自动指纹识别系统的实现

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自 动 指纹识别 系统 的 实现
陈 英
（ ） 浙江科技学院 校 园 网 管 理 中 心 ， 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ３
摘 要 ：研究 了 指纹 图 像 的 预 处理 、 特 征 提取 及 特 征 匹 配 这 三 种 算 法 。 介 绍 了 指 纹 和 自 动 指 纹 识 别 系 统 的 相 关 知识， 详述其各组成单元； 采用 了 基于 三角 形 基 准点 定 位 匹配 的 算 法 ， 以弥补细节点指纹匹配算法过于依赖中心 点的不 足 ； 并在 Ｖ 性 能 测 试 结果 表明 ， 该 系 统 能 较 好 地 实 现自 动指 Ｃ＋＋６ 环境 下开发 了 自 动指纹识 别系 统 软 件 ， 纹识 别 功 能 。 关键词 ：指纹识 别 ； 指纹 匹配 ； 图 像 处理 ； 脊 线校正 （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １． ４ １； Ｔ Ｐ ３ ９ ３． ０ ８ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ ８ ７ ９ ８ ２ ０ １ ２ ０ ４ ０ ３ ０ ３ ０ ７ － － －
Ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｆ ｉ ｎ ｅ ｒ ｒ ｉ ｎ ｔ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｇ ｐ ｙ
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浙 江 科技 学 院 学 报 ， 第２ ４ 卷第 ４ 期 ， ２ ０ １ ２年８月 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｚ ｈ ｅ ｉ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｊ ｇ ｙ ｇ ｙ ｕ ． ２ ０ １ ２ Ｖ ｏ ｌ ． ２ ４Ｎ ｏ ． ４，Ａ ｇ ： ／ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ ８ ７ ９ ８． ２ ０ １ ２． ０ ４． ０ ０ ９ － ｊ
２］ 。 它 是 自 动指纹 识 别 系 统 的 首 要 环 统 的一个过 程 ［ ３］ 节 。 目 前 可 以 用 于 采 集 活 体 指 纹 的 设 备［ 主 要 有：
光 电 式 指纹 采 集 器 、 晶体式指纹采集器和超声波指 纹 采 集 器 。 这 三 种技术各有 其 优 缺 点 ， 总 体 看 来， 当 前 的 活 体 指纹 采 集 器 多 数 存 在 以 下 缺 点 ： 手指的干 湿 度 及清 洁 度 对 指 纹 图 像 的 质 量 影 响 较 严 重 ； 采集 设 备 表 面 积较 小 ， 故 采 集 到 的 指纹 图 像 并 不 完 整 ， 并 １． ２ 指纹 图 像预处 理 普 通 指纹 数据 库 中 ， 低 质 量 的 指纹 图 像 占 １ 现 场 指纹比 例就 更 高 了 。 由 于实际 输 入 的 指 纹 ０％ 左右 ， 图 像 常常 是一 幅 包含 大量 噪 声 的 灰 度 图 像 ， 若 不 对其 加 以 预 处理 操 作 ， 就 会 产 生大量 伪 特 征 ， 指纹 的 真 实 特 征被 遗 漏 ， 或 者 指纹 特 征 的位 置 和 方向等 信 息 出 现 了 错 误 ， 这 将 直 接 影 响 到 后 续 的 处 理 工 作。为 了 保 证 指纹识 别系 统 运 转 的 整体 效 率 ， 确 保 识 别 算 法对 输 入 图 像 质 量 的 鲁棒 性 ， 并 减少 不 必 要的资 源 开 销 ， 就 有 必 要在 分类 、 提取 指纹 特 征前 采 取 适 当 的图 像 分 割 或 增 强处理 ， 去 除 掉 一 些 无 用 的图 像 信息 ， 使指纹 脊 线 更 清晰 。 对 原 始 的 指纹 图 像 直接 提取 其 指纹 特 征 时 ， 预 处 理 过 程 只 不 过 是 简 单 的 对 指 纹 进 行 增 强， 也 就 是 用 一个 滤 波 器 来 滤 除 噪 声 并 加 强指纹 脊 线 与 谷 线 间 的 对 比度 ； 对 细 化 的 指纹 图 像 提取 其 指纹 细 节 特 征时， 预 处理 过 程 一般要包括 指纹 图 像 的 分 割 → 滤 波 增 强 → 二 值 化 过 程 → 细 化 等 一 系 列 步 骤 ， 最终获得 一 幅 单 像 素 的 指纹 脊 线 二 值 化 图 像 。 １． ３ 指纹 图 像特征 提 取 指纹 图 像 特 征 提取 是 为 了 能 较 为 准确 地 提取 指纹 特 征 ， 以 确 定 每 个 指纹 的 类 型 ， 从而 实 现 指纹 匹配 。
收稿日期 ： ２ ０ １ ２ ０ ３ １ ４ － － ， 作者简介 ：陈 英 （ 女， 浙江 省 湖 州 人 ， 工程师， 硕士 ， 主 要 从事 主 干 网 络 路 由 、 交换设计， 系 统设 计 开发 及 网 １ ９ ８ １— ） 络 安 全研究 。
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浙江科技学院学报
第２ ４卷
１ 警用指纹自 动 识别 系统 总 体 框架 及关键技 术
警 用 指纹 自 动 识 别 系 统 的 总 体 框 架 如 图 １ 所 示， 系 统 主 要 由 指 纹 图 像 采 集、 指 纹 图 像 预 处 理、 指 纹图像特征提 取、 指纹分类和指纹图像匹配五部分 组成。 １． １ 指纹 图 像采集 指纹 图 像 采 集 是 指 将 能 够 被 计 算 机 系 统 所 处 理 的数字 指纹 图 像 采 集 来 并 将 其 录入自 动指纹 识 别 系
像获取→取特征→比较→匹配。 “ “ 通 常 警 用 指纹 自 动识 别系 统 主 要应 用 于 刑 侦 工作 上 ， 如“ 现 场 查 十 指” 十 指 查 现 场” 现场查现场” 及
［ １］ “ 。“ ， ， 十 指 查 十 指” 现 场 查 十 指” 通 常 是 指“ 以案到 人” 亦称作“ 正查” 就是将现场采集来的指纹信息与
系 统 数据 库 中 已 备 案 的 罪犯 指纹 信息 进 行 比 对 ， 以 此 来 确 定 犯 罪 嫌 疑 人 。“ 十 指 查 现 场” 指的是“ 以人到 ， ， 案” 亦 称“ 倒 查” 就 是 将 个人 身 份 已知 的 罪犯 指纹 同 现 场 所 采 集 回 来 的 指 纹 加 以 比 对 ， 以此来确定此人 ， 是 否具 有 犯罪嫌 疑 。“ 现 场 查 现 场” 指 的是 “ 以案到 案” 就 是 将 若 干 个 尚 未 确 定 的 现 场 指 纹 进 行 比 对， 以 ， 此 来确 定 它 们 之 间 存 在的 潜 在 联系 ， 实 现 串 案 并 案 。“ 十 指 查 十 指” 指的是“ 以 人 到 人” 就是将待查的捺 印 指纹与指纹 数据 库 中 已知 身 份 的 指纹 进 行 比 对 ， 以 确 定该 指纹 的个人 身 份 及 前 科 。 输 入 采 集 到 的 指纹 ， 即 可 使 用 指纹 自 动识 别系 统 对 指纹 图 像 加 以 处理 ， 找 出 每 个 指纹 上 的 特 征 点 ， 如 指位、 纹型 、 纹 线 的 端 点和 交 点 、 指纹 的 细 节 特 征 等 ， 然 后 再 与 系 统 数 据 库 中 已 存 储 的 指 纹 进 行 比 对。使 用 预 先 编 制 好 的 电 脑 程 序 可 以 在数据 库 中 实 现 高 速 检索 ， 并从中选出５ ０～１ ０ ０ 枚 最 为 相 似 的 指纹 供 比 对 人 员 进 行 最后 的 比 对 处理 。 在 整 个 指纹识 别 过 程 中 ， 使 用系 统 能 够 完 成 ８ 同时 综合 处 理 ０％ 以上 的工作 ， 的 速 度 要 比 人工 比 对 快 上 好 几 十 倍 甚 至 好 几 百 倍 ， 而 在 采 集 活 体 和 输 入 捺 印 指 纹 图 像 的 过 程 中， 基本上 不 再 需 要人工 干 预 ， 从而 大大 降 低 了 人工 成本 ， 提 高 了 工作 效 率 。