段。在该阶段TMS320VC5402先将图像RAM中的数据分块户ROM中，然后对图像进行预处理．特征点提取等运算。最后通过USB将结果输出给上位机。上位机调出指纹数据库，并将提取的结果与采集的指纹数据进行比对，判断采集的指纹是否与库中指纹匹配，最后给出结论。
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
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
指纹门禁系统管理系统设计毕业论文 目录 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2研究背景及意义 (1) 1.3本文的结构 (2) 第二章系统硬件设计 (3) 2.1系统的硬件结构 (3) 2.1.1 系统硬件设计综述 (3) 2.1.2 硬件系统元器件概述 (4) 2.2主控芯片硬件设计 (5) 2.2.1 AT89C52介绍 (5) 2.2.2 主要功能特性 (5) 2.2.3 管脚说明 (6) 2.2.4 主控芯片模块设计 (8) 2.3指纹识别模块的硬件设计 (9) 2.3.1 指纹识别模块 (9) 2.3.2 电平信号转换 (10) 2.3.3 稳压器 (10) 2.3.4 数据接收设置 (12) 2.4LCD液晶显示器模块硬件设计 (13) 2.4.1 LCD模块 (13) 2.4.2 接口电路设计 (14) 2.5时钟/日历芯片模块硬件设计 (15) 2.5.1 时钟/日历芯片元器件 (15) 2.5.2 接口电路设计 (16) 2.6E2PROM的读写程序模块硬件设计 (17) 2.6.1 元器件参数 (17) 2.6.2 元器件工作分配 (18) 2.6.3 接口电路设计 (19) 2.7键盘输入模块的硬件设计 (20) 2.8电机正反转电路设计 (21) 2.9紧急复位电路设计 (22) 第三章系统软件设计 (24) 3.1系统软件结构 (24) 3.1.1 系统功能 (24) 3.1.2 系统职能模块 (24) 3.1.3 系统软件流程 (25)
3.2显示程序软件设计 (26) 3.2.1 显示器的读写时序及初始化 (26) 3.2.2 显示程序设计 (27) 3.3键盘输入模块软件设计 (29) 3.4串行E2PROM的读/写程序模块软件设计 (31) 3.4.1 I2C总线协议 (31) 3.4.2 I2C总线写入程序 (31) 3.4.3 I2C总线读程序 (32) 3.5时钟/日历模块软件设计 (34) 总结 (39) 结论 (39) 感悟 (39) 致谢 (40) 参考文献 (40) 附录A: 系统硬件图 (42) 附录B: 系统程序 (44) 附录C: 系统调试图 (51) 附件毕业论文光盘资料
收稿日期:2009-11-23 作者简介:刘慧英(1956 ),女,陕西西安人,教授,主要从事智能控制理论与智能交通系统的研究;李飞(1982 ),男,硕士研究生,研究方向为控制理论与控制工程。 基于T M S320VC5501和DSP /BI OS 的 指纹识别系统设计 刘慧英,李 飞,宁 飞,傅 磊 (西北工业大学自动化学院,陕西西安 710129) 摘要:针对目前嵌入式指纹识别系统设计的不足,提出了基于单DSP 处理器结构的指纹识别设计方案。系统硬件采用TMS320VC5501作为处理核心,C MOS 图像传感器HV7131R 为图像采集器件,片上系统芯片CY8C21534设计的电容性触摸按键提供系统控制输入。系统软件以嵌入式实时操作系统DSP /B I OS 为开发平台进行实时多任务设计,并对指纹识别算法进行了硬件平台优化和改进。调试结果表明,该系统运行稳定可靠,匹配精度高,满足设计要求。关键词:TM S320VC5501;图像采集;DSP/BI OS;指纹识别算法 中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2010)07-0028-05 D esign of Fi ngerpri nt R ecognition Syste m B ased on T M S 320VC 5501and DSP /BI O S L I U H u i ying ,LI Fe,i N I N G Fe,i FU Lei (Schoo l of A uto m a tion ,N orth w este rn Po lytechn i ca lU n i versity ,X i an 710129,Chi na) Abst ract :A fi n gerpri n t recogn iti o n syste m is pr oposed based on sing le DSP pr ocessor str ucture because of de si g n fla w s of the presen t e m bedded syste m.T M S320VC5501is used as the processor ,and HV7131R C MOS co lor i m age senso r is used as i m age acqu isiti o n ch i p .C ap sense touch keyboard is i n troduced for input contro l usi n g C Y8C21534SoC chip .The real ti m e mu lti task desi g n o f syste m soft w are is based on the e mbedded real ti m e operation syste m DSP /B I O S .The fi n ger pri n t recogniti o n algorithm is opti m ized and i m proved in the hard w are platfor m .The test resu lt sho w s t h at th is syste m r uns stable and the precisi o n o f m atch i n g m eets the re quire m en ts o f syste m .K ey w ords :TM S320VC5501;i m age acquisiti o n;DSP /B I O S ;fi n gerpri n t recogn iti o n algorithm 随着现代社会数字化、信息化和网络化进程的不断加快,人们之间的信息交流愈加频繁,对身份鉴别技术的要求也越来越高。传统的身份识别(如钥匙、证件和密码等)存在容易丢失、磨损以及遗忘等缺点,因此人们把目光转向生物识别技术。所谓生物识别技术是指利用人的生理特征或行为特征来进行个人身份的鉴定。指纹的唯一性和终生不变性,使其成为当前生 物识别的主要研究对象[1] 。指纹识别技术具有很高的可行性和实用性,因而成为目前应用最广泛的个人身份认证技术之一。指纹识别技术的应用系统可以分 为两大类,即联机(PC)识别系统和嵌入式识别系统。嵌入式识别系统结构上相对独立,不需要连接计算机就可以独立完成其设计功能,具有速度快、体积小、接口多等优点,被应用到各种领域。但是该系统存在两方面的问题:一是缺少操作系统,程序处于!裸跑?状态,降低了系统运行的可靠性;二是更多地采用!DSP +FPGA ?的处理器结构,增加了系统功耗与成本,从而限制了其应用的范围。因此,开发基于操作系统的DSP 指纹识别系统具有很大的实际意义。 1 系统设计方案 本系统以T M S320VC5501(以下简称C5501)DSP 为核心处理器,它是T I 公司最新推出的高性能、低功耗16位定点DSP 芯片,器件上集成了多种先进的外设[2] 。电容式触摸键盘和LCD 构成的人机交互模块
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。
指纹识别门禁系统产品合作协议 甲方：××科技发展有限公司 住所地： 法定代表人： 联系电话： 乙方：××电子信息技术有限公司 住所地： 法定代表人： 联系电话： 鉴于乙方拥有指纹识别门禁系统产品完整的所有权和知识产权、且至本协议签定之日未与任何他方就本产品、知识产权有任何形式的合作，乙方也未以任何方式生产和销售本产品;
甲、乙双方经协商一致，在平等、自愿的基础上，就合作生产、销售由乙方自主研制的指纹识别门禁系统产品项目达成本协议，以资共信守。 1.合作内容 本项目合作的内容为：生产、销售由乙方自主研制的指纹识别门禁系统产品。首批生产套(其中银行指纹识别联动门禁系统套)，以后批产品生产量根据市场销售情况待定。 2.合作期限 年月日--年月日，共捌年。 3.合作体制 在甲方框架内成立由乙方组建，甲方派员监督的指纹识别产品项目部，其权限为负责本项目产品的生产、销售及售后服务。项目部设立独立帐户，实行独立核算。 4.知识产权的使用 4.1本项产品的生产、销售可使用乙方提供的中文：××;英文：的注册商标。也可以使用甲方所提供的商标及冠名。
5.权益平衡 自本协议签定之日起，乙方不得独立或以任何方式与第三方合作生产、销售指纹识别门禁系统产品。 甲方从合作之日起，按月向乙方提供资金万元，持续时间不超过个月，且该资金纳入本项目产品的生产总成本。 6.甲方职责 6.1提供本合同项目生产、销售及售后服务的所需资金，前期投入不低于人民币万元(以后根据市情况待定)的基本运作资金，在本协议签定生效后的十个工作日内存入开列的指纹产品项目部的独立帐户内，实行专款专用，保证该资金的投放与生产、销售及售后服务的进程同步，并即时派出财务人员管理并建立独立的帐目，及时制作月报及年报等财务文件交双方备案。 6.2提供本项目产品必需的生产场地(-标准厂房)。 6.3监督本项目产品的生产、销售及售后服务的全过程。 6.4与乙方共同制定项目产品的销售计划、共同进行本项目产品的销售及售后服
指纹识别系统设计题目:指纹识别系统设计 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：陈 指导教师：黄
摘要 指纹作为人体的重要特征具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用。针对指纹的唯一性和终身不变性的特点．提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320VC5402 DSP 芯片的快速指纹识别系统，促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展；对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析；结合FPS200和TMS320VC5402芯片的特性，对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍，并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明．系统指纹采集效率高，识别速度快，识别结果准确可靠；该系统性能稳定．实用性强，应用范围广泛。 关键词：指纹识别；TMS320VC5402;DSP；指纹采集；图像处理
Abstract As the uniqueness and constancy of fingerprint ,a quick fingerprint recognition system based on fingerprint sensor FPS200 and DSP chip TMS320VC5402 is presented. The composing principles of the system , fingerprint collection and fingerprint image processing methods are introduced particular .with the characteristics of FPS200 TMS320VC5402 ,the core of the hardware collecting circuit and the designs of the hardware and software are introduced in details. The results of experiments indicated that this system works with great fingerprint collection efficiency, high recognition speed and credible recognition results because of the stead performance and practicability the system will have wide application area .
基于指纹识别的门禁系统设计 摘要：为了更好地服务于实验室管理,提高高校实验室的智能化管理,设计并实现 了一种采用嵌入式技术的基于单片机的指纹门禁系统，给实验室管理者和学生提 供了便利。 关键词：指纹识别；门禁系统；嵌入式技术；单片机 随着社会的进步,人们安全意识的提高,高安全的门禁系统成为社会工作、生活环境中重要的环节。但传统的门禁系统由于鉴别方式、速度和性能等方面的限制, 很难满足安全可靠和网络化的控制需求。同时，随着识别技术和网络技术的飞速 发展,门禁系统也得到了飞跃式的发展,出现了基于指纹识别的门禁系统。这种系 统具有安全性、方便性和易管理性等特点。对于高校而言，实验室是教师科研、 学生科学实验的重要场所，承担实践能力、创新能力和工程应用能力培养的重要 任务。为提高高校实验室的智能化管理,开发设计一种指纹门禁系统，下面将对本 系统的设计以及实现进行介绍。 1.系统方案设计 系统由控制模块、指纹传感器模块、显示模块、电磁锁控制模块和报警模块 等组成.控制模块选用的是STC 公司生产的基于MCS-51 内核的8 位微控制器 STC89C52，指纹传感器模块选用的是FPM10A 光学指纹传感器采集及识别指纹信息，显示模块用于实时显示系统的状态信息，电磁锁控制模块用于控制门的开关 状态，报警模块则用于提示管理员门禁系统故障或者无关人员企图进入限制区域，系统结构框图如图1 所示 图1 系统结构框图 2.系统硬件电路设计 2.1 系统电路原理图设计 系统选用的控制器是宏晶科技推出的新一代具备高速、低功耗和超强抗干扰 特点的STC89C52单片机，是系统的控制核心.根据系统工作需要设计的外围电路 有时钟电路、复位电路、指纹模块电路、报警电路、液晶显示电路和控制电路等 部分组成. 2.2 FPM10A 光学指纹传感器 光学指纹传感器是利用光的折射和反射原理，通过CMOS 或者CCD 的光学器 件采集到不同明暗程度的图片信息，完成指纹数据的采集[1].本系统选用的光学指纹传感器模块的型号是FPM10A，该传感器模块有VCC（接3.6V-5.5V）、GND （电源地）、TXD、RXD 和NC 等五个端口，采用半双工异步串行通讯，TXD 为串 口的数据发送端，RXD 为串口的接收端，其默认波特率为57600bps，也可根据实 际需要通过命令设置为9600~115200bps. 传感器模块的TXD 和RXD 端口分别与STC89C52 单片机的P30 （RXD）和P31（TXD）相连进行数据传输，传输的帧格式如图2 所示. 图2 FPM10A 传输的帧格式 2.3 电磁锁 电磁锁是利用电生磁的工作原理，当有电流通过硅钢片时会产生强大的磁力 吸附固定在门框或墙体的铁板从而实现锁门的效果[2].当门禁系统识别到有进入实验室权限的人员时电磁锁电源断开，即可进入实验室，否则无法进入实验室.本系
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
目录 摘要 .............................................................. I II ABSTRACT ........................................................... I V 第一章绪论 ........................................................ １ 1.1 论文的背景及意义............................................ １ 1.2 识别技术简介................................................ ２ 1.2.1 指纹特点 .............................................. ２ 1.2.2 指纹特征 .............................................. ２ 1.2.3 指纹应用系统简介...................................... ２ 1.2.4 指纹取像技术及其特点.................................. ３第二章指纹门禁系统的总体设计 ...................................... ５ 2.1 系统功能.................................................... ５ 2.2 系统性能指标................................................ ５ 2.3 系统硬件结构................................................ ６ 2.4 系统软件结构................................................ ７第三章指纹门禁系统的硬件设计 ...................................... ９ 3.1 SPCE061A单片机介绍 ......................................... ９ 3.1.1 SPCE061A单片机的主要性能.............................. ９ 3.1.2 指纹识别模块OM-20的管脚说明及性能指标................ ９ 3.1.3 SPCE061A单片机与指纹识别模块OM－20的接口电路设计... １０ 3.2 SPCE061A单片机与液晶显示模块SPLC501的接口............... １１第四章指纹门禁系统的软件设计 .................................... １３ 4.1 指纹处理模块.............................................. １３ 4.1.1 指纹识别模块OM-20通讯协议.......................... １３ 4.1.2 登记指纹模板程序设计................................ １３ 4.1.3 删除指纹模板程序设计................................ １４ 4.1.4 清空指纹模板程序设计................................ １４ 4.2 系统主程序设计............................................ １５ 4.3 指纹开门程序设计.......................................... １５
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。 → → → ↓ ↑ ———— 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 Ex 2 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指纹取像 图像预处理 特征提取 指纹识别 数据库管理
重庆工商大学 毕业论文(设计)开题报告计算机科学与信息工程学院 (系)测控技术与仪器专业(本科) 2006级1班课题名称：基于MATLAB的指纹图像预处理系统设计 毕业论文(设计)起止时间： XX年XX 月XX 日～ XX 月XX日(共XX周) 学生姓名：XX 学号：XX 指导教师： XX 报告日期： XX学毕业论文(设计)开题报告3－1
1．本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 1、指纹识别及其优点。人手的指纹即为手指皮肤上的花纹, 它是人的一种生物特征。该特征具有独特的性质, 其花纹的细节由细微纹点和纹脊的起点、终点、分叉、结合等组成。正是这些无穷无尽的细节特征组合构成了指纹 10, 几乎为零, 这就构成了指纹的第一大特的唯一性。事实上, 甚至包括双胞胎, 世界上两个指纹相同的几率<1/9 点。指纹特征的另外几大特点是: 不变性——即指纹的图案永远不会改变; 与主体永不分离性——即指纹不存在丢失、遗忘、被窃取的可能; 指纹的使用比起其它证卡来说更快捷、安全、准确、无干扰, 可实现快速登录注册, 系统兼容性好, 也就是说可以独立或者通过联网构成系统且很容易并入各类证卡和定义识别系统中。因此, 指纹识别技术的应用范围极广(除化学家和矿工外均能鉴定)。 2、指纹自动识别系统的发展现状。指纹自动识别系统是集计算机、网络、光电技术、图像处理、智能卡、数据库技术等于一体的综合高技术。目前的指纹自动识别系统是采用先进的光电识别办法采集一个指纹信息, 并把它变成可以和已由计算机处理过的暗码相比对的代码。这些代码都经过加密处理, 然后经独特的相关算法进行识别判断, 在算法上有的采用是一个指纹的全部图案, 而有的是指纹的特殊细节。 目前的自动指纹识别系统已具有如下特点:(1) 可靠性: 采用独特的容错技术, 既使指纹有破坏, 即指纹不全或指纹随时间有自然的变化时也不影响正确识别。(2) 快捷性: 大多数系统鉴别时间仅需1～3s, 登录注册一个新客户只需1m in 的时间。(3) 灵活性: 一个指纹信息的代码可以压缩到几十个字节到几百个字节, 因此可以存放在一个磁条上或者一张两维条码卡上或者IC 卡上, 甚至几个指纹代码可以存在一张智能卡上。当然, 成千上万的代码可以存放在局域或网络化数据库中, 这样, 代码可以沿网络迅速传输, 因而可以灵活的构成各类系统, 即可以独立使用或集成到一个大范围的出入口控制或者安全处理系统如证卡存档识别系统中。( 4) 可接受性: 一个因素是目前的系统具有高性能; 另一个因素是目前的系统设计已考虑到人类工程学设计, 因而易被用户接受。(5) 安全性: 所有个人代码都经过了特殊加密, 通过所存储的代码不可能复原原指纹, 彻底避免了指纹的冒用, 因此既使证卡丢失, 也不存在安全问题。(6) 方便性: 目前出现的各类指纹识别系统一般外观设计精巧、结实, 采用了精密独特的光电系统, 具有LD 或全程液晶提示, 备有多种安装模式。(7) 兼容性: 可以与现有的各类系统兼容, 可实现全自动化的识别。(8) 实时性: 可实现完整的跟踪、实时报警功能。正是由于目前已经开发出了具有如上特点的指纹识别技术, 因此以此为基础的个人识别技术, 即证卡、代码、指纹的综合动态模式组合, 将可以对不同的应用场所提供不同的安全等级。 3、市场前景。自动指纹识别系统有着极其广阔的应用前景。众所周知, 指纹识别最早是在罪犯鉴别中应用, 它对于提高侦破手段、震慑罪犯、打击刑事犯罪成为强有力的武器并起到了重要作用。根据目前的了解,A F IS 的其它适用场所为: 政府各类机要部门(例如档案馆(室)、机要室)、国家重点实验室及生产重地、机场、军事要地(例如基地、仓库)、重要军事装备或关键设备的启动控制、银行金库、金融系统、代保管库、博物馆、珍宝馆、高级住宅、高级宾馆等重要门禁或入口控制、汽车门锁等。除此之外, 另一大潜在应用前景是: 自动取款机(A TM )、信用卡、驾驶执照、身份证、医疗健康卡、移民登记、计算机系统安全、机械登记等方面。1、指纹锁，指纹锁可以装在门里、车内、保险箱柜的内部, 外面无锁眼, 从而避免了撬锁, 可广泛用于金库、保安、银行、出纳、自动门、百叶门、保险柜、电控装置等门禁系统中。2，指纹卡，国际上偷盗使用卡和利用信用卡进行诈骗犯罪活动越来越猖獗, 仅1995 年英国因此损失8 千万英镑, 法国损失3100 万英镑, 目前我国信用卡用户已达2～ 3 千万, 利用信用卡犯罪我国也在呈不断上升趋势。我国政府打算用10 年左右的时间, 在全国400 多个城市的3亿人中推广信用卡, 预计发行量将达到2 亿张。目前我国IC 卡年产量已达6 千万张, 生产能力已达1 亿张, 全世界到2000 年IC 卡的总需求超过38 亿张, 我国需求量为年均2 千万张。目前, 国内各种磁卡、IC 卡系统已十分普遍。例如: 大庆市1996 年已拥有医疗保险IC 卡80 万张, 全国联网的200 电话磁卡已有上百万用户。由于指纹识别技术的诸多优点, 可以预料, 一方面指纹卡将会在一切需要验证身份的场所发挥越来越重要的作用, 其应用领域将会进一步拓宽; 另一方面, 由于市场的推动, 指纹识别技术也会不断提高, 在其识别可靠性、速度、成本等方面进一步朝实用化迈进。我们期待着指纹识别这一高技术在人们的生活中起到应有的越来越重要的作用。
任务书 课程设计题目：指纹识别 功能简述： 1)根据所学的知识和能力，设计程序可以实现根据指纹的大小、形状等特征，识别出不同的指纹。 2)利用按键标志当前指纹识别的状态，例如录入状态，识别状态,清楚状态;利用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息。 3)利用继电器，对当前信息的判断，例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器和LED等提醒当前指纹识别是否正确
目录 第一章绪论…………………………………………………….. 1．1、指纹识别中的基本概念………………………………… 1.2 指纹识别的发展前景……………………………………… 1.3、指纹识别课题设计的内容与意义……………………….. 第二章方案选择……………………………………………… 2.1 系统原理图设计…………………………………………… 2.2方案说明……………………………………………………… 2.3 方案比较…………………………………………………… 2.4 方案选择………………………………………………………第三章硬件设计………………………………………………3．1 AT89C52单片机设计……………………………………… 3.2 电源电路设计……………………………………………… 3.3 按键控制部分电路………………………………………… 3.4 LED指示灯电路…………………………………………3.5 蜂鸣器电路………………………………………………3.6 指纹传感器模块………………………………………… 第四章软件程序设计…………………………………………. 4.1程序流程图…………………………………………………4.2程序…………………………………………………………. 第五章调试…………………………………………………… 5.1硬件调试……………………………………………………. 5.2软件调试……………………………………………………
指纹的特征提取与识别 摘要 随着社会的发展，计算机技术的进步，人们对身份认证技术提出了更高的要求。传统的身份认证方法存在的种种弊端让人们将目光投向了生物特征识别这个崭新的领域。而指纹识别技术凭借其独有的优势在众多生物特征识别技术中脱颖而出，得到了广泛的关注和应用。现今，自动指纹识别技术已经广泛地应用于公安、海关、银行、网络安全等需要进行身份识别和鉴定的领域。因此，进行指纹识别技术方面的研究，具有较高的现实意义和理论意义。 本文综合运用图像处理和模式识别的技术，对自动指纹识别系统的若干问题进行了探讨和研究，实现了指纹图像的预处理、特征提取和指纹匹配等算法，并在指纹分割、指纹增强这两个方面进行了改进和创新。 关键词:指纹识别，指纹分割，指纹增强，特征点提取，指纹匹配
第1章绪论 1.1 指纹识别系统的结构 本文主要是对指纹识别系统中图像处理方面的相关算法进行研究，本文的指纹识别系统的基本框架如图1-1所示。 图1-1指纹识别系统的基本结构 1.1.1指纹的预处理 由于各种原因的影响，指纹取像设备所获得的原始图像是一幅含有较多噪声的灰度图像，预处理的目的就是改善输入指纹图像的质量，增强脊和谷的对比度，将它变成一幅清晰的点线图，以便于进行特征提取。本文预处理过程主要步骤如下: 图1-2指纹预处理的基本结构 指纹分割是把指纹的背景区域从图像中分离出去，减少对指纹图像进行处理时的计算量;指纹增强的目的是对输入的噪音较多的灰度图像进行滤波，去除图像中的叉连、断点及模糊不清的部分，得到一幅较清晰的灰度图像;二值化就是把灰度指纹图像变成0-1取值的二值图像，这样就使图像的灰度层次由原来的256级(8-bits)降为2级(1-bits)，从而大大减少了需要存储和处理的数据量。由于指纹的特征仅包含在纹线的形状结构中，所以为了提高处理速度和识别精度，应该在不破坏图像连通性的情况下去掉多余的信息，也就是进行图像的细化。细化是指删除指纹纹线的边缘像素，使之只有一个像素宽度。细化时应保持纹线的连接性、方向性以及特征点位置不变，还应保持纹线的中心基本不变。 1.1.2特征提取 由于指纹通常是用按压的方式得到的，按压位置和方向的不同、手指的状况以及皮肤的形变等都会导致指纹图像不理想。因此，采集到的指纹灰度图像不宜直接用来匹配，
指纹自动识别系统在侦查中的应用 作者：张宝清 摘要：随着科技的不断发展，计算机在公安系统中也发挥着日益重要的作用。对于侦查工作而言，计算机指纹自动识别系统的出现改变了传统查找比对指纹的方法，提高了指纹查询比对的效率与质量，快速准确地为破获各类案件提供科学的依据，为侦察方向的确定提供线索。本文将就指纹自动识别系统在侦查中的应用进行探讨。 关键字：指纹识别、自动、效率、侦查、准确 指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。通过专门的指纹采集仪可以采集活体指纹图像。目前，指纹采集仪主要有活体光学式、电容式和压感式。对于分辨率和采集面积等技术指标，公安行业已经形成了国际和国内标准，但其他还缺少统一标准。可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。 一、指纹数据库的建立 1、扩大违法犯罪嫌疑人指纹卡收集范围，建立高质量的指纹数据库。指纹采集工作是整个工作的基础和首要环节，必须全警动员，全员采集，切实将十指指纹的采集工作列入一项日常业务工作并落到实处。在尽可能多采集指纹的基础上，严把指纹采集质量关，十指捺印指纹质量的好坏，直接影响着现场指纹查询的速度、准确度及查中几率。因此，各级公安机关要提高认识，加强领导，将指纹信息的搜集作为民警目标考核的一项标准，使每个民警在日常工作中能够自觉地搜集指纹信息，确保指纹采集的数量。业务部门必须采取有效措施，搞好捺印技术培训，确保指纹的捺印质量。 2、提高现场指纹的提取率和质量，保证质量、最大限度地入库现场指纹是指纹自动识别系统发挥破案作用的首要条件，勘查人员必须提高现场指纹的提取率和质量。做到随时收集随时入库，并要充分利用所有具有鉴定条件的现场指纹。 二、指纹自动识别系统应用中的注意事项 1、由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、机器学习、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。
指纹识别技术 指纹识别技术把一个人同他的指纹对应起来，通过比较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。每个人（包括指纹在内）皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的，并且终生不变。依靠这种唯一性和稳定性，我们才能创造指纹识别技术 一、简介 1)背景：1809年Bewick把自己的指纹作为商标。1823年解剖学家Purkije将指纹分为九类。 1880年，Faulds 在《自然》杂志提倡将指纹用于识别罪犯。1891年Galton提出著名的高尔顿分类系统。之后，英国、美国、德国等的警察部门先后采用指纹鉴别法作为身份鉴定的主要方法。随着计算机和信息技术的发展，FBI和法国巴黎警察局于六十年代开始研究开发指纹自动识别系统(AFIS)用于刑事案件侦破。目前，世界各地的警察局已经广泛采用了指纹自动识别系统。九十年代，用于个人身份鉴定的自动指纹识别系统得到开发和应用。 2）简介：指纹识别:即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别。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。其实，我国古代早就利用指纹(手印)来签押。1684年，植物形态学家Grew发表了第一篇研究指纹的科学论文。 每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，呈现唯一性且终生不变。据此，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较，就可以验证它的真实身份，这就是指纹识别技术。 指纹识别主要根据人体指纹的纹路、细节特征等信息对操作或被操作者进行身份鉴定，得益于现代电子集成制造技术和快速而可靠的算法研究，已经开始走入我们的日常生活，成为目前生物检测学中研究最深入，应用最广泛，发展最成熟的技术。 二、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。 有效的指纹辨识系统不仅仅依赖于辨识算法，还有其他的一些重要因素，这里称之为“系统问题”。包括注册和辨识过程，速度和工作学、用户信息的反馈、排斥欺骗和安全考虑。为了得到较好的识别率，重要的是在注册时尽量获得最好的指纹图象，这是因为注册一般只进行一次，而以后的辨识是经常的。一个较好的指纹识别系统应要求用户的指纹在登记指纹时多次获取指纹，然后，把最好的指纹或每次获得的指纹的综合的结果作为注册的指纹。 又一个方法可以作为指纹系统设计时的考虑，即我们可以多次取像直到得到一个确定的匹配，但这个过程在降低了拒判率的同时，提高了误判率。辨识不仅仅只用一个手指的指纹，可以用两个或更多的手指的指纹，这样可以增强识别率，当然这样一来会浪费用户的许多时间。 系统的工作学是很重要的。例如：在个人识别系统中，人们愿意等待时间的极限，这个极限时间根据特定的应用而不同，依赖于在处理的过程中人们正在做什么。例如：刷卡或输入ID号的过程，从0.5-1.5秒被认为是可接受的时间；另外，拒判而重复次数不应超过3次。 验证和辨识的过程、取像设备的设计拒判率和误判率关系的设定，为了尽可能的获得高质量的指纹图象而提示