指纹识别的软件系统设计

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中南民族大学

毕业论文(设计)

学院：生物医学工程学院

专业：生物医学工程年级：2007 题目: 指纹识别的软件系统设计

指导教师姓名: 喻胜辉职称:

2011年4月10日

中南民族大学本科毕业论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

2011年4 月10日

注：本页放在学位论文封面后，目录前面

目录

摘要 (4)

ABSTRACT (4)

绪论 (6)

1.1.背景介绍 (6)

1.2.指纹识别中的基本概念 (6)

1.3.指纹识别技术的特点 (7)

1.4.本文主要研究内容 (7)

1.4.1.指纹采集 (8)

1.4.2.指纹图像预处理 (8)

1.4.3.特征提取 (9)

1.4.4.指纹匹配 (9)

指纹图像的预处理 (11)

2.1.图像场及其计算 (11)

2.1.1.梯度场 (11)

2.1.2.方向场 (11)

2.2.图像分割、均衡、平滑 (12)

2.2.1.计算梯度场分割指纹图像 (12)

2.2.2.指纹图像灰度的均衡化 (12)

2.2.3.指纹图像平滑噪声 (13)

2.3.图像智能增强 (14)

2.4.图像骨架细化提取 (15)

2.4.1图像智能二值化领域分析法 (15)

2.4.2图像噪声的去除 (15)

2.4.3图像细化 (15)

指纹图像特征提取 (17)

3.1.指纹特征的提取 (17)

3.1.1端点的提取 (17)

3.1.2叉点的提取 (17)

3.1.3中心点、三角点的提取 (17)

3.2.去除伪指纹特征点 (18)

指纹的匹配 (20)

4.1.指纹图像的配准 (20)

4.1.1指纹“配准”特征点（场法） (20)

4.1.2指纹图像的“柔性”配准（特殊点法） (20)

4.2.指纹图像的匹配 (21)

4.2.1相似度 (21)

4.2.2指纹图像匹配的模型和界限盒（可变）模型 (21)

4.3.指纹比对的算法（复向量法） (21)

4.3.1复向量法定义 (21)

4.3.2利用复数法解决两个几何拓扑结构相似的原理 (22)

总结与展望 (23)

5.1.总结 (23)

5.2.展望 (23)

致谢 (24)

参考文献 (24)

指纹识别的软件系统设计

摘要

近年来，生物识别技术得到广泛的关注，被认为是自动身份识别的最终技术。其中自动指纹识别技术是目前最成熟的生物识别技术，具有广阔的发展前景。

指纹唯一性和稳定性被人们用来当作鉴别个人身份的主要依据。自动指纹识别系统是基于计算机来进行指纹识别的技术，可以方便、高效、安全、可靠地应用在金融安全、数据加密、电子商务等各个领域，并将在我们的生产和生活中发挥越来越重要的作用。

本文的内容描述了自动指纹识别系统的设计和工作过程，按照设计过程，该系统主要包括三个大部分：指纹图像的预处理、特征提取以及模式匹配。

在预处理方面，通过对URU 4500采集仪得到的指纹图像的分析，在分割时采用一种不需要考虑指纹的方向及脊线频率等因素，且求取指纹的方向图和频率

场之前进行分割：在方向图和脊线频率的基础上，实现了一种基于脊线方向分析的方法对指纹图象进行二值化；实现了一种利用数学形态学的细化算法，构成了一个完整的指纹图像预处理过程。

对于细化后的二值图像，我们在后处理中对伪特征进行了剔除，减少了特征提取和匹配的复杂度。

在指纹图像的特征提取和指纹匹配方面，本文以向量表示每个指纹特征点的信息，以向量组构成整个指纹的信息；为了提高指纹旋转后的识别率，本文还对指纹的特征提取和匹配算法做了改进。

本文在PC机上用vc++实现了整个自动指纹识别系统的算法，并且，该系统的所有算法都通过了硬件调试。试验结果显示，本文采用或改进的指纹处理算法很好的完成了各自的功能，达到了设计的要求；整机联试显示，该系统达到了规定的指标要求。

关键词：自动指纹识别系统，预处理，特征提取，匹配。

ABSTRACT

Recently，the Biometric technology has been universally noticed，and it is considered that this technology has a great future．Now，Fingerprint Identification is the most developed Biometric technology extensively used in many fields,，which has a bright futLlre．

Due to their uniqueness and persistence，fingerprints are used as main basis of personal identity．Automated fingerprint identification system，technology of fingerprint identification using computer，is of convenience，high efficiency，security and reliability，It has been applied in many fields such as financial security，data encryption，electronical business and will play a more and more important r01e in our 1ife．

This paper is about the study and design of automated fingerprint identification system．According to the process of the design，the paper can be devided into three components：pre—processing，feature extraction，matching of fingerprint images．In the aspect ofpreprocessing，an easy segmentation method is implemented through the analysis offingerprint images from URU 4500 and the histogram ofthe images．We also improve on the binarization method offmgerprint images based on the 2ndderivative by the orientation and ridge frequencyofthe images，And then anew thinning algorithm is implemented zone．Which the whole on 16-pixels-neighbors compose preprocessing algorithm．

The false minutiae are eliminated for the thinned image in post-processing，which rduce the inminutiae extraction and response-time requirement matching.