侧面指纹识别方案的技术难点
转眼间2015年即将过去，当我们回首这一年的手机圈不难发现两个关键词金属机身以及指纹识别。虽然指纹识别功能并不是直到今年才出现在智能手机之上，但2015年绝对是指纹识别手机迎来爆发的一年。在这一年中，各大手机厂商先是采用了与iPhone 相同的正面指纹识别方案，然而没过多久便有厂商提出，指纹识别功能放在机身背面更好用（成本低才是真相）；一时间，关于内裤到底该正着穿，还是反着穿？的争论，成为各大手机发布会必谈的话题之一。直到侧面指纹识别方案的出现，广大的手机用户才发现，原来指纹识别按钮也可以放在侧面，尤其是对于索尼Z系列这样拥有全平衡设计的机型，侧面指纹识别方案简直就像是为其量身定做一般，既最大限度的保留了手机原有的美感，又能够获得极佳的使用体验。
那么，为什么最初没有人想到使用侧面指纹识别方案呢？没人想到是不可能的，只是各大手机厂商都会率先采用比较成熟的技术方案，而侧面指纹识别方案因为存在更大的的技术难度，以FPC为代表的一线指纹模组供应商起初并未推出相应的元器件；再加上侧面指纹识别对于紧身结构有特殊的要求，普通的手机厂商宁可退而求其次，也不愿在这个方向耗费太多精力。那么，侧面指纹识别方案都将面临哪些技术难度呢？下面我们就简单的聊一聊侧面指纹识别的技术难点。
其实，不管是正面指纹识别，背部指纹识别，还是侧面指纹识别，保障用户体验是每一个负责任的厂商首先要做的。这里所说的用户体验，包括指纹识别的录入体验与识别体验两种，识别（录入）的速度以及准确率都是影响相关体验的重要指标。但由于几乎所有的指纹手机都采用的是独立的指纹识别模块（包含集成算法芯片、半导体感应原件两部分），模组的指纹识别的实际体验在装机前就已确定。
在算法一定的情况下，尽可能的降低半导体感应区域长边与短边的差距，是提升识别率以及识别速度的最好办法，这也就是为什么最初的指纹识别模组大多采用了正方形的半导体识别原件。因此，我们最初看到的指纹识别按钮不是圆形就是方形。但是，众所周知的是，
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
指纹识别技术的研究
指纹识别技术的研究 【摘要】由于指纹的唯一性和不变性，指纹识别己成为当前最流行、最方便、最可靠的个人身份认证技术之一。本文以自动指纹识别系统的处理流程为线索，介绍了系统的三个部分：指纹预处理、特征提取和指纹匹配。在前人工作的基础上，我们在各个环节都提出了自己的方法，结合那些经典的算法，在很大程度上提高了图像的处理效果与匹配结果。在指纹增强阶段，我们结合方向图与频率图修改了Gabor滤波器；在细化阶段，我们对传统的OPTA算法进行了一些改进；在指纹匹配阶段，我们着重研究了基于点模式的细节匹配。此外，我们还成功的实现了各个算法，完成该指纹识别系统，经实验证明，该系统能够快速准确的识别指纹，达到了预期目的。 【关键字】图像分割，图像增强，二值化，细化，特征提取，特征匹配 一课题研究背景 （一）指纹识别的发展历史 最早记载的人的手印和脚印大约在4000年前古埃及建造金字塔的年代。在那个年代。一些粘土陶器上留有陶艺匠人的指纹，中国人曾经在官方文件上按自己的指纹，公元前300年前的按有指纹的文件现在还存在，直到现在这种签名方式仍然被采用。 早在1880年英国人亨利·福兹就提出了用指纹识别系统识别犯罪。到20世纪70年代，由于计算机的广泛应用和模式识别理论的发展，人们已开始研究使用计算机进行指纹的自动识别。目前世界各国都在争先研究和开发实用指纹识别系统。 （二）指纹识别的研究现状 指纹识别是生物识别技术中最早应用、价格最低廉的分支。目前的指纹自动识别系统采用了先进的光电识别办法，采集一个指纹信息，然后经相关的识别算法进行判断。 根据已掌握的报道资料来看，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1分钟的时间。 (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二维条码卡上或者IC卡上。 (4)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源指纹，彻底避免了指纹冒用。因此既使证卡丢失，也不存在安全问题。 (5)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，具有全程液晶提示，备有多种安装模式。 (8)实时性：可实现完整的跟踪、实时报警功能。 迄今为止，自动指纹识别技术的研究虽然已经取得了很大的成绩，但同时也面临一些严重的困难: (1)指纹采集技术有待提高 就实际应用来讲，目前的指纹采集设备还不能很好地满足需要，这己经成为制约自动指纹识别技术
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
Suprema指纹识别算法介绍 产品名称：Suprema指纹识别算法介绍 产品型号：OTA750采用的指纹算法 产品分类：Suprema指纹识别算法介绍 详细介绍： OTA750彩屏指纹考勤机的指纹算法采用了世界上最可信赖的Suprema指纹识别算法，产品的稳定性、指纹的安全可靠性得到了有力的保障。 Suprema指纹识别算法介绍 Suprema拥有世界一流的指纹识别技术。Suprema解决方案的特点在于对算法拥有极强的理论背景。Suprema的指纹识别算法在世界上最值得信赖的世界指纹识别大赛 (International Fingerprint Verification Competition, (FVC2004) 上摘取冠军桂冠，在light category表现出最小的出错率，被认为是世界上最可信赖的指纹解决方案，再加上其优越的技术力量可确保客户产品及应用软件的 最佳稳定性和信赖度。 Suprema指纹识别算法比起其竞争对手拥有如下特点及优势： 最高的信赖性.指纹识别中算法可以说是左右其性能的最核心的要素。 在世界指纹识别大赛(FVC2004)中夺得了第一，被认定为世界最好的 指纹识别算法。再加上其优越的技术力量可确保客户产品及应用软 件的最佳稳定性和信赖度。 广泛适用性 卓越的支持 Suprema指纹识别算法在世界指纹识别大赛中所获得成绩 评论 FVC是世界上最大的指纹识别技术评论，也是国际性指纹识别算法大赛,隔年举行并由意大利和美国第三方组织。在最近的两届FVC2004和FVC2006，SUPREMA 指纹识别算法摘取了世界范围的最高桂冠。 成果 在FVC2004和FVC2006，Suprema的指纹识别算法在众多参赛者中脱颖而出分别在Light级别和开放级别中获取了冠军。在FVC2006，Suprema在开放级别中以7枚金牌荣获了桂冠。在FVC2004，Suprema在Light级别中以最小误差率荣获了冠军。Suprema是唯一一家赢得两项级别（开放和Light）冠军的公司，即
浅析光学指纹仪与电容式指纹仪的区别问题 [导读]指纹仪是利用手指指纹特征“人各不同，终生不变”的特点进行身份识别的一种电子仪器，该仪器工作原理包括采集指纹图像、提取指纹特征、保存数据和进行指纹比对四个功能。其中读取指纹图像是指纹仪最基本最重要的功能。通过利用手指指纹凹凸不平的纹形来进行成像，通常我们把凸出的纹形称为“嵴”，而凹下去的纹形成称为“峪”，而指纹采集的过程本质上是指纹成像的过程。其原理是根据嵴与峪的几何特性、物理特征和生物特性的不同，以得到不同的光学或者电流电阻反馈信号，根据反馈信号的量值利用不同算法的图像处理算法来绘成指纹图像，然后再次指纹图像基础上通过指纹识别算法软件来进行指纹特征的提取和指纹特征码的比对。 目前常用的指纹采集设备有三种，光学式、电容/电感式、生物射频式。其中，光学指纹采集器是最早的指纹采集器，是使用最为普遍的。后来电容式指纹仪也同样广泛运用到了不同的行业领域。也就对应分为了不同的产品认证系统。 1.金融柜员指纹身份认证系统 2.银行金库指纹身份认证系统 3.车辆调度指纹身份认证系统 4.公安警用指纹识别系统 5.考生指纹身份认证系统 6.驾校培训指纹管理系统 7.医疗社保指纹管理系统 8.OA办公指纹身份验证系统 9.网络指纹身份验证系统 下面是对于两种种类指纹仪的区别介绍：
一、光学指纹仪 指昂科技ZWY-010光学指纹仪在安防、社保、交通、医院、教育等领域均有广泛应用. 1.识别方式：采用活体光学式识别窗口 2.应用范围：安防系统、社保系统、银行系统、金融身份识别、考勤系统 3.产品特性：流线型的产品设计，桌面式的产品使用方式，更加人性化； 4.自主优势：独家开创3款不同指纹传感器可互换使用，更多选择。 5.硬件特点：指纹识别认证到人，安全准确、使用方便； 识别速度：超快指纹识别速度； 识别率：全球领先指纹算法，对干、湿、脏、油渍手指均可识别； 6.数据传输快捷； 轻巧设计，便于携带； 耐磨、防震抗破坏性强、抗静电干扰。 7.软件功能具备windows系统登录功能； 可用于电脑屏幕锁定； 可实现文件加密、解密； 二、电容式指纹仪 指昂ZWY-020电容式指纹仪采用目前国际领先的半导体面式指纹传感器，各项性能指标皆处于领先地位，轻触成像，操作简单、快捷，指纹图像品质清晰，有效提高识别率。为满足不同用户需求，公司提供多种通讯接口，可扩展性强，以及配套的SDK开发包，可轻松嵌入原有系统中，有效减少开发工作量。以下是指昂ZWY-020电容式指纹仪的特性说明。
智能锁方案指纹锁解决方案 智能锁是指区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具。门禁系统中锁门的执行部件。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。 智能锁系统软件的应用和前景 智能密码锁软件采用51系列单片机汇编语言对智能监控器和电子锁具分别编程。智能监控器软件包括键盘扫描和LCD显示程序、蜂鸣器驱动程序、时钟修改和读取程序、数据通信与预处理程序、智能化分析程序及线路监测程序等模块。电子锁具软件包括键盘扫描与译码程序、LCD显示程序、通信程序、电磁执行器驱动及检测程序、传感器接口程序等模块。软件设计过程中采用模块化设计方法，便于程序的阅读、调试和改进。智能密码锁充分利用了51系统单片机软、硬件资源，引入了智能化分析功能，提高了系统的可靠性和安全性。通过在某型号保险柜安装使用，受到用户的欢迎。另外，智能密码锁在软、硬件方面稍加改动，便可构成智能化的分布式监控网络，实现
某一范围内的集中式监控管理，在金融、保险、军事重地及其它安全防范领域具有广泛的应用前景。 智能锁的三大解决方案 基于WIFI、GSM、蓝牙网络;目前基于WIFI、GSM网络或者蓝牙的智能门锁是国内外的主流选择。这也是目前智能门锁基础的解决方案。为了防止出现手机被盗刷或者被恶意攻破的情况，这些门锁选择依旧需要传统钥匙开锁，但钥匙具备智能芯片，每次开门都会通过微信、短信的方式提醒用户。与Yale Lock类似，某国产解决方案也采用了GSM数据网络的方式，因为GSM数据网络可以走加密路线，相比WIFI等方案更为安全。为了保证安全，该方案还拥有独立的后台与云端，能够与手机连接，帮助用户通过手机及时接受和随时查询家人进出门信息，并具备远程报警。基于指纹识别生物特征;指纹门锁的思路是利用人体生物特征指纹进行身份安全识别认证开门，凭借高科技的数字图像处理、生物识别及DSP算法等技术，成为符合现代安防要求的新一代门禁系统。目前，指纹锁已经广泛运用于政府机构、军事基地、银行、公寓等需要安全和隐私的场所。旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。过去运用在相关机密场所的指纹门锁如今随着部分厂商的技术攻关也逐渐运用在了普通人群的生活之中。人脸识别和虹膜识别;随着阿里巴巴、腾讯等在金融产品中使用人脸识别，这一技术将上升到一个新高度。数据显示，2012年我国人脸识别行业市场规模约16.7亿元，预计到2015年，我国人脸识别行业市场规模将达到
目录 1绪论 (1) 1.1指纹识别技术的研究背景及意义 (1) 1.2指纹识别技术的国内外研究现状 (3) 1.3本文主要的研究内容和章节安排 (4) 1.3.1研究内容 (4) 1.3.2章节安排 (5) 2指纹图像预处理 (7) 2.1图像规格化 (7) 2.2方向图 (8) 2.2.1点方向图 (9) 2.2.2块方向图 (9) 2.3图像分割 (12) 2.3.1基于灰度分割算法 (12) 2.3.2基于方向图的分割算法 (13) 2.4Gabor滤波 (14) 2.5二值化 (18) 2.6图像细化 (21) 2.61快速并行细化算法 (21) 2.62改进的OPTA细化算法 (22) 2.63合成细化算法 (24) 3特征点提取及匹配 (26) 3.1特征点提取 (26) 3.1.1端点和分叉点的提取 (26) 3.1.2伪特征点的去除 (27) 3.1.3实验结果及其分析 (29) 3.2特征点匹配 (32) 3.2.1图像校准 (32) 3.2.2细节点的匹配 (35) 3.3本章小结 (38) 4指纹识别技术在PC端和Android端的实现 (39) 4.1指纹识别技术在PC端的实现 (39) 4.1.1指纹图像处理模块 (40)
4.1.2指纹匹配模块 (43) 4.2指纹识别技术在Android端的实现 (45) 4.2.1搭建开发环境 (46) 4.2.2Android指纹识别系统的架构设计和实现 (46) 4.2.3指纹匹配测试 (53) 4.3本章小结 (56) 5总结与展望 (57) 5.1总结 (57) 5.2展望 (58) 参考文献 (59) 致谢 (63) V
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。
瑞丰汇科技（技术推广）所提供的各种款式『光学触控式指纹辨识』解决方案, 其主要的设计都是强调以准确、稳定和容易使用、优越的影像质量、完全的可信赖性为基础, 因此针对传统光学式的指纹辨识取像模块的优缺点,取其优点,舍其缺点, 让产品可以更容易被一般消费者接受与使用, 故而研发出独门的技术, 这个技术以光线穿过特殊设计"3D光学指压版"，由于指纹的波峰波谷与光线产生"光学3D"效应，经由 image sensor接收其指纹的光讯号，进而产生出3D影像，在搭配特有之算法，进行指纹辨识，让整个传统『厚重的光学指纹辨识模块』达到超薄的目标，这个技术本公司称为3D TouchPrint?。李先生138(光学式指纹识别技术) 23276110 优点 『3D TouchPrint?』, 对于瑞丰汇科技（技术推广）所开发的各类型之『光学触控式指纹辨识』模块, 在市场上相对于不同技术所开发出来的指纹辨识模块, 具有十大优点: 1、轻松触压, 不用学习, 使用者登录容易。 2、世界最薄面型光学式指纹辨识模块, 可应用于各种手持装置。 3、超高解像力,超低影像扭曲率, 影像信息不失真。 4、以现有CCM架构生产, 良率高, 容易大量制造。 5、特殊表面处理可解决干指头不易登录问题。
6、抗静电,耐摩擦可适用各种环境。 7、低成本, 高性能。(高性价比) 8、安全系数高,无须为登录率牺牲安全性, 并可抗2D假指纹。 9、系统安装容易─NB 随插随用无须安装Driver 10、完全与Windows兼容─兼容Amcap架构无升级版本之问题。 以上之优点, 让瑞丰汇科技（技术推广）所开发出的各种模块, 非常适合于不同应用领域之系统产品, 如: 笔记本电脑、个人计算机、AIO计算机、随身碟、电子门锁、门禁系统、人员差勤、汽车电子锁、电子收款机、网络认证、个人行动助理、智能型移动电话、智能卡、在线游戏的安全认证机制…等相关产品。
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 .
YN020L Specification Version1.0Aug.2014 YN020L规格手册 YN020L Specification (Version1.0) 2014年8月
YN020L Specification Version1.0Aug.2014 目录 1概述 (1) 2接口定义 (3) 3硬件技术参数 (4) 4外观尺寸 (5) 4.1YN020L-XXX5X外观尺寸 (5) 4.2YN020L-XXX6X外观尺寸 (6) 4.3YN020L-XXX7X外观尺寸 (7) 4.4YN020L-XXX9X外观尺寸 (8) 5修改历史 (9)
YN020L Specification Version1.0Aug.2014 1概述 光学一体化指纹模块是将光学指纹传感器以及图像算法处理器等高度集中在一个光学指纹头里面的指纹模块。通过简单的指令控制，即可实现指纹的注册、验证与识别功能。 根据不同的光学指纹头外形尺寸，背光源以及光路结构，光学一体化指纹模块具有不同的后缀，模块的具体型号定义如下： YN020L-K235T 触摸感应功能 T：具有触摸功能 空白：没有触摸功能 外观结构，3、5、6、7和9可选 电源使能控制 2：不带使能控制 3：具有使能控制 背光源颜色 1：红色 2：绿色 3：蓝色 光路结构 P：亮背景光路结构 K：暗背景光路结构 注：用户在申请样品或者订货时，务必要根据自身的需求来确定准确的产品型号。例如，带电源使能控制和触摸感应功能，绿色背光源的暗背景指纹模块，其型号是YN020L-K235T，其余的以此类推。
YN020L Specification Version1.0Aug.2014光学一体化指纹模块主要具有如下的产品特点： ●高度一体化集成，体积小，可靠性高，外围成本低 ●高性能200M主频ARM9内核图像处理器 ●2MB的超大程序数据存储空间 ●宽广的工作电压范围：3.3V～6.5V ●超低功耗设计：小于50mA ●数据掉电保护设计，防止数据丢失 ●背光源恒流驱动 ●具有手指触摸感应功能 ●高抗震动能力
光学指纹扫描仪的工作原理 指纹扫描仪系统有两项基本工作：一是需要获得手指的图像，二是需要确定该图像中的嵴纹和波谷是否与以前扫描图像中的嵴纹和波谷相吻合。 获得一个人的指纹图像有多种方法。现在最常用的方法就是光学扫描和电容扫描。这两种扫描方法以完全不同的方式工作，但都会得到同一种图像。下面就主要说一下光学指纹扫描仪的工作原理。 光学扫描仪的核心部件是电荷耦合设备（CCD），这与数码相机和摄像机中使用的光传感器系统是相同的。CCD 只不过是一组光敏二极管（称为光敏器件），这种器件在光子的作用下可以产生电信号。每个光敏器件记录一个像素，即一个代表射中该点的光束的微小圆点。明暗像素共同构成了扫描场景（例如一个手指）的图像。通常，在扫描仪系统中有一个模数转换器，用来处理模拟电子信号以产生该图像的数字表现形式。 扫描仪配有光源，通常为一组发光二极管，用来照亮手指的嵴纹。当你将手指放在玻璃板上时，扫描过程就开始了，CCD相机便将指纹照片拍摄下来。实际上CCD系统产生的是手指的倒像，较暗的区域代表较多反射光线（手指的嵴纹），较亮的区域代表较少的反射光线（手指的波谷）。 在比较指纹与存储数据之前，扫描仪处理器要确保CCD拍摄到了清晰的图像。它会检查像素暗度的平均值或者一个小样本的整体值，如果图像整体太暗或太亮，该次扫描便会被放弃。于是扫描仪调整曝光时间以允许更多或者更少的光线进入，再扫描一次。 如果暗度合适，扫描仪系统会继续检查图像的清晰度（指纹扫描的锐度）。处理器将查看在图像上沿垂直和水平方向移动的若干直线。如果与嵴纹垂直的线由非常暗的像素和非常亮的像素交互组成，那么就意味着指纹图像有很好的清晰度。 在处理器发现图像清晰并且曝光正确的情况下，它会继续将捕获的指纹与文件上的指纹进行比较。我们很快将了解这个过程，但是首先让我们来看看另一种主要的扫描技术——电容扫描仪。 对于其他系统来说有很多的优点。例如： 伪造物理特征比伪造身份证要难很多。 不可能像猜出密码一样猜测出指纹图案。 不会像遗失出入卡一样遗失指纹、虹膜或者声音。 不会像忘记密码一样忘记指纹。 然而，虽然指纹扫描仪很有效，但不排除它们有出错的可能性。实际上它们确实有一些缺点。光学扫描仪不能每次都区分开指纹图像和指纹本身，而电容扫描仪有时可能被一个指纹模型欺骗。如果某人获得了某授权用户的指纹，这个人就可以骗过扫描仪。最坏的情况，罪犯甚至可能砍下某人的手指以进入扫描仪安全系统。一些扫描仪还有另外的脉冲和热传感器来检测手指是否是真的，而不是一个模型或者肢解手指，但是这些系统甚至也可能被真实手指的明胶指纹模型欺骗。 要使这些安全系统更可靠，一个不错的方法是：将传统的认证方法如密码（同ATM需要银行卡和PIN号码一样）与生物学分析法结合起来。但是如果遗失了信用卡或者无意中告诉了别人您的秘密PIN号码，还可以办理新的卡或者更改密码。但是如果某人盗取了您的指纹，您的余生就真的很不幸了。您没办法得到新的指纹。因此，除非您能完全确定所有的副本已经毁灭了，不然您就再也不能使用指纹作为一种身份识别形式。 尽管有着重大缺点，指纹扫描仪和生物安全系统仍不失为身份识别的极好方法。将来，它们
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：
数字图像处理报告 题目指纹识别算法研究学院信息学院 专业通信工程 班级通信ZY1101 姓名郑涛、江代民
摘要 随着计算机和网络的迅速发展，人们对身份认证的准确性、安全性与实用性提出了更高的要求。基于生物特征识别的智能身份认证技术也逐渐受到广泛的关注。在众多的生物识别技术中，指纹识别技术是发展最早、应用最广泛的一种。指纹识别技术充分利用了指纹的普遍性、唯一性和永久性的生物特征，已逐步取代了传统的基于标志和数字的识别方式，目前在网络、银行、金融、医疗和安检等行业均得到了广泛应用。本文对指纹识别系统的原理和基本过程进行了分析研究，重点研究了指纹图像预处理算法，并且进行了验证。 在指纹图像预处理部分，论文对预处理的各个步骤包括规格化、图像分割、中值滤波、二值化、细化等以及各个步骤的方法进行了深入的分析和研究，选择了一种图像预处理方案。 在指纹特征提取部分，采用基于Matlab实现的指纹细节特征提取方法，并给出了去伪算法。指纹特征提取是从细化后的指纹图中得到细节特征点（即端点和分叉点），此特征点含有大量的伪特征，既耗时又影响匹配精度。采用了边缘去伪和距离去伪，使得特征点去伪前后减小了近1/3，然后提取可靠特征点信息，以便实现指纹匹配。 在指纹匹配部分，本文采用基于细节点的指纹匹配算法，并进行研究。 关键词指纹识别、预处理、特征提取、匹配
Fingerprint Recognition Algorithm Abstract With the rapid Progress of computer science and network technique，An accurate，secure and practical techno1ogy of Personal identification becomes more and more important. Technology of Personal identification based on Biometrics has received extensive attention. Technology of Fingerprint recognition is the earliest one and is app1ied widely in the all techniques of biometrics recognition, then is taking full advantage of the universality, uniqueness and permanency of the fingerprint, and gradually has taken place of traditional identification method that is based on symbol and number. Nowadays the technology of fingerprint identification is fully used in network, bank, finance, insurance and security. This paper research the basic principles and process of the fingerprint identification system，and focus on the pre-processing algorithms of fingerprint image and finally verify. In the fingerprint image processing section, thesis on preprocessing steps including specifications, image segmentation, median filtering, binarization, refinement, and so on, and each step of the way to in-depth analysis and research, is an image processing program. Part of the fingerprint feature extraction, fingerprint-based Matlab implementation details of feature extraction methods, and gives to the pseudo-algorithm. Fingerprint feature extraction is refined to get the details of fingerprint feature points (the endpoint and bifurcation points), this feature points contain a large number of false features, time-consuming and will affect the matching accuracy. Used and the distance to the edge of the false and counterfeit, makes the feature points to reduce the false front of nearly 1 / 3, and then extract a reliable feature point information, in order to achieve the fingerprint match. Part of the fingerprint match, the paper-based fingerprint minutiae matching algorithm, and conduct research. Keywords Fingerprint recognition、Pretreatment、Feature extraction、Matching
基于STM32单片机开发光学指纹识别模块(FPM10A)全教程 收藏人：共同成长888 2014-05-08 | 阅：25 转：0 | 来源| 分享 基于STM32单片机开发光学指纹识 别模块(FPM10A)全教程 ? 1.平台 首先我使用的是奋斗 STM32 开发板 MINI板 光学指纹识别模块（FPM10A）
2.购买指纹模块，可以获得三份资料 1.简要使用说明 2.使用指纹模块的功能函数 3.FPM10A用户手册. 3.硬件搭建 根据使用说明：FPM 10A使用标准的串口与外界通信，默认的波特率为57600，可以与任何单片机，ARM，DSP等带串口的设备进行连接，请注意电平转换，连接电脑需要进行电平转换，比如MAX232电路。 FPM10A光学指纹模块共有5个管脚 1 为VCC 电源的正极接 3.6V – 5.5V的电压均可。 2 为GND 电源的负极接地。 3 为TXD 串口的发送。 4 为RXD 串口的接收。 5 为NC 悬空不需要使用。 奋斗板上已经有5V的管脚，可以直接供给指纹模块， 这里需要注意的是，指纹模块主要通过串口进行控制，模块和STM32单片机连接的时候，需要进行电平转换， 这样只要把这个转接板插入STM32，接上5V的电，就可以工作了，将模块的发送端接转接板的接收端，接收端接转接板的发送端。 这样，我们的硬件平台就搭建好了！ 4.模块的测试工作 模块成功上电后，指纹采集窗口会闪一下，表示自检正常，如果不闪，请仔细检查电源，是否接反，接错等。指纹模块使用120MHZ的DSP全速工作，工作时芯片有一些热，经过严格的测试，这是没有问题的可以放心使用，在不使用的时候可以关闭电源，以降低功耗。 5.现在我们要进入编程环节了 指纹模块主要是通过串口进行控制，所以这里我们需要用到单片机的串口模块。
活体指纹技术 活体指纹技术“魔镜”是由韩国VIRDI集团自主研发，中国区产品销售由厦门沃尔迪信息技术有限公司负责。 “魔镜”以高清成像为技术基点，采用了当今最先进的技术与配备。“魔镜”采用韩国进口的COMS采集仪，DPI高达500，三棱镜采用日本HOYA镜片，配以美国专利高精光路设计，确保采集的指纹图像超凡精确清晰，同时，魔镜应用全球领先的金指码指纹算法可实现对图像更为精细与智能的处理，二者结合，最终实现对指纹的采集与匹配丝毫不差。另外，“魔镜”采用的暗背光成像技术抗强光干扰能力远远优于市面普遍采用的常亮背光成像技术，即使在复杂的强光环境下也能清晰成像，不会出现常亮背光成像带来的曝光过度而寿命不足的问题。 “魔镜”从人体静电、微动态图像变化、光谱等多种生物特性上得到启发，运用当今先进的生物、光电、计算机科技，通过人体静电检测、多种指纹成像实现全方位防假，将一切不符合人体生物特征的假指纹排除在外，以高端的指纹技术确保用户使用的极致安全。 静电检测，阻绝无人体静电特征假指纹。人体本身携带静电，但人体所带静电与其他物质所带静电有所不同，“魔镜”就是利用静电容量技术侦测指纹所带静电，让一切不具人体静电特征的假体指纹无所遁形。 微动态捕捉成像，彻底排除平面无变化指纹。人体皮肤组织弹性丰富，指纹
在接触采集窗时会形成一个细微的动态扩缩变化，“魔镜”对这一动态变化进行连续拍摄捕捉，形成多次成像比对，消除涂层、纸片等一切不符合手指动态变化特征的假指纹开门的可能性。 光谱成像，以人体物质构成特征高效区分假体指纹。利用每种原子独有的特征谱线，“魔镜”捕捉人体组织构成化学元素放射出的特殊光谱成像进行比对，以不可模仿的人体特征实现对人体指纹的唯一识别，让橡胶、涂层、硅胶倒模等一切与人体组织不同物质构成的假体指纹无机可乘。
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……………………………………………………
1、光学指纹传感器简介 (1) 1.1光学指纹传感器的原理 (1) 1.2光学指纹传感器的优缺点 (1) 1.3光学指纹传感器的应用 (2) 1.4光学指纹传感器最新动态 (2) 1.5 楼宇对讲厂家使用指纹识别状况 (2) 2、半导体指纹传感器简介 (2) 2.1半导体指纹传感器的基本原理 (3) 2.2半导体指纹传感器的分类 (3) 2.3半导体指纹传感器的优缺点 (3) 2.4半导体指纹传感器的特征及发展方向 (3) 3、指纹传感器主要性能指标 (3) 4、光学与电容式指纹传感器性能比较 (4) 5、指纹传感器发展重点 (5) 纹传感器（又称指纹Sensor）是实现指纹自动采集的关键器件。指纹传感器按传感原理，即指纹成像原理和技术常见主要分为两类，光学指纹传感器和半导体指纹传感器。 1、光学指纹传感器简介 1.1光学指纹传感器的原理 光学指纹传感器已经有近30年的历史，主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在电荷耦合器件上CMOS或者CCD上，进而形成脊线（指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线）呈黑色、谷线（纹线之间的凹陷部分）呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。 1.2光学指纹传感器的优缺点
目前国内的有厂家可以生产光学指纹传感器，光学指纹传感器优点主要表现为经历长期实用检验、系统稳定性较好、成本亦较低、能提供分辨力为500 dpi( dot per inch)的图像。特别是能实现较大区域的指纹图像采集,有效克服大面积半导体指纹传感器价格昂贵缺点。该传感器局限性主要体现三个方面： A.假手指：用塑胶制成的假手指，能够在光学传感器上得到与真手指非常相近的指纹图像（解决红外线） B.体积较大：随着光学技术发展,一些新颖的技术手段亦已应用于指纹图像的采集,这样,能显着减小光学指纹传感器的体积（如：纤维光束微型三棱镜矩阵） C.长期效果不好：于潜在指印方面,不但会降低指纹图像的质量,严重时,还可能导致两个指印重叠,显然,难以满足实际应用需要。此外,台板涂层及CCD阵列会随时间推移产生损耗,可能导致采集的指纹图像质量下降。。 1.3光学指纹传感器的应用 光学指纹传感器的优点主要表现为抗静电能力强、系统稳定性较好、使用寿命长，灵敏度特别的高，并能提供高分辨率的指纹图像，技术也最成熟。故现在多家公司都大量使用，主要用于指纹门锁，保险箱，汽车指纹防盗。 1.4光学指纹传感器最新动态 2015年美国CES展上，一款拥有2000PPI超高分辨率的光学指纹采集器吸引了全球手机厂商的目光。这款由中国印象认知推出的名为UTFIS的超薄型光学指纹传感器，分辨率超越了目前市面上主流的电容式指纹传感器，是苹果手机指纹识别芯片的四倍。且厚度仅有1.5mm。 UTFIS不仅继承了传统光学指纹传感器的优点，同时还通过超高的分辨率，实现了电容式指纹传感器所无法达到的安全级别。指纹的特征通常可分为三级。一级特征表示指纹的纹型、流向等宏观特征;二级特征表示指纹的Galton 细节，即纹线的分叉点、端点等特征;三级特征则是更高分辨率上的纹线属性，例如纹线的偏移、宽度、汗孔、边缘形状、断裂、褶皱、伤疤，以及其他的永久性特征。使用第三级特征，至少要求指纹采集的分辨率达到1000ppi。而UTFIS通过MAPIS技术获得2000ppi的采集分辨率，改变了传统指纹采集器匹配细节点的缺陷，成功实现汗孔识别，使得在智能手机上实现“三级特征”指纹识别的难题迎刃而解。性能优越的UTFIS芯片必将开辟出一个属于光学指纹识别的欣欣市场，重新赢得投资市场及手机厂商的青睐。 1.5 楼宇对讲厂家使用指纹识别状况 有接触指昂和指安两家模组生产厂家，此两家采用的识别算法芯片都是用晟元的指纹算法芯片，传感器基本是使用瑞典的FPC。楼宇对讲厂家目前有珠海竞争和柔乐的内外贸产品有采用光学指纹传感器模块。指昂的销售人员讲道，竞争每个月和其拿上K的量用在其出口欧盟产品上。还有一家指晶有自主的算法芯片，模组是自已开发生产。 2、半导体指纹传感器简介 半导体指纹传感器主要是利用电容、电场（也即我们所说的电感式）、温度、压力的原理实现指纹图像的采集。具有价格低、体积小、识别率高等优点，但稳定性稍欠缺一些，常用于手机、电脑、汽车或房屋安全识别。