家庭智能安防系统中指纹识别技术的研究开题报告

一 文献综述与调研报告：

1、本课题研究的意义和价值

指纹识别系统产品系列依托指纹识别技术 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[1-3]，不用传统的密码，不用IC卡，不用刻意铭记。轻按手指即可实现对保管箱的开关控制。广泛应用于公司、家庭、企事业单位、银行、证券交易等场所存放资料、文件、证件、首饰等保密、贵重物品。同样是指纹开启，避免了因所存文件柜太多，钥匙一大串的繁杂。安全、方便、时尚。指纹识别产品的应用，可以极大的提升办公档次。虽然指纹识别系列产品的市场还没有全面普及，但市场已启动，发展也是非常快的。据有关资料介绍，我国对该项技术的需求正逐步增大，比如公安部金盾工程中，有相当大的一部分要用此项技术来支持，有约50多亿人民币的市场容量。国家从市场培育、技术成熟度、研究开发实力上，已为市场推广创造了条件，为其产业化做好了市场准备。指纹识别必将走入普通老百姓的家，其市场潜力和市场前景是乐观广阔的。

指纹识别技术是通过计算机实现的身份识别手段，也是当今应用最为广泛的生物特征识别技术。在过去主要应用于刑侦等指纹识别 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[4-7]系统。近几年来已逐渐走向民用市场。同时，民用市场也对指纹识别技术提出了具有小型化、廉价的指纹采集 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[8-11]设备，高速计算平台，更高的识别准确率的要求，以满足各种不同应用的需求。因此，根据当前市场的需求，对家庭智能安防系统中指纹识别技术的研究。该项研究不仅推进指纹识别技术在市场上的巨大潜力与前景，还对利用高新技术改造原有的家庭智能安防系统的发展有一定的实际意义和研究价值。

2、指纹识别技术研究现状

指纹识别技术从早期的人工比对到现在采用计算机技术实现自动指纹识别，指纹对比更加准确，识别效率得到极大提高。自动指纹识别过程通常由图像预处理 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[12-14]（指纹二值化 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[15-17]、图像滤波增强、细化）特征提取以及指纹匹配等几个环节构成。指纹图像滤波增强 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[18-21]的目的是将有噪声干扰的指纹图像变得更加清晰，使得指纹图像的脊线更黑，谷线更白，当前在实际指纹图像增强算法的应用中一般是几种滤波增强方式结合起来使用，主要的方案是基于傅里叶变换结合滤波和指纹图像点方向场的下上下滤波器；指纹图像二值化，是将指纹图像变成灰度值只有0和255两种颜色的图像，当前，在自动指纹识别中常采用的是根据指纹图像的点方向场在指纹纹线方向和指纹纹线垂直方向上对指纹图像进行二值化处理；指纹图像细化是指删除指纹纹线的边缘像素，使之只有一个像素宽度，目前在自动指纹识别技术中常用的是OPTA算法的改进的图像模板细化算法 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[22]；指纹特征提取，是将细化后使用计算机数字图像处理技术采集指纹图像中奇异点、端点、叉点等指纹特征数据，目前常用的特征提取算法是先对细化后的指纹图像进行初步去噪，然后提取特征点，再根据阈值去除伪特征点；指纹匹配，是指纹预留模板图像与输入样板图像中的所有特征点的匹配，目前在自动指纹识别系统中常采用可变大小的界限盒的指纹特征匹配 REF _Ref72099056 \r \h \* MERGEFORMAT ^[23]算法。

目前指纹识别技术还有诸多困难，例当三维的指纹被指纹录入设备扫描成二维的数字图像时，就会丢失一部分信息，手指划破、割伤、弄脏、不同干湿程度以及不同的按压方式，还会导致指纹图像的变化，这就给可靠的特征提取带来了困难；例如传统的基于细节点的识别方法，是依靠提取指纹脊线上的细节点，然后对其位置和类型进行匹配，来识别指纹的，而噪声会影响特征提取准确度，增加错误的特征点或丢失真正的特征点。当噪声很大时，就要增加图像增强算法来改善图像的质量，但很难找到一种增强算法能够适应所用的噪声，多种增强算法又会大幅增加算法运行时间，不好的增强算法又会增加人为特征。当噪声增大时，提取了许多虚假细节点，还有可能丢失细节点，这就是传统的基于细节点识别算法的不足之处之一，因为它只利用了指纹图像中的一小部分信息（细节点位置和方向）作为特征进行匹配，丢失了蕴涵在图像中的其他丰富的结构信息。不难想象，基于这种方法的识别算法，很难全面适应指纹的变化。

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一 本课题的基本内容，预计解决的难题

随着科学技术的不断发展与进步,使用生物特征进行身份识别已经成为一种被广泛应用的技术。由于指纹具有普遍性、唯一性以及不变性三个特点,指纹识别技术已然成为当今世界在进行身份识别方面应用最多的一种技术,基于指纹识别技术的指纹识别系统也处于不断发展之中，基于MATLAB的指纹识别技术的算法也在不断的发展之中。

本课题旨在研究一种家庭智能安防系统中的指纹识别技术，了解指纹识别技术在家庭安防系统中的重要性，详细介绍了指纹特征提取和指纹匹配的方法。本文设计了一套基于MATLAB等软件的指纹识别系统,其主要使用数字图像处理技术以及进行相应的系统仿真,主要内容包括对指纹图像进行预处理以及指纹图像特征提取与比对，对相关的算法进行分析与研究，实现指纹图像的识别，最终输出结果。

指纹图像预处理、指纹特征提取、指纹匹配相关模块的设计是本课题研究的关键。

一 课题的研究方法、技术路线

为了完成本课题提出的研究目标，本项目采用理论分析和仿真验证相结合的研究方法。

相应的技术路线和工作方案具体如下：

(1) 熟悉课题及要求，检索有关资料，调研；

(2) 提出基本方案，对方案进行可行性论证确定总体方案

指纹采集：市面上的指纹采集器：

图像预处理：指纹二值化、图像滤波增强、细化；

指纹特征提取：提取指纹的端点和交叉点、去除图像边缘的端点、设置三个函数来找出图像的特征点；

指纹图像匹配：脊线长度匹配、三角形边长匹配等；

(3) 在MATLAB上进行编程；

(4) 学习仿真软件，进行仿真研究；

(5) 准备指纹采集器，仿真验证；

(6) 课题总结，撰写毕业设计论文。