提取二值化指纹图像中特征数据的算法研究

提取二值化指纹图像中特征数据的算法研究

目录

1 引言 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1指纹识别发展概况................. 错误!未定义书签。

1.2指纹识别技术概述 (2)

1.2.1预处理 (3)

1.2.2特征提取 (3)

1.2.3指纹匹配 (4)

1.2本文主要研究内容及结构安排 (4)

2 特征提取算法介绍 (6)

2.1指纹的特征数据 (6)

2.1.1总体特征 (6)

2.1.2局部特征 (6)

2.2提取算法 (7)

3 图段的提取 (9)

3.1基本定义 (9)

3.1.1行程 (9)

3.1.2行程码 (9)

3.1.3行程相关 (9)

3.1.4图段 (10)

3.2图段提取算法 (10)

3.2.1提取行程 (10)

3.2.2提取图段 (11)

3.3代码展示 (11)

3.3.3提取图段 (11)

4 特征提取 (12)

4.1图段结构 (12)

4.2.1图段属性 (12)

4.2.1图段结构类型 (12)

4.2提取端点 (13)

4.2.1算法简介 (13)

4.2.2判定规则 (13)

4.3消除周边点 (14)

5 实验与结果 (15)

5.1实验环境 (15)

5.2实验结果 (15)

5.2.1图段提取的结果 (15)

5.2.2特征提取的结果 (17)

5.2.3结果分析 (17)

6 总结 (19)

上的认可。同一时期的古代印度，指纹也被用于人身标识。现代指纹人身标识技术起始于十六世纪晚期。

1684年，英国的植物形态学者N.Grew对指纹做出了系统的研究并发表了一篇论文，文中详细分析了指纹的犁沟、脊线、汗腺孔的结构，这篇文章被认为是有关指纹技术的第一篇科学文献。

1788年，Mayer对指纹的构造原理和指纹脊线犁沟分布特点做出了详细的描述，给出了解剖学形式的详细报告。

1823年，Purkinje提出了最早的指纹分类策略，他将指纹按照纹线中脊的外形分布特点分成九类。H.Fauld在1880年指出指纹的个人唯一性和终身不变性，这使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用(1808年阿根廷首次应用)，与此同时，Herschel声称，他将指纹作为身份验证的依据已有近20年的历史了。这些发现建立了现代指纹身份验证技术的基础。十九世纪末，F.Galton对指纹进行了更为深入的研究，并在1888年提出利用细节特征点进行单个指纹分类的方法。

1899年E.Henry建立了著名的Henry指纹分类系统，提高了指纹验证效率，为指纹用于人身标识起了重要的推动作用及更为科学的鉴别标准。到二十世纪早期，结合解剖学观点，人们对指纹的构成已经有了很好的了解，指纹鉴别被司法部门正式规定为合法的人身辨识方法，指纹鉴别己经成为司法调查的一道标准程序，指纹鉴别机构在世界范围内开始建立，构造出大量的罪犯指纹库。

六十年代，随着计算机的出现，人们开始了对自动指纹鉴别技术的研究。美国联邦调查局巴黎警部首先开发了自动指纹鉴别系统(AFIS) 大大提高了法律相关部门的效率。在司法部门取得的成功，也大大推进了自动指纹鉴别系统向其他民用领域的转化。

20世纪末期以来，指纹识别技术被应用到许多方面。通过使用指纹验证来取代各个计算机应用程序的密码就是最为典型的实例。可以想象如果计算机上的所有系统和应用程序都可以使用指纹验证的话，人们使用计算机就会非常方便和安全，用户不再讨厌必要的安全性检查，而开发商的售后服务工作也会减轻许多。IBM公司已经开发成功并广泛应用的Global Sign on软件通过定义唯一的口令，使用指纹，就可以在公司整个网络上畅行无阻。

把指纹识别技术同IC卡结合起来，是目前最有前景的一个方向之一。该技术把卡的主人的指纹(加密后) 存储在IC卡上，并在IC卡的读卡机上加装指纹识别系统，当读卡机阅读卡上的信息时，一并读入持卡者的指纹，通过比对卡上的指纹与持卡者的指纹，

就可以确认持卡者是否是卡的真正主人，从而进行下一步的交易。

在更加严格的场合，还可以进一步同后端主机系统数据库上的指纹作比较。指纹IC 卡可以广泛地运用于许多行业中，例如取代现行的ATM卡、制造防伪证件(签证或护照、公费医疗卡、会员卡、借书卡等)。目前ATM提款机加装指纹识别功能在美国已经开始使用。持卡人可以取消密码(避免老人和孩子记忆密码的困难) 或者仍旧保留密码，在操作上按指纹与密码的时间差不多。

近年来，自动发送信息的互联网络，带给人们的方便与利益，正在快速增长之中，但也因此产生了很多的问题，尤其在信息安全方面。无论是团体或者个人的信息，都害怕在四通八达的网络上传送而发生有损权益或隐私的事情。由于指纹特征数据可以通过电子邮件或其他传输方法在计算机网络上进行传输和验证，通过指纹识别技术，限定只有指定的人才能访问相关信息，可以极大地提高网上信息的安全性，这样，包括网上银行、网上贸易、电子商务的一系列网络商业行为，就有了安全性保障。

SFNB (Security First Network Bank安全第一网络银行) 就是通过互联网络来进行资金划算的，他们目前正在实施以指纹识别技术为基础的保障安全性的项目，以增强交易的安全性。在医院里，指纹识别技术可以验证病人身份，例如输血管理。指纹识别技术也有助于证实寻求公共救援、医疗及其他政府福利或者保险金的人的身份确认。在这些应用中，指纹识别系统将会取代或者补充许多大量使用照片和ID的系统。

总之，随着低价格高性能单片机和DSP的广泛使用，以及廉价的取像设备、指纹鉴别算法的开发与研究，指纹鉴别技术具有更广阔的发展前景，也将大量被应用于人们的生产生活中[1, 2]。

1.2指纹识别技术概述

指纹识别技术简称FIS(Fingerprint Identification Technology)。前面已经讲到，早期的指纹识别技术仅限于人工或半自动化的查找和匹配。到20世纪60年代，计算机技术的发展推动了指纹自动识别技术。

目前指纹识别方法分为两大类[4]：一是以手指毛细孔的位置，二是以手指表皮上的凸纹和凹纹所形成的纹路为识别的基准。利用毛细孔来做识别，最主要的困难是必须以雷射光来扫描毛细孔的位置，设备不易取得，然而毛细孔的位置是永远固定不变的，而且毛细孔的位置不容易受外力而破坏，判断成功率较高。凸凹纹线所形成的纹络，可经由油墨的按压在纸上，或经由扫描器扫描进电脑后取得影像档案，藉此来做判断，所以