寒假數(shù)學(xué)建模指紋識別

1、我們手掌及其手指、腳、腳趾內(nèi)側(cè)表面的皮膚凸凹不平產(chǎn)生的紋路會形成各種各樣的圖案。這些紋路的存在增加了皮膚表面的摩擦力，使得我們能夠用手來抓起重物。人們也注意到，包括指紋在內(nèi)的這些皮膚的紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，也就是說，是唯一的。依靠這種唯一性，我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過對他的指紋和預(yù)先保存的指紋進行比較，就可以驗證他的真實身份。這種依靠人體的身體特征來進行身份驗證的技術(shù)稱為生物識別技術(shù)，指紋識別是生物識別技術(shù)的一種。 目前，從實用的角度看，指紋識別技術(shù)是優(yōu)于其他生物識別技術(shù)的身份鑒別方法。這是因為指紋各不相同、終生基本不變的特點已經(jīng)得到公認(rèn)。 最早的指紋識別系統(tǒng)應(yīng)用

2、與警方的犯罪嫌疑人的偵破，已經(jīng)有30多年的歷史，這為指紋身份識別的研究和實踐打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。特別是現(xiàn)在的指紋識別系統(tǒng)已達到操作方便、準(zhǔn)確可靠、價格適中的階段，正逐步應(yīng)用于民用市場。 指紋識別系統(tǒng)通過特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和計算機圖像處理技術(shù)，對活體指紋進行采集、分析和比對，可以迅速、準(zhǔn)確地鑒別出個人身份。系統(tǒng)一般主要包括對指紋圖像采集、指紋圖像處理、特征提取、特征值的比對與匹配等過程?，F(xiàn)代電子集成制造技術(shù)使得指紋圖像讀取和處理設(shè)備小型化，同時飛速發(fā)展的個人計算機運算速度提供了在微機甚至單片機上可以進行指紋比對運算的可能，而優(yōu)秀的指紋處理和比對算法保證了識別結(jié)果的準(zhǔn)確性。 指紋識別的基本原理指

3、紋的特征指紋識別系統(tǒng)原理元瑞信息守護神指紋的特征指紋的總體特征指那些用入眼直接就可以觀察到的特征包括:紋形,模式區(qū),核心點,三角點,紋數(shù).指紋的局部特征是指指紋上的節(jié)點的特征，這些具有某種特征的節(jié)點稱為特征點。包括:特征點的類型,方向,位置.定義了指紋的兩類特征來進行指紋的驗證：總體特征和局部特征。在考慮局部特征的情況下,只要比對13個特征點重合,就可以確認(rèn)為是同一個指紋。 指紋的總體特征-紋形三種基本圖形:環(huán)型（loop）,弓型（arch）,螺旋型（whorl）.其他的指紋圖案都基于這三種基本圖案.弓型環(huán)型螺旋型指紋的總體特征-模式區(qū)模式區(qū)是指指紋上包了總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出

4、指紋是屬于那一種類型的。指紋的總體特征-核心點核心點位于指紋紋路的漸進中心，它在讀取指紋和比對指紋時作為參考點。許多算法是基于核心點的，既只能處理和識別具有核心點的指紋。指紋的總體特征-三角點三角點位于從核心點開始的第一個分叉點或者斷點、或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點。三角點提供了指紋紋路的計數(shù)跟蹤的開始之處。 指紋的總體特征-紋數(shù)指模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。在計算指紋的紋數(shù)時，一般先在連接核心點和三角點，這條連線與指紋紋路相交的數(shù)量即可認(rèn)為是指紋的紋數(shù)。 指紋的局部特征局部特征是指指紋上的節(jié)點的特征，這些具有某種特征的節(jié)點稱為特征點。兩枚指紋經(jīng)常會具有相同的總體特征，但

5、它們的局部特征-特征點，卻不可能完全相同。 指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或打折。這些斷點、分叉點和轉(zhuǎn)折點就稱為“特征點”。就是這些特征點提供了指紋唯一性的確認(rèn)信息。指紋上的節(jié)點有四種不同特性： 指紋的局部特征-特征點類型可分為6類,最典型的是終結(jié)點和分叉點。 終結(jié)點（Ending） 一條紋路在此終結(jié)。分叉點（Bifurcation) 一條紋路在此分開成為兩條或更多的紋路。 分歧點（Ridge Divergence） 兩條平行的紋路在此分開。 指紋的局部特征-特征點類型孤立點（Dot or Island） 一條特別短的紋路，以至于成為一點。 環(huán)點（Enclosure）

6、 一條紋路分開成為兩條之后，立即有合并成為一條，這樣形成的一個小環(huán)稱為環(huán)點。短紋（Short Ridge） 一端較短但不至于成為一點的紋路。 指紋局部特征-方向/曲率/位置方向（Orientation）節(jié)點可以朝著一定的方向。 曲率（Curvature）描述紋路方向改變的速度。 位置（Position）節(jié)點的位置通過（x, y）坐標(biāo)來描述，可以是絕對的，也可以是相對于三角點或特征點的。 指紋識別系統(tǒng)原理-驗證驗證就是通過把一個現(xiàn)場采集到的指紋與一個己經(jīng)登記的指紋進行一對一的比對（one-to-one matching），來確認(rèn)身份的過程。作為驗證的前提條件，他或她的指紋必須在指紋庫中已經(jīng)注冊。

7、指紋以一定的壓縮格式存貯，并與其姓名或其標(biāo)識（ID，PIN）聯(lián)系起來。隨后在比對現(xiàn)場，先驗證其標(biāo)識，然后，利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場采集的指紋比對來證明其標(biāo)識是合法的。驗證其實是回答了這樣一個問題：他是他自稱的這個人嗎？這是應(yīng)用系統(tǒng)中使用得較多的方法。 指紋識別系統(tǒng)原理-驗證紋識別系統(tǒng)原理-辨識辨識則是把現(xiàn)場采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)厙中的指紋逐一對比，從中找出與現(xiàn)場指紋相匹配的指紋。這也叫一對多匹配（one-to-many matching）。驗證其實是回答了這樣一個問題：他是誰？辨識主要應(yīng)用于犯罪指紋匹配的傳統(tǒng)領(lǐng)域中。紋識別系統(tǒng)原理-辨識元瑞信息守護神包括硬件(指紋采集儀)和應(yīng)用軟件兩部分元瑞信息守

8、護神-硬件元瑞信息守護神-硬件技術(shù)指標(biāo)比對時間1秒分辨率500dpi采集面積15x18(mm)尺寸 19(W)x22(L)x55(H)(mm)光源LED(紅色）電壓DC 5V+10%最大電流100mA元瑞信息守護神-應(yīng)用軟件指紋登錄（所有Windows操作系統(tǒng)）指紋加密指紋密碼指紋登錄用戶通過輸入指紋登錄計算機操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了計算機的安全登錄，同時有效地防止密碼被盜用和省去記憶密碼的煩瑣，避免了密碼丟失的尷尬。同時應(yīng)用于屏幕保護。登錄畫面指紋加密保護用戶數(shù)據(jù)的有力武器。64位、128位和256位可選強度加密指紋算法、壓縮算法和加密算法結(jié)合， 無法用常規(guī)方式破譯。加密文件可以拷貝、傳輸?shù)狡渌嬎銠C上使用。采用WINZIP風(fēng)格