基于matlab的指纹识别系统设计【字数：15274】
摘 要伴随生物识别技术的发展，个人身份的识别及信息安全逐渐成为当前数字科技背景的时代下研究和解决的重要问题，而指纹识别技术具有较强的识别抗干扰能力与安全可靠性，是目前应用相对便捷而高效的身份识别方式。本文通过学习指纹识别的相关技术原理，设计了基于MATLAB的指纹识别系统，分别实现了指纹图像的预处理、特征提取及匹配过程，通过寻找特定的指纹纹线端点与交叉点信息，按照固定的方法进行提取特征点；采用纹路线长匹配、三角形边长匹配及点类型匹配方法实现指纹匹配过程。仿真结果表明，基于MATLAB的指纹识别系统具有良好的识别能力。
Keywords:Fingerprint Recognition; MATLAB; Fingerprint Feature; Fingerprint Matching; Image Processing 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3指纹识别关键技术 3
1.4 MATLAB简介 4
1.5本文的主要内容及安排 5
第二章 指纹识别系统设计 6
2.1生物识别技术及系统 6
2.2指纹识别的基本原理 6
2.3指纹的特征 6
2.4指纹识别系统设计 10
2.5本章小结 16
第三章 指纹图像预处理 17
3.1图像归一化 17
3.2图像分割 19
3.3图像增强 19
3.4图像二值化 20
3.5图像细化 21
3.6本章小结 22
第四章 指纹特征提取与匹配 23
4.1指纹特征提取 23
4.2指纹特征点匹配 26
4.3仿真结果 27
4.4本章小结 30
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
时代不断发展，科技持续进步，日益丰富而交错的生活需要逐渐促进科学技术的完善与更加合理的应用于现实生活 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
当中。如今，数字信息的发展慢慢充斥着社会各场景，越来越讲究文明及信用，个人的身份识别以及信息安全逐步成为目前数字科技背景的时代下研究以及解决的重要问题。
目前，我国的各种应用信息大多还在使用密码、IC卡、身份证件等方式进行管理，存在的风险可想而知，IC卡及身份证的遗失或伪造都会造成个人、家庭、公司团体甚至社会或大或小的损失；密码被窃取及遗忘不仅拥有者带来不便，也会给管理者带来不小的影响。而生物识别技术是解决这些不便及影响的有效方法及途径。
生物特征识别(BiometriCS)技术是指经过计算机利用人体自身的生理特征或者行为特征来进行的对个人的身份鉴别。生物特征广义上可以分为生理特征及行为特征，生理特征是生物与生俱来的固有特征，具有唯一性；行为特征则为生活习惯产生的，但是在一定环境下不具有严格唯一性。而用于生物身份的鉴别不仅需要借助生物的个体唯一性，还要借助生物群的普遍性。另外，生物特征识别应具有一定的稳定性，能适应不同的外界环境变化，抗干扰能力强。最重要的一点属性就是能够防伪造，不容易与其他生物混淆及窃取。
于人而言，现今较为常见的特征识别方式有：指纹识别和声音识别和脸部识别以及虹膜识别还有视网膜识别及脸部热量图识别等。其中有部分已经得到大力推广应用的，有的还在研究阶段。指纹特征识别是当前应用最为方便而快捷的身份识别方法。
指纹识别原理是根据人体指纹特征的不同进行匹配的过程。由于人与人之间的人体指纹的纹路走向、端点及交叉点相异，使得每个人之间的指纹的具有唯一性。随着年岁的增长指纹特征也不会发生变化，除非被毁坏及残缺，因此体现了指纹特征的稳定性。只要预先设定了指纹收集库，将个人身份信息与之相对应，再将指纹与收集库中指纹进行匹配，便可达到身份有效验证。
基于指纹的身份鉴定可追溯至19世纪初的古叙利亚及中国，使用人工比对鉴别犯罪嫌疑人的指纹特征来推断和缩小犯罪人群范围。由于人体指纹的结构复杂性，人工比对的方法不仅费时费力，而且错误率较高。随着时间的推移，计算机的发展使得技术得以延伸和完善。20世纪60年代人们开始依靠计算机去实现指纹识别系统，这时，自动指纹识别系统(AFIS)在各国正在进行全面研究突破和应用。20世纪90年代后期取像设备的高速发展及靠谱的特征比对算法使得指纹识别技术得以广泛应用。
1.2 国内外研究现状
指纹的应用大概可分为以下三个时期：摸索、科学化、现代及自动化。据考证，在最早运用指纹技术的一些国家中就有中国，中国古代的军队中就设有箕斗花名册，中国古代的犯法供词都需要签字画押为证，画押即为捺印指纹。早在周代，民间的契约签署使用指纹为证，通过指纹的侦查断案已有两千多年的历史。在国外指纹运用较晚，多用于陶器鉴别，如巴比伦与西腊人，其次罗马、印度也是运用指纹历史悠久的国家。
1684年,英国的格留先生首次将指纹进行了周密的分类。1860 年英国的威廉.赫谢尔先生做了犯罪指纹登记实验，提出了指纹“每个人都不一样,从出生到死都不会改变”的观点，并且对指纹进行了充分细致的解析和创立了分明的分类方法，自此，指纹科学化进入正轨。1892年英国的高尔顿先生刻苦钻研，研究出了指纹进行刑事登记的方法3年后，英国便发明可以使用指纹来进行刑事登记的制度。1897年英国的爱德华.享利先生创造了指纹的二部分析法，修缮了指纹的分析方法，储藏的办法还有核对是否准确。基于享利先生提出的指纹分析法的指纹的登记制度渐渐被世界各国开始重视及应用。在1903年我国的青岛市警察局也开始尝试应用汉堡式指纹法，从此，我国各市都慢慢开展了指纹的探究及运用。
Keywords:Fingerprint Recognition; MATLAB; Fingerprint Feature; Fingerprint Matching; Image Processing 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.3指纹识别关键技术 3
1.4 MATLAB简介 4
1.5本文的主要内容及安排 5
第二章 指纹识别系统设计 6
2.1生物识别技术及系统 6
2.2指纹识别的基本原理 6
2.3指纹的特征 6
2.4指纹识别系统设计 10
2.5本章小结 16
第三章 指纹图像预处理 17
3.1图像归一化 17
3.2图像分割 19
3.3图像增强 19
3.4图像二值化 20
3.5图像细化 21
3.6本章小结 22
第四章 指纹特征提取与匹配 23
4.1指纹特征提取 23
4.2指纹特征点匹配 26
4.3仿真结果 27
4.4本章小结 30
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
时代不断发展，科技持续进步，日益丰富而交错的生活需要逐渐促进科学技术的完善与更加合理的应用于现实生活 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
当中。如今，数字信息的发展慢慢充斥着社会各场景，越来越讲究文明及信用，个人的身份识别以及信息安全逐步成为目前数字科技背景的时代下研究以及解决的重要问题。
目前，我国的各种应用信息大多还在使用密码、IC卡、身份证件等方式进行管理，存在的风险可想而知，IC卡及身份证的遗失或伪造都会造成个人、家庭、公司团体甚至社会或大或小的损失；密码被窃取及遗忘不仅拥有者带来不便，也会给管理者带来不小的影响。而生物识别技术是解决这些不便及影响的有效方法及途径。
生物特征识别(BiometriCS)技术是指经过计算机利用人体自身的生理特征或者行为特征来进行的对个人的身份鉴别。生物特征广义上可以分为生理特征及行为特征，生理特征是生物与生俱来的固有特征，具有唯一性；行为特征则为生活习惯产生的，但是在一定环境下不具有严格唯一性。而用于生物身份的鉴别不仅需要借助生物的个体唯一性，还要借助生物群的普遍性。另外，生物特征识别应具有一定的稳定性，能适应不同的外界环境变化，抗干扰能力强。最重要的一点属性就是能够防伪造，不容易与其他生物混淆及窃取。
于人而言，现今较为常见的特征识别方式有：指纹识别和声音识别和脸部识别以及虹膜识别还有视网膜识别及脸部热量图识别等。其中有部分已经得到大力推广应用的，有的还在研究阶段。指纹特征识别是当前应用最为方便而快捷的身份识别方法。
指纹识别原理是根据人体指纹特征的不同进行匹配的过程。由于人与人之间的人体指纹的纹路走向、端点及交叉点相异，使得每个人之间的指纹的具有唯一性。随着年岁的增长指纹特征也不会发生变化，除非被毁坏及残缺，因此体现了指纹特征的稳定性。只要预先设定了指纹收集库，将个人身份信息与之相对应，再将指纹与收集库中指纹进行匹配，便可达到身份有效验证。
基于指纹的身份鉴定可追溯至19世纪初的古叙利亚及中国，使用人工比对鉴别犯罪嫌疑人的指纹特征来推断和缩小犯罪人群范围。由于人体指纹的结构复杂性，人工比对的方法不仅费时费力，而且错误率较高。随着时间的推移，计算机的发展使得技术得以延伸和完善。20世纪60年代人们开始依靠计算机去实现指纹识别系统，这时，自动指纹识别系统(AFIS)在各国正在进行全面研究突破和应用。20世纪90年代后期取像设备的高速发展及靠谱的特征比对算法使得指纹识别技术得以广泛应用。
1.2 国内外研究现状
指纹的应用大概可分为以下三个时期：摸索、科学化、现代及自动化。据考证，在最早运用指纹技术的一些国家中就有中国，中国古代的军队中就设有箕斗花名册，中国古代的犯法供词都需要签字画押为证，画押即为捺印指纹。早在周代，民间的契约签署使用指纹为证，通过指纹的侦查断案已有两千多年的历史。在国外指纹运用较晚，多用于陶器鉴别，如巴比伦与西腊人，其次罗马、印度也是运用指纹历史悠久的国家。
1684年,英国的格留先生首次将指纹进行了周密的分类。1860 年英国的威廉.赫谢尔先生做了犯罪指纹登记实验，提出了指纹“每个人都不一样,从出生到死都不会改变”的观点，并且对指纹进行了充分细致的解析和创立了分明的分类方法，自此，指纹科学化进入正轨。1892年英国的高尔顿先生刻苦钻研，研究出了指纹进行刑事登记的方法3年后，英国便发明可以使用指纹来进行刑事登记的制度。1897年英国的爱德华.享利先生创造了指纹的二部分析法，修缮了指纹的分析方法，储藏的办法还有核对是否准确。基于享利先生提出的指纹分析法的指纹的登记制度渐渐被世界各国开始重视及应用。在1903年我国的青岛市警察局也开始尝试应用汉堡式指纹法，从此，我国各市都慢慢开展了指纹的探究及运用。
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