毕业设计“指纹识别系统关键技术研究”开题报告

毕业设计（论文）学生开题报告

课题名称 课题来源 学生姓名 指纹识别系统关键技术研究 课题类型 学 号 DY 指导教师 专业班级 本课题的研究现状、研究目的及意义。 指纹识别系统关键技术的研究现状： ①现代指纹识别起源于16世纪后期： 1788年，J．Mayer首次著文指出了指纹的两个重要特性：唯一性、稳定性。 1823年，J．Purkinie首次把指纹纹形分成9类。 1880年，Henry Fauldpl在《Nature》上发表论文，第一次科学的提出了指纹的独立性和唯一性，使得指纹作为一种更为有效的鉴别方法而得到采用。 1889年，E．R．Henry提出基于指纹细节特征识别(Minutia。Based)理论，奠定了现代指纹学的基础。 1892年，Francis Galton对指纹进行了系统的研究，著书《FingerPrint》首次系统的阐述了指纹学，完善的确立了一整套指纹识别的方法，使指纹识别应用进入了一个崭新的时期。 20世纪60年代，信息技术逐步兴起，计算机技术开始进入指纹识别领域，自动指纹识别系统AFIS(Automatic Fingerprint Identification System)在法律实施方面的研究与应用在许多国家开始展开。80年代，随着个人电脑与光学扫描技术的革新，指纹采集技术获得重大突破，从而使指纹识别在其他领域获得应用。 指纹识别技术在过去的30年已经取得很大的发展，但是目前AFIS仍是国内外模式识别领域中研究的热点之一。国外很多国家都有专门机构或公司从事该技术的研究，其中美国的研究水平居于世界最前沿，如Identix、EastShore,DigitalPersona、Veridicom等公司都有成熟的指纹识别产品。 虽然我国对指纹识别技术的应用研究起步较晚，但是发展迅速，核心技术方面与国外的差距不是很大。国内的西安青松公司、中科院自动化研究所、清华大学自动化系等公司和学校的研究水平处于国内领先，部分研究成果甚至达到国际先进水平。但是，在应用技术上特别是硬件采集技术上，国内与国外存在较大差距，如指纹采集芯片，国际上几大厂商几乎垄断了国内的市场。另外，在指纹识别应用系统的开发上，国内厂商尚缺乏开发大型实用系统的经验。 当今社会，各个国家加快了指纹识别技术的开发与应用，注重向系统的低成本、小型化和系列化的方向发展。随着技术的推广，一些发达国家已在银行金库、博物馆、高级宾馆等处的入口管理中进行应用，同时也开始向家庭安防领域辐射，即将成为一种实用的现代化的家庭出入口控制系统。 ②指纹识别的核心技术： 日常称呼的指纹识别技术其实包括“指纹采集技术”和“指纹识别技术“，后者即人们常说的“指纹算法技术”。 在指纹识别算法的研究方向上主要是基于图像的识别算法和基于特征的识别算法这两种。 基于图像的识别算法认为，指纹图像的频域和空域信息可以用来唯一表示并识别不同的指纹。它是一种使用全局信息进行识别的方法，例如使用指纹图像的Fourier频谱来表示和识别指纹。这类算法的问题在于图像特征难以定义和匹配，因此算法的拒识率和误识率较高。 基于特征的指纹识别算法是找到并比对指纹的特征。指纹特征的复杂度足以提供用于鉴别的足够特征。目前大多数的自动指纹识别系统使用的都是这类算法。指纹特征多种多样，有特征点、奇异点、域方向图、脊线数目，甚至脊线线型等。对应的匹配方法可以分为：基于点模式的匹配，基于脊线的匹配，基于纹理的匹配以及多种细节特征混合的匹配方法。 大多数基于特征的识别算法专注于脊线上的末梢点和分叉点，该方法根据各个特征点的位置和方向来表示和区分指纹，从而使指纹识别问题转化为判断两个特征点集间的最大相似度(最大重合度)的问题。提取该细节特征有多种方法：基于灰度指纹图像直接提取，基于二值图像的特征提取，基于细化图像的特征提取。 ③目前国内指纹识别的应用状况： 1.以指纹模块为应用核心的锁具考勤机、门禁、锁具类市场。 2.以指纹认证平台为应用核心的软件信息化系统市场。 3.以PC周边为应用核心的指纹数码、存储产品。 4.银行内控、驾校培训、社保医疗等行业市场。 ④目前我国指纹识别技术应用新领域： 1.指纹支付。 2.汽车指纹防盗。 3.指纹UKEY。 4.指纹IC卡。 指纹识别系统关键技术的研究目的与意义： 科学技术的迅猛发展为人类的生产生活带来了极大的便利，大大地推动了现在社会的进步和发展。在网络化时代的今天，我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登陆密码等等；并配备了各种钥匙，如门锁钥匙，汽车钥匙，保险柜钥匙等。这些都是传统的安全系统所采用的方式，随着社会的发展，其安全性越来越脆弱。而我们的生活随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定。 指纹特征是人终生不变的特征之一，而且不同人的指纹特征相同的可能性几乎为零。人体指纹含有天然的密码信息，其具有作为密码信息必须具备的三个重要性质： ①广泛性，指每一个正常人都有指纹。 ②唯一性， 指每一个人的指纹都不同。 ③终生不变性， 指非意外事故指纹终身不变。 因此，指纹识别技术，作为一种可靠的生物识别技术，受到了人们的重视。尽管人们已经对自动指纹识别技术作了深入广泛的研究，指纹识别技术也获得了不少应用，但是指纹识别的应用在目前并没有获得普及，这主要是因为指纹识别在识别准确性和识别速度方面还远远不能满足很多实际应用的要求。 这就要求研究指纹识别环节中若干问题，这对于问题的解决很有意义。 课题类型：

（1）A—工程实践型；B—理论研究型；C—科研装置研制型；D—计算机软件型；

E—综合应用型

（2）X—真实课题；Y—模拟课题； （1）、（2）均要填，如AY、BX等。

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本课题的研究内容 （1）、熟悉国内外现有指纹识别技术； （2）、掌握指纹图像识别的基本原理和方法； （3）、掌握指纹识别的概念与实现过程框图； （4)、熟练掌握指纹图像的特征、特征提取、指纹识别方法； (5)、构建指纹识别完整模型，包括图像获取、图形预处理、特征提取、图像识别各环节的软件算法； (6)、了解在图像预处理过程中，充分考虑图像去噪、图像增强等有关算法； （7）、用软件尝试编写指纹图像处理，识别程序，并处理指纹图像； （8）、在现有的基础上做点创新的尝试。 本课题研究的实施方案 （1）查阅本科、硕士论文以及专业书籍，了解国内外现有的指纹识别技术和发展； （2）掌握指纹识别的概念，包括指纹的特征与分类、指纹识别的原理和方法、指纹识别技术的应用； （3）用Matlab实现指纹图像预处理、特征点提取、找出特征点、特征点匹配； （4）图像特征提取与实现涵盖指纹图像的滤波、基于方向图的动态阀值指纹图像二值化方法、指纹图像的细化算法、特征提取及其后处理； （5）图像预处理包括图像规格化、图像分割、图像二值化、图像增强、图像细化； （6）特征点提取包括找出所有的端点和交叉点、纹线光滑处理、去除图像边缘的端点； （7）找出特征点后，还要进行特征点匹配、纹线长度匹配等。 （8）所有的处理编写好相应的程序。 进度安排 （1）查资料，阅读论文，书籍等1周; （2）Matlab软件的学习和指纹图像特征处理，识别编程实现一个半月； （3）论文的编写2周； （4）答辩1周。 开题报告(2)

已查阅的主要参考文献 [1]《指纹图像的分类和识别》 马小妹主编.大连理工大学,2002。 [2]《自动指纹识别技术》祝恩,殷建平,张国敏主编.国防科技大学出版社，2006。 [3]《生物特征识别技术理论与应用》田捷,杨鑫主编 电子工业出版社，2005。 [4]《生物特征识别及研究现状进展》张敏贵,周德龙,潘泉.生物物理学报,2002。 [5]《指纹识别的起源》杨若冰.中国防伪报道,2006。 [6]《中国刑事科学技术大全——指纹技术》 赵向欣主编 中国人民公安大学出版社，2003。 [7]《刑事侦查技术》 张爱钦,马建平主编 中国人民公安大学出版社，2003。 [8]《指纹取像与指纹识别》 王崇文,赵德申主编 计算机工程与应用,2002。 [9]《指纹识别算法及小规模指纹识别系统的开发》 夏振华主编 南京航空航天大学，2006。 [10]《应用MATLAB语言处理数字信号与数字图像》 陈桂明，张明照主编 科学出版社， 2001。 [11]《基于细节结构的指纹特征提取及匹配算法研究》乔治宏 北京工业大学硕士学位论 文,2004。 [12]《基于方向滤波器的指纹图像预处理算法研究》杨小青,杨浩,何为.西南大学学报 [13]《一种面向指纹识别的鲁棒性脊线跟踪算法》李夏,武君胜.计算机仿真,2009。 [14]《基于模糊集的图像增强算法研究》.周德龙,赵志国,潘泉.电子与信息学报,2002。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日

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