AFIS自动指纹采集识别技术研究毕业论文
2021-05-06 01:05
摘 要
在我们工作、学习和娱乐的多种场合，为了安全性的考虑都需要身份认证。人体的指纹具有广泛、唯一和稳定的特征，是所有生物识别方式中安全性和便携性最均衡的一种方式。指纹识别难以伪造、效率较高、成本合理，研究指纹采集识别技术对于解决新环境下的安全挑战具有重大的意义。
本论文目的是在对指纹采集识别算法的研究上，设计一个自动指纹采集识别软硬件系统。它能对指纹进行采集识别。在安全、成本等方面满足需要。具体包括：
1.对指纹识别算法研究；
2.基于STM32搭建嵌入式自动指纹采集识别系统；
3.对系统测试和识别率分析。
本论文成功实现了嵌入式自动指纹采集识别系统，完成了指纹识别算法在嵌入式平台上的应用，对今后设计功能更多、准确方便的指纹采集识别系统具有重要的意义。
关键词：指纹采集；指纹识别；STM32
Abstract
In our work, study and entertainment, a variety of circumstances to security considerations are need to identity authentication. Human fingerprints with broad, unique and stable characteristics, is all the way to biometric security and portability of one of the most balanced way. Fingerprint identification is difficult to fake, high efficiency, the cost is reasonable, the fingerprint recognition technology to solve security challenges under the new environment is of great significance.
The purpose of this paper is on the study of fingerprint recognition algorithm, design an automatic fingerprint identification system software and hardware. It can be to the acquisition of fingerprint recognition. In such aspects as safety, cost, satisfy the need. Specific include:
1. Research on fingerprint identification algorithm;
2. Based on the STM32 building embedded automatic fingerprint identification system;
3. Analysis on the correct recognition rate and the system test.
This paper successfully realized embedded automatic fingerprint identification system, completed the fingerprint identification algorithm in the application of the embedded platform for the future design functions more convenient and accurate fingerprint recognition system has important significance.
Keywords：Fingerprint Capture; Fingerprint Identification; STM32
目 录
第1章 绪论 1
1.1 研究的目的及意义 1
1.2 指纹识别技术简介 2
1.2.1 指纹的特性 2
1.2.2 识别的原理 3
1.2.3 国内外研究现状 4
1.3 本论文的内容安排 5
第2章 指纹识别算法 6
2.1 指纹识别算法总流程 6
2.2 指纹图像的预处理 6
2.2.1 指纹图像场计算 6
2.2.2 指纹图像分割 7
2.2.3 指纹图像平滑 8
2.2.4 指纹图像增强 9
2.2.5 指纹图像二值化 9
2.2.6 指纹图像细化 9
2.3 指纹特征点的提取 10
2.3.1 指纹特征端点的提取 10
2.3.2 指纹特征叉点的提取 11
2.3.3 指纹特征奇异点的提取 11
2.3.4 去除伪特征点 12
2.4 指纹特征点的匹配 12
第3章 指纹识别系统的搭建 14
3.1 系统硬件设计 14
3.1.1 STM32F103ZET6简介 14
3.1.2 指纹采集模块 15
3.1.3 液晶显示模块 17
3.1.4 总体电路设计 18
3.2 系统软件设计 19
3.2.1 总体软件设计流程 20
3.2.2 指纹采集功能模块设计 21
3.2.3 指纹识别功能模块设计 22
第4章 指纹识别系统的测试 24
4.1 算法测试 24
4.1.1 预处理算法测试 24
4.1.2 特征点提取测试 25
4.1.3 指纹匹配测试 26
4.2 系统测试 27
4.2.1 采集识别功能测试 27
4.2.2 识别率指标分析 30
第5章 总结与展望 32
参考文献 33
致 谢 34
第1章 绪论
1.1 研究的目的及意义
随着计算机、网络、信息技术的不断发展推进及变革，人们的生活变得更加广阔和开放。工作生活娱乐的很多环境都需要身份认证，传统的证件认证、密码登录等方式很容易被伪造、被破解[1]，其局限性和缺点逐渐显露了出来，因此我们日趋强烈地追求更加安全与方便的身份识别技术。人身体上的大部分特征往往不可复制，因此为了应对现行的安全问题所带来的挑战，我们把眼光转向了生物特征识别。生物识别技术是一种当前被公认的最方便、最安全的身份认证技术，一般有这几种：指纹识别、虹膜识别、声音识别、面部识别[2]。其中，用得最广技术也最成熟的是指纹识别[3]。
人体的某些特证用于身份识别，必须保证这些特征的广泛性、唯一性和稳定性，即这些特征每个人都有、与别人不同和终生不变[4]。如果要在工作、学习和生活中应用生物识别技术，我们还要考虑多方面的指标及要求，如性能要求，即能够达到指定的识别率、识别速度等；可接受要求，即人们很大程度上愿意接受基于所选择的生物识别特征[4]；价格要求，即达到用户所能接受的价格[1]。从表1.1中我们可以对比各生物识别技术：
表1.1 生物识别技术比较表
| ||||||
签名 | 低 | 低 | 低 | 低 | 高 | 低 |
声音 | 中 | 低 | 低 | 低 | 高 | 低 |
指纹 | 高 | 高 | 高 | 高 | 高 | 中 |
面部 | 高 | 低 | 中 | 低 | 高 | 中 |
虹膜 | 高 | 高 | 高 | 高 | 中 | 高 |
DNA | 高 | 高 | 高 | 高 | 低 | 高 |
我们以价格进行分组，分别对比各项技术的优劣。从表中我们可知价格要求很低的签名和声音方式极易伪造，如果非要使用这些方式那么我们必须采用精度极高的设备和更精准的算法，这需要技术上更大的突破，不并适用于一般情形。价格适中的指纹和面部方式都是很友好的技术，相比之下人脸的差异性比指纹小，利用面部识别将会造成误识率高的问题，所以最好选择指纹识别方式。价格要求高的虹膜和DNA方式，采集设备成本很高，而且人们又会对隐私产生顾虑，所以绝大多数的人不愿采用这些方式。
