指纹识别系统设计开题报告

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湖 南 工 业 大 学 科 技 学 院

毕业设计（论文）开题报告

（2011届）

2011年01月08号 教 学 部：

机电信息工程教学部 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 阳林峰 班 级： 0701 学号 0712140106

指导教师名： 欧伟明 职称 教授

题目：指纹识别系统设计

1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。

生物识别技术是利用人的生物特征进行身份认证的技术，人的指纹就是生物特征之一。此外，生物特征还包括虹膜、视网膜、声音和脸部热谱图等。指纹识别是生物技术中最为成熟的，其唯一性、稳定性，一直都被视为身份鉴别的可靠手段之一。

由于最早的指纹识别技术仅仅依靠人工对比，工作效率低下、比对正确率低、对比对人员的要求高，从而使得指纹识别技术无法得到广泛应用。但随着计算机的出现及其运算的迅速提高，使指纹对比鉴定的应用发生了革命性的变化。使用计算机管理指纹数据库，极大提高了指纹对比的速度，同时由于计算机比对算法的不断高进提高，使指纹对比误识率已降到了10-6以下，不仅可以满足刑侦方面的需要。而且迅速进入了更多的应用领域。

随着光学技术和光学仪器加工工艺的进步，各种采集指纹图案进行身份认证的系统和设备中需要配备的高清晰、无畸变光学采集仪也达到了很高水平，确保可以生成高质量的指纹图像。计算机运算速度的提高和计算机小型化的进展，使采用微机甚至单片机也可以进行指纹对比运算成为可能。现代电子集成制造技术使得我们可以生产出相当小的指纹图像读取设备和指纹识别模块。其成本下降得也很快，大大加快了指纹识别技术的推广速度。

同时人们对消费类产品的要求越来越趋向于小型化，并且对可携带设备的安全性要求也与日俱增。传统的PC\MCU\或者DSP的处理平台移动性比较差，体积比较大，无法满足人们日益增长的需求。所以，设计一套体积比较小、速度更快的嵌入式指纹识别系统是非常有意义的。

现行的许多计算机系统中，包括许多非常机密的系统，都是使用“用户ID+密码”的方法来进行用户的身份认证和访问控制的。实际上，这种方案隐含着一些问题。例如，密码容易被忘记，也容易被别人窃取。而且，如果用户忘记了他的密码，他就不能进入系统，当然可以通过系统管理员重新设定密码来重新开始工作，但是一旦系统管理员忘记了自己的密码，整个系统也许只有重新安装后才能工作。有关机构的调查表明，因为忘记密码而产生的问题已经成为IT厂商售后服务的最常见问题之一；密码被别人盗取则更是一件可怕的事情，因为用心不良的人可能会进一步窃取公司机密数据、可能会盗用别人的名义做不正当的事情、甚至从银行、ATM 终端上提取别人的巨额存款。实际上，密码的盗取比较容易，别人只要留意你在计算机终端前输入口令时的击键动作就可以知道你的密码，甚至可以通过你的生日、年龄、姓名或者其他一些信息猜出你的密码（许多人使用自己的生日作为密码），密码还可以被解破--众所周知，高度机密的美国一些军事机构计算机网络曾不止一次被黑客侵入，黑客们实际上就是解破了这些计算机网络的某一合法用户的密码来

开始的。尽管现行系统通过要求用户及时改变他们的口令来防止被盗用的行为，但这种方法不但增加了用户的记忆负担，也不能从根本上解决问题。

随着科技的进步，指纹识别技术已经开始走入了我们的日常生活之中。目前在世界上许多公司和研究机构都在指纹识别技术的研究中取得一些突破性技术，从而推出了许多新产品，这些产品已经开始在许多领域得以运用。BAC公司推出的业界领先的SecureTouch指纹识别机产品，就是非常具有应用价值和前景的。

除了计算机网络及其应用系统外，一些传统的需要进行身份验证的场合，也存在着类似的安全性问题。例如证件的伪造和盗用、不正当的转借等。一些犯罪通过伪造证件进入机密场所以窃取机密信息，有的犯罪伪造签证和护照非法入境或移民，这是因为传统的证件使用了易于伪造、未经加密的纸制证件。另一个例子是考勤机，它的使用方便了企业进行职工的考勤管理，但使领导头疼的是经常有人弄虚作假，代别人打卡。

丢了钥匙不仅打不开门，还要当心坏人拾到你的钥匙盗取你的家财，其他使用钥匙的场合同样也有如此的问题……

这些问题都说明，现行的系统安全性技术已经遭遇严峻的挑战!

由于人体的身体特征具有不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术，希望可以籍此技术来应付现行系统安全所面临的的挑战。要把人体的特证用于身份识别，这些特征必须具有唯一性和稳定性。研究和经验表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变，因此就可以据此识别出人的身份。基于这些特征，人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术，目前许多技术都已经成熟并得以应用，其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。

指纹识别技术的发展得益于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题，而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术使得我们可以制造相当小的指纹图象读取设备，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高，指纹识别技术已经非常实用。

2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。

可以想象如果计算机上的所有系统和应用程序都可以使用指纹验证的话，人们使用计算机就会非常方便和安全，用户不再讨厌必要的安全性检查，而IT开发商的售后服务工作也会减轻许多。IBM公司已经开发成功并广泛应用的Global Sign On

软件通过定义唯一的口令，或者使用指纹，就可以在公司整个网络上畅行无阻。把指纹识别技术同IC卡结合起来，是目前最有前景的一个方向之一。该技术把卡的主人的指纹（加密后）存储在IC卡上，并在IC卡的读卡机上加装指纹识别系统，当读卡机阅读卡上的信息时，一并读入持卡者的指纹，通过比对卡上的指纹与持卡者的指纹就可以确认持卡者的是否卡的真正主人，从而进行下一步的交易。在更加严格的场合，还可以进一步同后端主机系统数据库上的指纹作比较。指纹IC卡可以广泛地运用于许多行业中，例如取代现行的ATM卡、制造防伪证件（签证或护照、公费医疗卡、会员卡、借书卡等）。目前ATM提款机加装指纹识别功能在美国已经开始使用。持卡人可以取消密码(避免老人和孩子记忆密码的困难)或者仍旧保留密码，在操作上按指纹与密码的时间差不多。

在医院里，指纹识别技术可以验证病人身份，例如输血管理。指纹识别技术也有助于证实寻求公共救援、医疗及其他政府福利或者保险金的人的身份确认。在这些应用中，指纹识别系统将会取代或者补充许多大量使用照片和ID的系统。

本系统采用xilinx公司Spartan3E系列FPGA作为核心控制芯片，通过富士通公司的MBF200指纹传感器实现对指纹团的采集，利用SPI借口传输到FPGA进行数据的存储，利用内嵌的MicroBlaze处理器对指纹图像进行灰度滤波、二值化、二值去噪、细化等预处理，得到清晰的指纹图像，再从清晰的指纹图像中提取指纹特征点并存入指纹数据库作为建档模板。指纹对比是，采用同样的方法，得到比对模板，然后将比对模板建档模板利用指纹识别算法进行比对，得出比对结果。该项目利用嵌入式软核实现系统管理，利用硬件实现识别算法，保证了系统功能的完整性与识别的正确性。该识别系统课用于门禁、考勤、证件管理等很多方面，具有很广泛的应用前景。

同时指纹识别技术的应用不仅使我们的生活更加方便快捷，更加安全，而且本项目的重点研究基于FPGA的指纹识别系统，利用FPGA高集成度化，低功耗，短开发周期等优点，实现系统的ASIC，具有更加深远的意义和广阔的市场商机。

3.工作进度及具体安排。

2010年下学期的第17、18、19、20周,熟悉设计任务书，撰写开题报告

2011年上学期第1~2周查找资料

第3~4周系统硬件电路设计

第5~9周系统软件程序设计

第10~13周仿真、调试

第14周至最后撰写论文及答辩