一种新型人体指纹提取方法

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图! 介质阻挡放电指纹提取原理图
! 指纹图像的质量
［ ］ " 实验表明 ， 在微放电的同时， 在介质表面同时
会产生沿面放电的流光辐射， 而沿面放电的结果将 使指纹图像不清晰， 因此设法减小沿面放电的程度 是提高指纹图像质量的关键。 沿面放电的程度与所加电压的极性、 持续时间 有关， 也与放电环境的气压有关。若以一个金属球 电极代替手指， 可从理论上计算出沿面放电流光传 播的相关特性
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摘
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新技术新工艺
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图% 正流光沿表面的传播与气压的关系 （# 4 $ + + +)）
讲， 过低的电压不能产生放电， 因此在实际使用中电 压应适中； $采用较高的放电气压。但是根据气体 放电的帕邢定律， 过高的气压将使放电击穿电压增 高， 同时也使实验装置复杂。因此采用大气中的放 电是合理的； 采用脉 %从沿面放电的发展过程来看， 冲式的放电是合理的。当所加电压为脉冲电压时， 沿面放电只能在脉冲持续时间内产生传播， 当脉冲 电压的脉宽小于" 时， 随着脉冲宽度的减小， 沿面 & ’ ( 放电流光传播的范围将大幅度降低。特别当脉冲宽 度为%5 沿面放电程度将很低； 另外从安 *量级时， 全的角度出发， 采用 5 *量级脉冲宽度的电压也是必 须的， 在此脉冲宽度下， 人体无任何异样的感觉。
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表! 负极性时沿面放电的最大范围 !# 和所用时间" $ % # $ %
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& 实验
根据以上理论分析的结果， 对人体指纹进行了 拍摄。实验应符合以下条件： " 放电气压的环境为 的!个大气压； #手指所加电压极性为负极性； $采 用高压 5 使所加电压脉冲幅度为 # *脉冲放电技术， 脉冲宽度为 %5 。脉冲波形为电容放电波 & $6 )， * 形。 图"是用该技术获得的人体指纹图像， 它完整、 清晰、 并且有较高的对比度， 完全可以应用于指纹的 识别系统之中。
要： 介绍了一种基于介质阻挡放电原理的新型人体指纹提取方法。讨论了这种方法的基本原理， 分析了影响指纹
提取质量的因素。在此基础上， 提出了在大气中， 采用高压纳秒放电技术是指纹提取质量的保证。文中给出了作者实拍的照 片， 表明用这种技术获得的指纹图像具有图像清晰、 完整、 对比度高的特点， 可完全适用于指纹识别系统之中。
+ 结论
在大气压下， 采用高压纳秒脉冲技术， 介质阻挡 放电人体指纹的提取是完全可行的， 并可获得质量 良好的人体指纹图像。该技术为人体指纹提取方法
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关键词： 指纹； 介质阻挡放电； 高压纳秒脉冲
中图分类号： ， I ( ! P Q I ( " R S 文献标识码： J 文章编号： （ ） " # # Q 1 P % R S Q # # " # T 1 # # $ T 1 # R
众所周知， 指纹识别是最可靠的识别人的方法， 指纹识别技术已广泛应用于各个领域。在指纹识别 系统中， 重要的一环是指纹的提取方法。高质量指 纹图像的获得是正确进行指纹识别的保障。无论是 人工识别还是自动识别， 对指纹图像的基本要求是： 指纹的完整性、 指纹图像具有一定的灰度等级和分
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［ ， ］ " Q 辨率、 指纹图像应包含一定数量的特征信息 。
目前的指纹提取方法主要有两种， 即手指油墨按压 法和光学照射摄像法。在油墨法中， 存在着指纹易 被油墨弄脏而使图像易被破坏的缺点。在光学照射 摄像法中， 存在着背景光较强而使指纹图像对比度 降低的缺陷， 进而造成指纹提取装置造价昂贵。 一种基于介质阻挡放电照相原理的指纹提取技 术， 是我们在国际上率先提出的。用该方法获得的 指纹图像完全可以满足指纹识别的要求。本文就这 种指纹提取技术的原理和影响图像质量的因素加以
。
表! ， 表% 分别是计算出的正负极性时沿面放 和所用的时间" 。 电流光可传播的最大范围 !& ’ ( & ’ ( 从表中明显看出， 在正极性时， 流光传播的范围大于 负极性时流光传播的范围。同时， 随着所加电压幅 度 # 的增加， 沿面放电的辐射范围 ! 也增大。
表" 正极性时沿面放电的最大范围 !# 和所用时间" $ % # $ %
收稿日期： Q # # " 1 # % 1 Q ! 基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （ ） 万方数据 S # # ! ! # " S
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一种新型人体指纹提取方法
翁 明， 徐伟军， 郑 华
（西安交通大学， 陕西 西安 ! ） " # # $ %
介绍。
= 介质阻挡放电指纹提取的原理
图"是介质阻挡放电指纹提取原理示意图。其 中"为人的手指， 其上的指纹由大量凹凸不平的指 纹图案构成； 为感光介质， 如光学摄影技术中使用 Q 的胶片、 相纸等； R为金属平板电极。当手指与金属 电极之间加上千伏级的电压脉冲后， 设法让手指以 均匀的速度向感光介质按去， 一幅较为清晰的指纹 就留在了感光纸上。其原理是当手指快要接触到感 光介质时， 大约距感光介质几十微米时， 在手指与金 属电极之间会产生气体放电。由于感光介质的存 在， 这种放电表现为介质阻挡的放电， 而不会发展成 大气中的火花放电。介质阻挡放电表现为大量的脉 冲状微放电形式， 其放电的强度与手指上指纹的脊、 谷 （即凸起和凹陷） 有关。纹脊对应指纹中的凸起 处， 它距离感光介质较近， 微放电强度较大。而纹谷
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图%给出的是正极性时沿面放电流光传播过程 与气压的关系， 该图说明， 随着气压 $ 的增加， 流光 传播的所用时间"， 范围 ! 反而减小。 表 " 代表的是负极性时流光传播的最大距离 和所用的时间" 与气压 $ 的关系， 它也表明 !& ’ ( & ’ ( 随着气压的增加， 流光传播的范围在减小。 从以上的研究看出， 为了减小沿面放电对指纹 图像的影响应采取以下措施： "采用负极性的放电； 万方数据 但是从气体击穿的角度 #应使用较低的电压幅值，
第 0期
翁
明等： 一种新型人体指纹提取方法
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对应指纹的凹陷处， 它距离感光介质较远， 微放电强 度较小。由于微放电强度与放电中光辐射的强度相 关， 所以纹脊处有较强的光辐射， 而纹谷处光辐射较 弱。不同强度的光辐射在感光介质上曝光， 形成了 指纹的图像。
表& 负流光沿表面传播的最大距离 !# 和所用时间" $ % # $ %
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