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《MATLAB语言》课程论文Matlab指纹识别系统姓名：江帅璋学号：12013241957专业：通信工程班级：通信2班指导老师：朱瑜红学院：物理电气信息学院完成日期：2014.11.11Matlab指纹识别系统（姓名江帅璋2013级2班）摘要本文系统地介绍了指纹识别技术的发展和国内外研究应用现状，阐述了建立指纹识别系统的必要性和意义。以数字图像处理为基础，研究指纹识别的原理和方法，重点分析基于神经网络指纹识别算法、滤波特征和不变矩指纹识别算法和指纹匹配算法，将matlab作为仿真工具，针对已有的三种指纹识别算法进行编程识别；并通过实验论证各种算法的优缺点。关键字：指纹识别；算法；matlab仿真目录第一章绪论..................................................................................................................41.1引言..................................................................................................................41.2指纹识别技术的发展和研究现状...................................................................51.3指纹识别研究的目的和意义..........................................................................71.4本论文结构......................................................................................................8第二章指纹识别的理论和方法..................................................................................92.1指纹识别的基本原理.......................................................................................92.2指纹识别系统工作流程...................................................................................92.3指纹识别技术的方法.....................................................................................102.3.1神经网络指纹识别算法.......................................................................102.3.2滤波特征和不变矩指纹识别算法......................................................112.3.3指纹匹配算法.......................................................................................13第三章matlab仿真实验结果与分析........................................................................163.1算法matlab仿真结果...................................................................................163.2结果分析........................................................................................................17第四章总结与展望....................................................................................................18参考文献......................................................................................................................19附录............................................................................................................................20致谢..............................................................................................错误!未定义书签。4第一章绪论1.1引言随着网络信息化时代的快速发展，个人身份的数字化和隐性化水平也得到了提高。如何准确鉴定一个人的身份，保护信息安全是当今信息化时代必须解决的一个关键性社会问题。目前，我国的各种管理大部分使用证件、磁卡、IC卡和密码，这些手段无法避免伪造或遗失，密码也很容易被窃取或遗忘。这些都给管理者和使用者带来很大不方便。生物特征身份鉴别方法可以避免这些麻烦。因此，这一技术已成为身份鉴别领域的研究热点。生物特征识别(BiometriCS)技术是指通过计算机利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴别。生理特征与生俱来，多为先天性的;行为特征则是习惯使然，多为后天性的。这里将生理和行为特征统称为生物特征，用于身份鉴别的生物特征应具有普遍性，即任何人都具有这一特征;唯一性，不同人的这一特征各不相同;稳定性，这一特征不随时间、外界环境等的变化发生改变;可接受性，用这一特征进行人体身份鉴别可以被人们接受和认可;防伪性，这一特征不易仿造、窃取。目前，常见的生物特征识别手段主要有人脸、指纹、手形、手部血管分布、虹膜、视网膜、手写体、声音和脸部热量图等。它们有的已逐步得到推广和应用，有的还仅处于实验研究阶段。其中，人脸、指纹、手形、手部血管分布、虹膜、视网膜和脸部热量图属于生理特征，手写体属于行为特征，而声音则兼有两方面的属性。下面主要对其中指纹识别技术作介绍和研究。指纹识别技术——不同人的指纹，即使同一个人不同手指的指纹，纹线走向及纹线的断点和交叉点等各不相同，也就是说，每个指纹都是唯一的。另外，指纹不随年龄的增长而发生变化，是终生不变的。依靠这种唯一性和稳定性，可以把一个人同他的指纹对应起来，通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就能验证他的真实身份。指纹用于身份鉴定的历史悠久。早在古叙利亚和中国，指纹鉴别就己经开始应用。19世纪初，科学研究发现了至今仍然承认的指纹的两个重要特征，一个是两个不同手指的指纹纹线的式样不同，另一个是指纹纹线的式样终生不变。这个研究成果使得指纹在犯罪鉴别中得以正式应用。早期的指纹识别依靠人工对比方式进行。由于指纹结构的复杂性及对指纹识别要求的严格性，导致人工识别指纹难度大、速度慢并且识别准确性受专家经验制约，远不能适应实际工作的需要。20世纪60年代，随着计算机技术的诞生、发展与不断进步，图像处理与模式识别方法的日臻完善，人们开始着手研究利用计算机来处理指纹。从那时起，自动5指纹识别系统(AFIS：AutomatedFingerprintIdentificationSystem)在法律实施方面的研究和应用在世界许多国家展开。20世纪80年代，个人电脑、光学扫描这两项技术的革新，使得它们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用，比如代替IC卡，普通锁等。20世纪90年代后期，低价位取像设备的引入及其飞速发展，可靠的比对算法的发现为个人身份识别应用的增长提供了舞台。据统计，到20世纪末，全世界生物识别市场约为1.56亿美元，其中指纹识别约为1.2亿美元，这标志着指纹识别是当前最成熟稳定，并且应用最广泛的生物识别技术。1.2指纹识别技术的发展和研究现状指纹应用可以追溯到几千年以前,但指纹学成为一门学科,却只有百余年的历史。指纹应用可以分为三个时期。第一时期：摸索时期；据考证,我国已经发现6千多年前的陶器上留下的指纹。中国是运用指纹最早的国家之一,古代军队就设有箕斗花名册。罪犯的供词也以捺印指纹为证。在周代,指纹被用于民间契约的签署。指纹在侦察断案中也有着2千余年的应用历史。外国指纹应用比我国晚得多,巴比伦与西腊人,公元前2世纪在陶器上捺印指纹,以从鉴识。据考证,埃及、罗马、印度这些具有悠久历史的国家应用指纹也有上千年的历史。第二时期：指纹科学化时期；这一时期是从17世纪80年代开始的。第二时期：指纹科学化时期；这一时期是从17世纪80年代开始的。1684年,英国医学博士格留第一次对指纹做了分类。1860年英国驻印殖民地行政长官威廉.赫谢尔,开始进行犯罪指纹登记实验,提出了指纹“人各不同,至死不变”的观点,建立了指纹分析和分类的方法。从此,指纹研究逐步走向科学化的轨道。指纹正式作为一种刑事登记制度最先始于英国。1892年英国高尔顿研究指纹,最早提出了用指纹进行刑事登记的方法。1895年,英国采用高尔顿的研究成果,开始实行指纹登记制度。1897年,英国爱德华.享利发明指纹二部分析法,使指纹的分析、储存、查对趋于完善。1901年,英国政府正式采用了享利指纹分析法。从此,指纹的登记制度逐渐被世界各国重视和采用,并沿袭至今。1903年,中国青岛市警察局首次应用汉堡式指纹法。此后我国相继开展了指纹的应用及研究,还曾建立过“指纹学会”。刘紫宛编写的《中华指纹法》一书是我国最早的指纹专著。全国解放后,我国对指纹研究一直比较重视。1955年编制了《中华人民共和国十指纹分析法》。这可以说是我国指纹的科学时期。第三时期：现代化、自动化时期；这一时期是从本世纪60年代开始的。随着现代科学技术的发展,指纹应用迅速地实现了现代化和自动化,例如,指纹的电子计算机应用,使储存、查对、鉴定开始走向自动化和半自动化的轨道。半自动6管理,是采用人工或人与机器结合的半自动方式分析指纹,把人工鉴定方法计算机化。实施的步骤是:借助于带有投影屏幕的指纹分析仪或光笔,将十指纹型、中心纹线的形态、中心花纹的特征数字加以表述。再用电子计算机自动化储存和查对。全自动化管理,不仅指纹储存和查对采用自动化的方式,而且指纹分析也由电子计算机自动进行图像识别。利用电子计算机管理指纹的方法已在美国、日本、南非、罗马尼亚、德国等国实施,采取的方法有图像检查法和编码检索法两种。法国CIMSA公司和M0R-PH0SYSTEMS公司为了提高工作的效率,研制出了用于获取指纹、处理存贮和比较检索的整套指纹处理装置,主要用子犯罪记录、图像存贮、传输照片、指纹、十指卡和现场指纹的犯罪检索等方面。该系统包括指纹自动化分析系统和数字数据系统。指纹自动分析系统的基本功能是获取指纹(图像处理)、编码(特征点检索)、识别(根据参照指纹检索)、证实(难证检索结果)。数字数据系统的主要功能是能满足主管民事案件或刑事案件调查的各种指纹处理要求。这种设计的主要优点是系统、简便、灵活,便于改进安装;同时,集中和分散的控制结构,具有添加处理器和专用外围设备的扩展能力;由于它的安全性和开发利用的方便,使得非专业人员也能运用这种系统开展工作,在不必全部重新组织原有系统的情况下,能适应用户的工作方式和满足开发等需要。日本电气公司(NEC)发