指纹识别算法的matlab实现

指纹识别算法的matlab实现

摘 要 由于指纹所具有的普遍性，唯一性和不变性，以及指纹识别技术具有很高的可行性和实用性，使之成为目前最流行、也最可靠的个人身份认证技术之一。

本文主要对指纹图像进行三方面处理：图像预处理、特征提取和特征匹配。图像预处理包括四个步骤：图像分割、滤波增强、二值化、细化，对指纹图像进行预处理后，去除了原图像的冗余部分，方便后续的识别处理；特征提取主要是提取指纹图像细化后的端点和分叉点；特征匹配是利用两个指纹的图像进行特征点比较，来确定两幅图像是否来自于同一手指。

本文给出了指纹图像预处理、特征提取、特征匹配的matlab程序及处理结果。该结果证明，用matlab实现的这些算法的处理结果比较理想，满足识别的可行性和应用性。

关键词 分割，二值化，细化，特征点提取，匹配，Matlab

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Abstract

Because of the universality, uniqueness and constantness of a fingerprint, and fingerprint identification technology has very high feasibility and practical applicability, make it to be one of the most popular, and most reliable personal identity authentication technology.

This paper focuses on three aspects of the fingerprint image processing：image preprocessing, feature extraction, feature matching. Image preprocessing including four steps: image segmentation, filtering, binary, Refining, after The fingerprint image preprocessing, in addition to the original image of redundancy part, convenient subsequent identification processing; The main feature extraction is extracted from the end of the fingerprint image after thinning and bifurcation point; Feature matching is use two fingerprint image feature point is to determine whether the two images from the same finger.

This paper provides the fingerprint image preprocessing, feature extraction, feature matching use matlab and handling results, The results prove that these algorithms had ideal results be used by matlab,, Be satisfied with the recognition and feasibility of the application.

Key Words: Segmentation, Binary, Refining, Feature point extracting, Matching,

Matlab

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目录

第1章 绪论 ................................................................................................................................ 4

1.1 指纹识别概述 ................................................................................................................ 4

1.1.1 研究背景及意义 .................................................................................................. 4 1.1.2 国内外研究状况 .................................................................................................. 4 1.2指纹识别的原理和方法 ................................................................................................. 5

1.2.1 指纹的基本知识 .................................................................................................. 5 1.2.2 指纹识别的原理及应用 ...................................................................................... 7 1.3 Matlab在指纹识别中的应用 ......................................................................................... 8 第2章 指纹图像预处理 ............................................................................................................ 9

2.1图像的分割 ..................................................................................................................... 9

2.1.1 图像归一化 ........................................................................................................ 10 2.1.2 图像分割的方向法 ............................................................................................ 11 2.1.3 图像分割的方差法 ............................................................................................ 12 2.2 图像的二值化 .............................................................................................................. 13

2.2.1 方向图 ................................................................................................................ 13 2.2.2 指纹图像二值化 ................................................................................................ 14 2.2.3 静态阈值二值化 ................................................................................................ 15 2.2.4 基于方向场的二值化 ........................................................................................ 15 2.3 指纹图像的滤波 .......................................................................................................... 17 2.4 图像细化 ...................................................................................................................... 20

2.4.1 快速细化算法 .................................................................................................... 21 2.4.2 改进的OPTA算法 ............................................................................................ 21

第3章 图像特征提取和特征匹配 .......................................................................................... 25

3.1 特征点提取 .................................................................................................................. 25 3.2 找出特征点 .................................................................................................................. 25 3.3 特征点匹配 .................................................................................................................. 26 总结与展望 ................................................................................................................................ 30 致 谢 ...................................................................................................................................... 31 参考文献 .................................................................................................................................... 32 附录A 预处理代码 .................................................................................................................. 33 附录B 特征点提取代码 .......................................................................................................... 37 附录C 图像特征点代码 .......................................................................................................... 39 附录D 特征点匹配代码 .......................................................................................................... 42

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第1章 绪论

1.1 指纹识别概述

21世纪是信息化时代，在这个特殊的时代，我们的生活中电子设备越来越多，比如，笔记本电脑，ATM取款机，考勤系统，门禁系统和各种智能卡，网络中的网上银行，人人网账号等，都需要验证身份。对个人身份识别技术的要求不断提高，如果没有安全可靠和快捷的身份识别技术，电子商务、网上购物等就存在重大隐患。目前许多身份验证系统都采用“用户名+密码”的方式来进行用户访问控制[1]，但此方法存在诸多隐患，比如密码被窃取、破解或遗忘。因此我们在与机器交互时急需一种准确、安全快捷的识别技术来取代现有的身份验证。 1.1.1 研究背景及意义

因为人的一些特殊的生物特征，人们把身份认证技术的目光转向了生物特征的识别技术。生物识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术，它主要有指纹、手形、脸形、声音、虹膜、视网膜、签名、掌纹、和脸部热谱图等，在生物识别技术中指纹识别技术是目前相对成熟的一种。 1.1.2 国内外研究状况

指纹是人特有的一种特征，在中国的研究也有近百年的历史，中国被认为是世界上最早应用指纹识别技术的国家，指纹识别技术从很早以前的人工比对到现如今采用先进的计算机技术实现指纹的识别，使得指纹对比比以前更加准确，识别效率得到了非常大的提高。

在国外，经过几十年的发展，指纹识别技术的软件和硬件相对来说都比

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较成熟。在很多国家内，政府用法律强制性的规定来保证生物识别技术的应用。所以总体上来说，国外的指纹识别应用己经进入了正规的应用阶段。

但是在国内，经过了十多年的发展，指纹识别的一些关键算法是有了较大的提高和发展，但是距离国外的优秀算法仍然有非常大的差距，因此国内的应用现在处于发展的初期，应用主要集中在自发性的企业上。

指纹识别的应用前景是非常广阔的，它的应用将渗透到社会生活，经济贸易的每一个角落，将成为保护我们个人以及国家信息的重要手段。

1.2指纹识别的原理和方法

1.2.1 指纹的基本知识

指纹是我们各个手指的第一个指节的指头表面突起的脊线；而脊线是手指突起的花脊线条；谷线是两个脊线之间低凹下去的部分；指印是指纹在物体表面留下的痕迹；指纹的细节特征是指纹固有的自身特点。根据指纹中的细节特征我们常将指纹特点分为端点和分叉点，如图1-1所示。

图1-1 端点、分叉点

英国科学家Gallon在1892年的《Fingerprint》一书中提出了指纹的四条基本性质。

（1）确定性：指纹脊线的轮廓和细节特征是在人的一生中基本上保持

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