开题报告34050.pdf

开题报告开题报告毕业设计题目：毕业设计题目：指纹识别研究与实现指纹识别研究与实现 指纹识别的研究与实现指纹识别的研究与实现叶 琛(11 电子信息科学与技术(1)班 Xb11640120)1.选题意义选题意义由于传统身份识别方法的精确性较低，安全漏洞较大，已不能完全满足现代社会经济活动和社会安全防范的需要,人们都期待有一种不易被他人代替、仿制、甚至其本人也无法转让的新身份识别方式来满足自身的需求。生物特征身份鉴别技术是通过计算机将人体所固有的生理或行为特征收集并进行处理，由此进行个人身份鉴定的技术1。生物特征身份鉴别技术作为新兴的身份鉴别方法2，能够克服传统方法的弊端，更安全、可靠、准确、方便。指纹识别技术是一项新兴技术，它可以代替你的一系列密码和钥匙，是生活、工作变得更加安全，便捷。近年来指纹识别技术也同样应用到了 IT 行业。能够作为身份鉴别的生物特征,应具有以下几个特点：（a）广泛性：每个人都具有此生物特征。（b）稳定性：该生物特征不随外界条件和时间的变化而变化。（c）唯一性：每个人具有的该项生物特征互不相同,独一无二。（d）可采集性：所选的生物特征应该有利于测量。相对于其它生物特征识别技术而言，指纹识别技术是目前最为成熟的、应用最为广泛的、一种更理想的身份认证技术3。正是由于人体指纹具有人人都有的普遍性，每人不同的唯一性、不随年龄而变化的稳定性4。我们就可以把一个人和他的指纹对应起来，只需将他的指纹和预先保存的指纹模板进行比较，就可以验证他的真实身份。2 研究内容及预解决问题研究内容及预解决问题2.12.1 研究内容研究内容目前自动指纹识别系统中常用的方法是 FBI 提出的以指纹细节点模型来做细节匹配,通过将细节点表示为点模式,指纹识别问题就转化为点模式匹配或图形匹配的问题，但此方法有较大缺陷。一方面,该方法需要大量的图像预处理过程,伪特征点对系统影响较大。另一方面,基于指纹细节特征点的匹配方法在一定程度上解决了指纹匹配的问题,但是对质量很差的指纹图像很难正确提取细节特征点。所以根据近几年来科学界一直在探讨的新思想:基于指纹纹理特征实现指纹识别的方法对指纹识别系统进行了研究与设计。指纹的表面是由连续变化的脊线构成，指纹中的脊线结构被认为是一种方向性的纹理图像。2.22.2 预解决问题预解决问题1.指纹识别原理和每个步骤：指纹除了在细节点和奇异点等处外，其表面大部分区域是由方向连续变化的脊线和谷线交替构成，在端点处，指纹脊线突然终止；在分叉点处，三条指纹脊线汇集在一起。指纹的纹理特征注重指纹的整体流向和较好的局部方向性，可以看作是一种方向纹理。对于大多数纹理图像而言，在频域内它们一般都分布在有限的频带范围内，并且不同纹理在其频域内表现出来的特性是不同的。正因为纹理图像具有不同的方向、相位、空间频率等特性，因此，我们可以将其分解到不同的方向子带和频率子带中分析，从而区别它们。2.指纹的采集：指纹图像的采集是指纹识别的前提。指纹由图像采集设备转化成数字图像后才能用计算机处理。指纹传感器是常用的指纹图像采集设备，指纹传感器主要有三大类：光学传感器、半导体传感器和超声波传感器等。近年来，以半导体指纹传感器发展最为迅速，半导体电容传感器根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，来判断什么位置是嵴，什么位置是峪，从而形成指纹图像数据。3.图像处理（灰度归一、确定中心点）：为了提高指纹图像的处理和匹配效率，需要将指纹图像进行灰度归一化。灰度归一化就是将原指纹图像灰度值的均值和方差调整到所期望的均值和方差。其目的是把指纹图像的平均灰度和对比度调整到一个固定的级别上,降低指纹脊线和谷线间的灰度偏差，为后续处理提供统一规格的图像。4.提取指纹特征：指纹识别系统中，必须对指纹进行特征提取，然后根据特征及其相互之间的位置与拓扑关系在指纹库中进行匹配，从而检索到有关信息。5.指纹匹配：指纹匹配就是用当前输入指纹的特征与事先保存的模板特征进行比对，从而来判断该两枚指纹图像是否来自同一个手指。其核心技术是指纹数据库的检索与指纹特征编码的比对与判断。3 3 总体研究思路及预期结果总体研究思路及预期结果3.13.1 总体研究思路总体研究思路图像处理主要分为指纹图像灰度归一化、中心点确定、图像切割提取有效区域是指纹图像的预处理,主要是为利用 Gabor 滤波器提取指纹特征作准备,指纹图像特征编码的计算和匹配是指纹识别的核心。图 3-1 指纹识别流程3.23.2 分步流程分步流程3.2.13.2.1 灰度归一化灰度归一化 一般采用细节点特征匹配的指纹识别系统，在指纹归一化处理以后，还要进行图像二值化和细化处理910，为提取细节特点作准备。由于本文采用指纹纹理特征识别指纹，因此就可以略去指纹图像的二值化和细化环节。指纹图像的灰度归一采集原始图像确认指纹中心点指纹图像切割归一化Gabor 变换波滤输入指纹的特征编码指纹匹配指纹数据库模板指纹的特征编码NO输出不匹配结果YES输出匹配结果化处理就是为本文的指纹纹理特征的提取做准备。指纹图像灰度归一化的方法如下:设指纹图像大小为 N*P，点(i,j)处的灰度值为 F(i,j)，则指纹图像的均值和方差分别定义为：（1）1010),(1NiPjjiFNPM （2）101022),(1NiPjMjiFNP在原始图像上,按照公式(3)进行灰度归一化处理：（3）2220022200),(),(),(MjiFMMjiFMjiGMjiFMjiF),(),(其中，代表原始指纹图像在点处的灰度值，代表归一化后的),(jiF),(ji),(jiG指纹图像在点处的灰度值，M 代表原始指纹图像的均值，代表原始指纹图像),(ji2的方差，M0代表期望均值，代表期望方差(M0和的值根据图像采集时分辨率的2020高低确定，不同的指纹库可取不同的值)3.2.2 Gabor 波滤变化实现指纹特征提取波滤变化实现指纹特征提取 由于 Gabor 滤波器具有方向和频率选择的特性，采用 Gabor 滤波器不但能够去掉噪声，而且能把指纹的谷和脊的结构不失真的保留下来。以下为二维 Gabor 滤波函数：（4）)()(21)(21exp21),(22yxjxxyxgyxyx在指纹纹理识别中采用偶对称 Gabor 滤波器,它在空域中具有如下形式:（5）)2cos()(21exp),(2222fxyxfyxgyxyx （6）sincosyxx （7）cossinyxy其中,为 Gabor 滤波器频率，指纹图像中为指纹纹线的频率，定义为平均脊线宽f度的倒数；是 Gabor 滤波器的方向，决定了滤波器频域通带的中心方向；1、是 X 方向和 Y 方向上的高斯(Gaussian)包络线的空间常量(代表 Gaussian 包xy络的标准偏差)，经验值=4.0，=4.0。xy3.2.33.2.3 指纹特征编码指纹特征编码 指纹图像经 Gabor 滤波处理以后,得到 8 个方向的纹理特征图像,每个特征图像降低了非兴趣区的强度,保留了真正的脊和谷结构。特征编码的计算公式为:设表示指纹图像中第 个圆环（=0,1,2,.,63)，方向上（为，),(yxFiiio0，）的一块扇区的灰度值，定义如o5.22o45o5.67o90o5.112o135o5.157下：（8）inkiiiiPyxFnV12),(1其中，表示该扇区里的像素总数，表示该扇区里的像素灰度平均值；iniP表示灰度值距离平均值的偏移程度，由该数值组成特征向量，即该指纹的特征码，iV由于这个值是一个相对的归一化值，所以对于不同情况下获得的指纹数据就是一致的。3 预期研究结果预期研究结果 本文从指纹图像纹理特征出发，对指纹识别的若干问题进行了研究，以求用新的方法来更好地解决技术问题。本文利用指纹图像的纹理特征，采用了一种基于Gabor 滤波器多方向滤波的方法，利用 Gabor 滤波器的频域和方向选择性，使用 8个方向的滤波器对确定的参考点周围的圆形区域滤波，产生指纹编码，然后通过比较编码间的距离进行指纹匹配。从而得出结论，实现人体生物研究-指纹识别。日日 期期工作内容工作内容2014.11.112014.11.25选题，确定毕业设计（论文）题目2014.11.262015.1.14完成文献综述、科技文献翻译、开题报告2015.1.152015.1.25进行开题报告答辩，成绩评定2015.1.262015.3.24开展毕业设计（论文）工作2015.3.252015.3.28毕业设计（论文）中期检查2015.3.292015.4.15完成毕业设计（论文）后期工作，论文定稿2015.4.162015.4.25论文定稿上交，教师评阅2015.4.262015.5.5评阅组教师评阅2015.5.62015.5.10毕业设计（论文）第一次答辩2015.5.13-2015.5.17毕业设计（论文）二次答辩 参考文献参考文献1熊肃,邵义初.生物特征识别技术的现状与发展J.武汉公安干部学院学报,2005(l):19-22.2杜宇.生物特征识别技术J.中国刑事警察,20o8(l):55-563陈好.指纹采集技术现状及其发展前景J.中国防伪报道 2oo8(l):26-314谢立锋,陈灵袅.浅谈指纹识别基本原理J.技术与市场,2008(l):44-45 5Sharat C,Alex ander N C,Venu G Fingerprint enhancement using STFT analysisJ.Pattem Recognition,2007,40:198-2116Stockman G.Kopstein S,Benett S.Matching images to models for registration and detection via clusteringJ,IEEE,transactions on Pattem Analysis and Machine Intelligence,1982,4(3):229-2417赵应丁,戴仕明,刘金刚.基于灰度指纹图像的指纹特征提取算法研究J.系统仿真学报,2006,15(2):319-326.8N Ratha,S Chen,A K Jain.Adaptive flow orientation based feature extraction in:fingerprint imagesJ.Patem Recognition.1995,28(11):1657-16729Simon-Zorita,Dortega-Gareia,JCruz-Lanas,et al.Minutiae extraction scheme for fingerprint recognition systems.Proccedings of IEEE.2001,10(3):254-25710吴健辉,许磊,杨坤涛,等.改进的指纹图像预处理在指纹识别中的应用J.计算机工程与设计,2008(8):1983-1986.11田捷,杨鑫.生物特征识别技术理论与应用M.北京:电子工业出版社,2005.12陈贵友.自动指纹识别系统中的关键算法研究及应用D.中国济南:山东大学,2005:11-14.你本可以用那些和他们一起抱怨人生的时间，来读一篇有趣的小说，或者玩一个你喜欢的游戏。渐渐的，你不再像以往那样开心快乐，曾经的梦想湮灭在每日回荡在耳边的抱怨中。你也会发现，尽管你很努力了，可就是无法让你的朋友或是闺蜜变得更开心一些。这就不可避免地产生一个问题：你会怀疑自己的能力，怀疑自己一贯坚持的信念。我们要有所警惕和分辨，不要让身边的人消耗了你，让你不能前进。这些人正在消耗你。01.不守承诺的人承诺了的事，就应该努力地去做到。倘若做不到，就别轻易许诺。这类人的特点就是时常许诺，然而做到的事却是很少。于是，他的人生信用便会大大降低，到最后，也许还会成为一种欺诈。如果发现身边有这样的人，应该警惕，否则到最后吃苦的还是自己。02.不守时间的人俗话说浪费别人的时间就等于谋财害命，所以不守时间也就意味着是浪费别人的时间。与这种人交往的话，不仅把自己的时间花掉了，还会带来意想不到的麻烦。03.时常抱怨的人生活之事十有八九是不如意的，这些都是正常的。我们应该看到生活前进的方向，努力前进。而不是在自怨自艾，同时还把消极的思想传递给别人。这样的人呢，一遇到困难便停滞不前，巴不得别人来帮他一把。本来你是积极向上的，可是如果受到这种人的影响，那么你也很有可能会变成这样的人，所以应该警惕。04.斤斤计较的人凡事都斤斤计较的人，看不到远方的大前途，一味把精力放在小事上。比如两个人去吃饭，前提是 AA 制。然后饭吃好后他多付了 5 毛，最后他说我多付了 5 毛，你抽空给我吧。如此计较的人，失去了知己，也不会有很大的前途。05.不会感恩的人你善心地帮助了他，可是他却不以为然，而且还想当然的认为这是应当的。多次地帮助，换来的没有一句感谢的话语，更有甚者，还在背后说别人的坏话，真是吃力不讨好。06.自私自利的人以自我为中心，不会考虑别人的感受，想怎样就是怎样，也不会考虑大局，只为自己的感受。这种人，为了达到自己的私利会不择手段。如果看完以上的描述，你的脑海里冒出一张张熟悉的脸，显然，你正在被人日复一日地消耗着。这种消耗绝对可以毁你于无形之中。这些方法带来阳光那么，如何给自己搭建一个严严实实的保护网，让自己始终正能量爆棚，每一分钟都是恣意的阳光呢？跟着我们下面这五步做吧！他们继续往前走。走到了沃野，他们决定停下。被打巴掌的那位差点淹死，幸好被朋友救过来了。被救起后，他拿了一把小剑在石头上刻了：“今天我的好朋友救了我一命。”一旁好奇的朋友问到：“为什么我打了你以后你要写在沙子上，而现在要刻在石头上呢？”另一个笑笑回答说：“当被一个朋友伤害时，要写在易忘的地方，风会负责抹去它；相反的如果被帮助，我们要把它刻在心灵的深处，任何风都抹不去的。”朋友之间相处，伤害往往是无心的，帮助却是真心的。在日常生活中，就算最要好的朋友也会有摩擦，也会因为这些摩擦产生误会，以至于成为陌路。友情的深浅，不仅在于朋友对你的才能钦佩到什么程度，更在于他对你的弱点容忍到什么程度。学会将伤害丢在风里，将感动铭记心底，才可以让我们的友谊历久弥新！友谊是我们哀伤时的缓和剂，激情时的舒解剂；是我们压力时的流泻口，是我们灾难时的庇护所；是我们犹豫时的商议者，是我们脑子的清新剂。但最重要的一点是，我们大家都要牢记的：“切不可苛求朋友给你同样的回报，宽容一点，对自己也是对朋友。”爱因斯坦说：“世间最美好的东西，莫过于有几个头脑和心地都很正直的朋友。”