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1、大学生创新实验项目 结 题 报 告 书项目名称： 指纹防防盗锁的创创新研究 承接单位： 负 责 人人： 小组成员： 指导教教师： 完成时间： 一、课题名名称：指纹防盗锁锁的创新研研究二、课题提提出的背景景：指纹识别是是目前生物物检测学中中研究最深深入，应用用最广泛，发发展最成熟熟的技术。指指纹识别作作为识别技技术已经有有几个世纪纪的历史了了。指纹识别技技术通过分分析指纹的的全局特征征和指纹的的局部特征征，特征点点如嵴、谷谷和终点、分分叉点或分分歧点，从从指纹中抽抽取的特征征值可以非非常的详尽尽，以便可靠靠地通过指指纹来确认认一个人的的身份。平平均每个指指纹都有几几个独一无无二可测量量的特征点点
2、，每个特特征点都有有大约七个个特征，我我们的十个个手指产生生最少49900个独独立可测量量的特征。这这足够来确确认指纹识识别是否是是一个更加加可靠的鉴鉴别方式。长期以来，指指纹识别技技术大量被被应用到司司法和刑事事侦查领域域，使得人们往往往把指纹纹识别技术术与刑事侦侦查和犯罪罪联系在一一起，带有有一些抗拒拒心理，影影响了指纹纹识别系统统的可接受受性。另外外某些人或或某些群体体的指纹因因为指纹特特征很少，故故而很难成成像，也影影响了指纹纹识别的准准确性。指纹识别技技术具有诸诸多优点：指纹是人人体独一无无二的特征征，并且它它们的精确确度和复杂杂度足以提提供用于鉴鉴别的足够够特征； 如果想要要增加可
3、靠靠性，只需需登记更多多的指纹，鉴鉴别更多的的手指，最最多可以多多达十个，而而每一个指指纹都是独独一无二的的； 扫描描指纹的速速度很快，使使用非常方方便； 读读取指纹时时，用户必必需将手指指与指纹采采集头相互互接触，与与指纹采集集头直接接接触是读取取人体生物物特征最可可靠的方法法。指纹采采集头可以以更加小型型化，并且且价格会更更加的低廉廉。可以见到，随着科学技术和电子信息业的迅猛发展，世界各国争先在指纹自动识别技术这一领域进行研究，由于它具有唯一性、稳定性和不可复制性等特点，指纹识别技术是目前最方便、可靠、非侵害和价格便宜的生物识别技术解决方案，对于广大市场的应用有着很大的潜力。三、课题研研究
4、的目的的和意义：指纹识别技技术是生物物特征识别别领域中最最为成熟的的一门应用用技术，具具有悠久的的历史。长长期以来，指指纹识别技技术主要应应用于刑事事侦查与司司法鉴定领领域，不被被大多数人人所了解。计计算机与信信息处理技技术的飞速速发展，为为这门历史史悠久的应应用技术开开拓了更为为广阔的市市场，指纹纹识别技术术与相关产产品越来越越多地应用用于民用市市场。生物识别技技术（Biiomettric Idenntifiicatiion TTechnnologgy）是利利用人体生生物特征进进行身份认认证的一种种技术。生生物特征是是唯一的（与与他人不同同）、可以以测量或可可以自动识识别和验证证的生理特特性
5、或行为为方式，分分为生理特特征和行为为特征。生生物识别系系统对生物物特性进行行取样，提提取其唯一一特征并进进行身份认认证。典型型的生物识识别系统的的系统结构构如图1.1： 图11.1 生物识别别系统结构构框图现行的许多多计算机系系统中，包包括许多非非常机密的的系统，都都是使用用户IDD+密码的方法来来进行用户户的身份认认证和访问问控制的。实实际上，这这种方案隐隐含着一些些问题。例例如，密码码容易被忘忘记，也容容易被别人人窃取。而而且，如果果用户忘记记了他的密密码，他就就不能进入入系统，当当然可以通通过系统管管理员重新新设定密码码来重新开开始工作，但但是一旦系系统管理员员忘记了自自己的密码码，整
6、个系系统也许只只有重新安安装后才能能工作。有有关机构的的调查表明明，因为忘忘记密码而而产生的问问题已经成成为IT厂厂商售后服服务的最常常见问题之之一。除了计算机机网络及其其应用系统统外，一些些传统的需需要进行身身份验证的的场合，也也存在着类类似的安全全性问题。例例如证件的的伪造和盗盗用、不正正当的转借借等。一些些犯罪通过过伪造证件件进入机密密场所以窃窃取机密信信息，有的的犯罪伪造造签证和护护照非法入入境或移民民，这是因因为传统的的证件使用用了易于伪伪造、未经经加密的纸纸制证件。 为了防范这这类事件的的发生，人人们需要一一种直接的的身份认证证手段，这这就是“人体生物物特征识别别技术”。他根据据每
7、个人自自身所具有有的生物特特征来对每每个人的真真实身份进进行鉴别。这这些生物特特征大都具具有“人格有异异”、“终身不变变”和“随身携带带”的特点，确确保认证的的精确性和和可靠性。 指纹识识别在各种种生物特征征识别领域域中综合性性能较好，因因此指纹识识别技术在在认证系统统中被广泛泛应用。四、课题的的研究方法法：通过指纹读读取设备读读取到人体体指纹的图图像,取到到指纹图像像之后，要要对原始图图像进行初初步的处理理，使之更更清晰。原原始指纹图图像需要进进行滤波除除噪、脊线线增强、动动态二值化化、方向信信息计算、初初分类、背背景分割、纹纹线间隔估估计等处理理。然后进进行相应的的结构设计计。1、进行指指
8、纹行防盗盗门锁的方方案设计包包括：系统统总体结构构设计、系系统硬件设设计、系统统软件设计计、系统调调试；2、编写指指纹控制编编码程序；3、对各项项设计进行行相关的实实验。五、课题研研究的步骤骤资料整理前期工作准备、查阅文献、建立工作目标系统整体结构分析和设计系统硬件设计系统软件设计组装和调试修改和完善程序项目报告写作六、总体结结构及原理理 指纹识识别的采集集及其参数数指纹具有惟惟一性（随随身携带、难难以复制、人人人不同、指指指相异）。根根据指纹学学理论，将将两人指纹纹分别匹配配上12个个特征时的的相同几率率仅为1/10500 。指纹纹还具有终终身基本不不变的相对对稳定性。指指纹在胎儿儿六个月时
9、时已完全形形成，随着着年龄的增增长，尽管管人的指纹纹在外形大大小、纹线线粗细上会会有变化，局局部纹线之之间也可能能出现新细细线特征，但但从总体上上看，同一一手指的指指纹纹线类类型、细节节特征的总总体布局等等无明显变变化。指纹纹的这些特特点为身份份鉴定提供供了客观依依据。指纹识别过过程可以分分为4个步步骤：采集集指纹图像像、提取特特征、保存存数据和比比对。通过过指纹读取取设备读取取到人体指指纹的图像像,取到指指纹图像之之后，要对对原始图像像进行初步步的处理，使使之更清晰晰。指纹辨辨识软件建建立指纹的的数字表示示特征数据据，软件从从指纹上找找到被称为为“节点”（minuutiaee）的特征征点，这
10、些些数据(通通常称为模模板)，保保存为1KK大小的记记录。最后后，通过计计算机模糊糊比较的方方法，把两两个指纹的的模板进行行比较，计计算出它们们的相似程程度，最终终得到两个个指纹的匹匹配结果。1、指纹图图像的采集集指纹采集模模式主要分分为“离线式”和“在线式”两种。所所谓“离线式”就是指在在指纹采集集时，利用用某些中间间介质（如如油墨和纸纸张）来获获取指纹图图像，在通通过一定的的技术手段段将图像数数字化输入入计算机，它它属于非实实时采集。目目前“离线式”采集方式式在大多数数场合已经经消失。所所谓“在线式”是通过与与计算机联联机的先进进指纹传感感器的专用用指纹采集集设备，将将真实的人人体指纹直直
11、接变成数数字图像数数据，实时时传输给计计算机。基于指纹传传感器的“在线式”实时采集集设备以其其操作简单单、实时性性强、采集集效率高、图图像质量好好等优点，广广泛应用于于自动指纹纹识别领域域。指纹传感器器是采集指指纹的装置置,是一切切自动指纹纹识别系统统的必备设设备,从原原理上,目目前见到的的指纹传感感器分下面面3类： (1)光学学录入它是最早开开发的指纹纹输入装置置,多采用用红外主动动光斜向照照射指尖,利用全反反射的原理理,在反射射方向接收收指纹影像像。指纹影影像由CCCD摄像头头接收,输输出的视频频信号由图图像采集卡卡数字化后后输入计算算机.近年年来,也有有用CMOOS摄像头头直接获取取指纹
12、图像像的数字信信号,通过过计算机并并口或USSB口输入入计算机。由由于不需要要附加卡,这种带UUSB口的的CMOSS指纹传感感器有成本本低且安装装方便的特特点,很受受市场欢迎迎。(2)硅晶晶体电容式式传感器录录入硅晶体电容容式传感器器是最近在在市场上才才出现的。这这些含有微微型晶体的的平面通过过多种技术术来绘制指指纹图像。电电容传感器器通过电子子度量设计计来捕捉指指纹。电容容设备能结结合大约1100,0000导体体金属阵列列的传感器器，其外面面是绝缘的的表面，当当用户的手手指放在上上面时，皮皮肤组成了了电容阵列列的另一面面。电容器器的电容值值因两极间间的距离而而变化，这这里指的是是脊（近的的）
13、和谷（远远的）之间间的距离。压压感式表面面的顶层是是具有弹性性的压感介介质材料，他他们依照指指纹的外表表地形（凹凹凸）转化化为相应的的电子信号号。硅晶体体电容式不不需要光线线参与,小小型化有优优势,并且且不需要指指尖移动,而是一次次成像如果果能够克服服目前一些些产品容易易受静电影影响击穿(尤其在我我国北方干干燥季节)的缺陷,它将是未未来最受欢欢迎的指纹纹传感器。(3)超声声波录入超声波录入入是目前采采样效果最最好的指纹纹采样设备备，当超声声波源发出出超声波通通过传感器器表面达到到手指表面面时，会被被反射回去去。皮肤凹凹陷的部分分与传感器器表面间有有较多的空空气及杂质质，会吸收收一部分超超声波。
14、这这样皮肤突突起部分反反射回的超超声波比凹凹陷部分的的更强，从从而依据超超声波的强强弱形成指指纹纹理图图像。最近几年，指指纹传感器器的价格已已经剧烈的的下降。至至于体积，光光学传感器器的体积从从633英寸降到311英寸。硅晶晶体电容式式传感器的的体积差不不多是这样样或者更小小。在晶片片上，集成成电路的技技术越来越越高（如：数字化电电路把指纹纹信号转化化为数字信信号强度），系系统体积将将越来越小小，硅晶体体电容式传传感器的体体积接近与与手指大小小所需要的的体积，其其长宽大约约是11英寸高不到到1英寸。在硅硅晶体电容容式传感器器之前，一一些没有用用到的机能能是局部调调整、软件件控制、自自动获取控控
15、制(AGGC)技术术。对于大大多数光学学设备，只只能通过人人工调整来来改变图像像的质量。然然而，硅晶晶体电容式式传感器提提供自动调调节象素，行行以及局部部范围的敏敏感程度，从从而提高图图像的质量量。AGCC在不同的的环境下结结合反馈的的信息产生生高质量的的图像。例例如，一个个不清晰（对对比度差）的的图像，如如干燥的指指纹，能够够被感觉并并增强灵敏敏度，在捕捕捉的瞬间间产生清晰晰的图像（对对比度好）；由于提供供了局部调调整的能力力，图像不不清晰（对对比度差）的的区域也能能够被检测测到（如：手指压得得较轻的地地方）并在在捕捉的瞬瞬间为这些些像素提高高灵敏度。硅晶体电容式传感器技术最重要的弱点在于，
16、它们容易受到静电的影响，这使得晶体传感器有时会取不到图像，甚至会被损坏，另外，它们并不象玻璃一样耐磨损，从而影响了使用寿命。 总之，各种技术都具有它们各自的优势，也有各自的缺点。我们在下面给出三种主要技术的比较。几种取像设设备的性能能比较比较项目光学全反射射技术电容传感技技术超声波扫描描体积大小中耐用性非常耐用容易损坏一般成像能力干手指差，但但汗多的和和稍脏的手指指成像模糊糊干手指好，但但汗多的和和稍脏的手指指不能成像像非常好耗电较多较少较多成本低低很高2、指纹图图像的参数数衡量一个指指纹传感器器的质量，可可以通过考考察其输出出数字化后后的指纹图图像的质量量来确定。指指纹图像的的主要参数数有图
17、像尺尺寸、图像像分辨率和和图像的灰灰度。(1)图像像的尺寸图像的尺寸寸通常用长长度(mmm)宽度(mmm)来表表示，如118mm12.77mm,或或者用垂直直方向上的的像素点数数水平方向向上的像素素点数来表表示，如3360256点点阵。图像像尺寸和点点阵数越大大，则表示示指纹传感感器的采集集区域越宽宽。用于民民用领域的的指纹传感感器，大多多采用平面面采集方式式，因而不不要求较大大的采集区区域，一般般不小于112.7mmm12.77mm或2256*1156点阵阵。(2)图像像分辨率图像分辨率率体现了对对图像细纹纹之处的描描述精度，通通常用每英英寸多少点点像素(ddpi)来来表示。为为了保障提提取
18、指纹特特征的精确确度，指纹纹图像应有有较高的图图像分辨率率。一般不不低于2556dpii，要求较较高的场合合通常不低低于5000dpi。(3)图像像的灰度采集设备与与方法不同同，所采集集到的指纹纹图像也不不同。绝大大多数指纹纹图像是单单色图像，我我们把没有有色调变化化的单色图图像称为二二值图或黑黑白图，具具有色调变变化的单色色图像称灰灰度图。灰灰度图含有有更加丰富富的图像信信息，有利利于指纹识识别与对比比。依照对对色调变化化的表现力力，灰度图图分为2bbit、44 bitt、6 bbit、88 bitt几个不同同等级，一一般较多采采用的是88 bitt (2556级)灰灰度。3、指纹的的特征指
19、纹分类是是基于指纹纹脊或谷的的整体流向向以及指纹纹的核心点点。指纹分分类的主要要目的是方方便大容量量指纹库的的管理，并并减小搜索索空间，加加速指纹匹匹配过程。我我们定义了了指纹的两两类特征来来进行指纹纹的验证：总体特征征和局部特特征。指纹的总体体特征总体特征是是指那些用用人眼直接接就可以观观察到的特特征，包括括基本纹路路图案：环环型（looop），弓弓型（arrch），螺旋旋型（whhorl）。其其他的指纹纹图案都基基于这三种种基本图案案。指纹的脊纹纹形式是适适应之间的的球状表面面和半圆形形顶端以及及横行的指指间屈基线线生长的，除除少数弓形形纹之外，绝绝大多数是是箕、斗型型纹（约占占95%），
20、（三三种纹形的的大致分布布概率如表表）纹形的大致致分布概率率基本纹型弓型箕型斗型分布概率5%60%35%纹型是指纹纹的基本分分类，是按按中心花纹纹和三角的的基本形态态划分的。纹纹形从属于于型，以中中心线的形形状定名。按按我国是指指纹分析法法，指纹分分三大类型型（如图22.1），五大种形态态。可见，型型与形是类类与种的关关系。箕型 斗型型 弓弓型指纹的纹形形(1) 箕箕形纹（LLoop）：有一条以以上完整的的基性线组成中中心花纹。箕箕形线的对对侧有一个个三角的上上下之线包包围着中心心花纹。按按箕技的流流向分为桡侧箕形形纹（反箕箕）和尺侧侧箕形纹（正正箕）两种种。按中心心花纹的结结构形态又又可分为
21、普普通箕、闭闭口箕、叶叶形箕、横横箕和类似似斗的箕。箕箕形纹中心心和三角之之间的距离离和纹线数数量多少不不一，有的的只有12条线，多多数为十条条线左右，个个别的可达达30余条条。(2)斗型型纹(Whhorl):中心花花纹呈环、螺螺、曲状，由由内向外扩扩展与上下下包围线汇汇合形成两两个以上的的三角的纹纹线，称为斗型纹纹。分为环环形、螺形形、囊形、双双箕形、杂杂形五种。斗斗型纹的中中心花纹，在在由一条环、螺螺、曲等纹纹线构成时时，与两侧侧三角相对对的弧形线线凸面，必必须是不折折、不断的的，并且不不与来自从从三角中的的其它纹线线相接。(3)弓型型纹(Arrch): 由弓形线和和横直线层层叠而成，中中
22、心花纹与与上下包围围线无明显显界限，因因此也没有有真正的三三角区。分分弧形和帐帐形纹两种种。(4)弧形形纹：由平缓的或或略微突起起的弧形线线组成的一一种结构简简单的花纹纹形式。(5)帐形形纹：由平行的和和突起的弧弧形线组成成。花纹中中部有直立立的或倾斜斜的纹线，将将弧形线撑撑起呈帐蓬状。指纹类型的的三类九种种，是按我我国现行的的十指指纹纹分析法划划分的。这这是一种基基本分类，也也叫两极分分类法。实实际上指纹纹种类远不不只这些。指纹的局部部特征局部特征是是指指纹上上的节点的的特征，这这些具有某某种特征的的节点称为为特征点。两两枚指纹经经常会具有有相同的总总体特征，但但它们的局局部特征特征点，却却
23、不可能完完全相同。指纹纹路并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为特征点。就是这些特征点提供了指纹唯一性的确认信息。特征点的分类有以下几种(如图),最典型的是端点和分叉点。 指纹特特征示意图图很多研究者者试图解决决指纹分类类问题，但但至今分类类算法的误误识率仍较较高。如何何提高指纹纹分类的准准确率在自自动指纹识识别研究中中是一个较较关键的问问题。应用于指纹纹匹配的指指纹特征在指纹特征征中由于中中心点、三三角点、端端点、叉点点、纹型、相相对纹密度度、纹曲率率等元素的的分布对于于某一个特特定人的指指纹来说，在在他的一生生中永远不不会改变，具具有终生不不
24、变性和惟惟一性，因因而被称为为永久性特特征。永久久性特征在在手指前端端的典型区区域(也被被称为中心心花纹区)中最为清清晰和明显显，其分布布也最均匀匀，是指纹纹匹配的主主要参数。4、指纹图图像处理与与识别指纹图像处处理与识别别是自动指指纹识别系系统的核心心技术,其其研究已有有很长的历历史了,但但是总体的的思路变化化不大。可可以把识别别算法大致致分为下述述3个步骤骤:(1)图像像预处理原始指纹纹图像需要要进行滤波波除噪、脊脊线增强、动动态二值化化、方向信信息计算、初初分类、背背景分割、纹纹线间隔估估计等处理理。图像预预处理的效效果好坏直直接影响系系统性能。个个别应用还还需要指纹纹图像的压压缩编码。
25、预处理的目目的是改善善输入指纹纹图像的质质量，以提提高特征提提取的准确确性。预处处理常基于于方向图，方方向图是指指纹图像的的近似描述述，方向图图的每一元元素代表指指纹图像中中某个给定定区域的纹纹理方向。原原始指纹图图像一般有有很多噪声声、断纹或或纹线模糊糊等，需要要进行图像像增强（使使用滤波技技术）以改改善质量。由由于指纹的的特征仅包包含在纹线线的形状结结构中，所所以，通过过二值化和和细化把深深浅不一、宽宽度不同的的纹线变成成灰度相同同的单像素素宽的细纹纹线，以便便于特征提提取。(2)指纹纹特征提取取包括纹纹线细化、特特征点(交交叉点、断断点、中心心点、三角角点等)检检测与分类类、伪特征征点消
26、除、特特征点特性性参数计算算、特征参参数压缩编编码、全局局特征(“斗”、“箕”、“旋向”等)检测测等步骤。特特征提取算算法应能适适应噪声、畸畸变、位移移、旋转、缺缺损、变形形等常见的的实际情况况。经预处理后后的指纹图图像通过相相应的处理理算法自动动提取指纹纹的全局特特征和细节节特征。自自动指纹识识别系统中中一般把指指纹的类型型分为弓、左左箕、右箕箕、斗、杂杂和不可分分六类。细细节特征主主要由其位位置和方向向确定，因因此细节特特征一般只只考虑纹线线的端点和和分叉点（包包括汇合点点），眼和和桥等也用用相应的分分叉点表示示，不再特特殊区分，在在有的系统统中，还将将细节特征征与中心之之间、或细细节特征
27、之之间的纹线线数提取并并记录下来来。提取后后的特征还还需要进行行后处理以以去掉假特特征。(3)指纹纹特征比对对即比较较现场提取取的某一个个指纹特征征点集合和和原先建立立的数据库库中的某一一个指纹特特征点集合合的相似程程度。通常常用代价函函数(或匹匹配能量)来表示相相似程度,取合适的的门限将给给出该两组组指纹特征征是否来自自同一枚指指头的判断断。特征比比对的方法法有点图松松弛匹配方方法、最小小距离图法法和Dellaunaay三角形形化变换等等。5、指纹算算法的具体体性能评价价指标就一个自动动指纹识别别系统来说说，其指纹纹识别算法法的精确度度是整个系系统性能指指标中最为为关键的指指标。所谓谓指纹识
28、别别算法的精精确度是指指其识别与与提取的特特征数量与与准确率及及进行特征征匹配时的的准确率。下下面线介绍绍一下有关关指纹识别别的基本概概念。匹配(Maatchiing):匹配也称称对比过程程，是指将将两个指纹纹特征模板板通过相应应的算法求求出它们之之间的相似似程度的处处理过程。若若相似程度度大于一个个事先给定定的门限阈阈值，则该该笔对结果果被认为接接受或者称称匹配。反反之，则被被视为拒绝绝或不匹配配。认证(Veerifiicatiion)：认证是指指将现场采采集的待测测指纹样本本与标本指指纹特征模模板进行“一对一”比对(OOne tto Onne Maatchiing,简简记为1：1)，得得出
29、“是否是同同一人”的结论。识别(Iddentiificaationn):识别别是指将现现场采集到到的待测指指纹样本与与指纹特征征数据库中中的标本指指纹进行“一对多”的搜索比比对(Onne too Manny Maatchiing,简简记为1：N)，得得出“有无此人人”以及“此人是谁谁”的结论。门限阈值(Threesholld): 门限阈值值是用于判判别两个指指纹特征模模板相似程程度的分界界值，门限限阈值定的的越高，表表示对相似似度的要求求越严。(1)拒识识率和误识识率a.拒识率率(Fallse RRejecctionn Ratte，FRRR)：拒拒识率又称称拒真率，指指将相同的的指纹误认认为是
30、不同同的指纹，而而加以拒绝绝的出错概概率。其定定义为：FFRR=拒拒识的指纹纹数目/考考察的指纹纹总数目100%。b.误识率率(Fallse AAcceppt Raate,FFAR)：误识率又又称认假率率，指将不不同的指纹纹误认为是是相同的指指纹，而加加以接收的的出错概率率。其定义为：FRR=错判的指指纹数目/考察的指指纹总数目目100%。(2)拒登登率拒拒登率(EErrorr Reggistrratioon Raate，EERR)是是用来描述述指纹设备备的适应性性。其定义为：ERR=出现不能能登录及处处理的指纹纹数目/考考察的指纹纹总数目100%。ERR指的的是指纹设设备出现不不能登录及及处
31、理的指指纹的概率率，拒登率率ERR过过高将会严严重影响设设备的使用用范围。(3)速度度指纹识别系系统的工作作速度主要要由采集时时间、图像像处理时间间、比对时时间和平均均识别速度度几项指标标构成。采采集时间通通常包含了了采集的操操作时间和和图像的传传输时间；图像处理理时间，指指的是从计计算机处理理指纹图像像到提取出出所有特征征、输出特特征模板所所耗费的时时间；比对对时间，指指计算机对对两组指纹纹特征模板板进行比对对并给出结结果所耗费费的时间；平均识别别速度，指指计算机从从指纹特征征模板库中中搜索出特特定指纹特特征模板的的速度，通通常是一个个统计平均均值，其速速度的快慢慢与指纹特特征模板库库的分类
32、方方法有很大大关系。(4)平衡衡点:即调调整指纹识识别的门限限,使拒真真率和认假假率相同，平平衡点越低低越好。(5)建档档时间:即即平均每一一枚指纹进进行指纹图图像采集、图图像处理、特特征提取和和特征建库库的时间，建建档时间越越短越好。(6)比对对效率:即即在建档后后,直接比比对一对指指纹特征(不进行图图像处理和和特征提取取)所用的的时间,一一般用每秒秒钟比对的的次数来表表示,当然然越多越好好。(7)特征征文件字节节数:即平平均每一枚枚建档指纹纹所用的特特征文件长长短,用字字节表示,越短越好好。(8)算法法通用性:即指纹识识别算法对对指纹传感感器的敏感感性。需要要考虑当传传感器图像像尺寸、噪噪
33、声水平、失失真程度、手手指摁印角角度等因素素改变时,识别算法法的适应性性或程序修修改的工作作量，这一一条暂时没没有具体衡衡量指标。(9)其他他软件工程程指标:包包括程序可可靠性、易易用性、界界面友好、统统计资料齐齐全、数据据库管理方方便等。容容易看出,上述指标标互相是有有矛盾和抵抵触的,单单一指标衡衡量算法性性能很可能能是片面的的、不科学学的。所以以,从全面面的角度衡衡量性能指指标是有必必要的。其其中，FAAR和FRRR是一对对相互矛盾盾的技术指指标，在大大多数“一一对一”比比对中，如如普通的指指纹门禁、指指纹证件、权权限管理与与文件保护护等指纹应应用场合，考考虑到指纹纹的多样性性和不易仿仿冒
34、性，对对FAR指指标的要求求可适当放放宽，而把把设备的易易用性和方方便性放在在第一位，要要求FRRR值尽可能能地低。但但是在“一一对多”以以及高安全全度的应用用场合，则则要求FAAR尽可能能低，以避避免误认他他人。事实实上在多数数指纹设备备中，可以以通过改变变系统识别别的阈值设设定来选择择FAR和和FRR的的数值。 高安全性的的指纹设备备通常具有有对活体指指纹生命特特征的识别别能力，能能够在很大大程度上防防止假手指指作弊，但但也正因为为如此，常常常容易受受各种因素素变化（干干燥、脱皮皮、污染、干干扰和使用用时压力或或摆放不当当）的影响响而把真手手指当做假假手指拒认认，从而使使其易用性性指标下降
35、降。如何处处理安全性性与易用性性这一对矛矛盾，是指指纹设备选选购时另一一个值得注注意的问题题。一般除除非是用于于无人值守守的高安全全性场合，指指纹设备的的易用性指指标应摆在在首位，尽尽量做到方方便、好用用，使绝大大多数人在在各种环境境下均能使使用。 系统总总体结构1、系统结结构本文的系统统主要由指指纹识别模模块、控制制模块、UUSB模块块三个部分分构成。它它们的结构构如下图所所示：指纹识别模块51单片机控制模块USB模块上位机总系统结构2、指纹识识别模块TFS-MM12(BB)指纹开开发模块是是深圳市十十指科技有有限公司最最新推出的的，以 TTI 公司司TMS3320VCC55011 高速DD
36、SP 处处理器为核核心，结合合具有公司司自主知识识产权的商商用指纹算算法，光学学指纹传感感器，具有有指纹录入入、图像处处理、特征征值提取、模模板生成、模模板储存、指指纹比对和和搜索等功功能的智能能型模块，并并提供 UUART 接口和通通讯协议，方方便进行二二次开发应应用。 DSPP微处理器器DSP（ddigittal ssignaal prrocesssor）是是一种独特特的微处理理器，是以以数字信号号来处理大大量信息的的器件。其其工作原理理是接收模模拟信号，转转换为0或或1的数字字信号。再再对数字信信号进行修修改、删除除、强化，并并在其他系系统芯片中中把数字数数据解译回回模拟数据据或实际环环
37、境格式。它它不仅具有有可编程性性，而且其其实时运行行速度可达达每秒数以以千万条复复杂指令程程序，远远远超过通用用微处理器器，是数字字化电子世世界中日益益重要的电电脑芯片。它它的强大数数据处理能能力和高运运行速度，是是最值得称称道的两大大特色。 DSPP微处理器器（芯片）一一般具有如如下主要特特点： （1）在在一个指令令周期内可可完成一次次乘法和一一次加法； （2）程程序和数据据空间分开开，可以同同时访问指指令和数据据； （3）片片内具有快快速RAMM，通常可可通过独立立的数据总总线在两块块中同时访访问； （4）具具有低开销销或无开销销循环及跳跳转的硬件件支持； （5）快快速的中断断处理和硬硬件
38、I/OO支持； （6）具具有在单周周期内操作作的多个硬硬件地址产产生器； （7）可可以并行执执行多个操操作； （8）支持持流水线操操作，使取取指、译码码和执行等等操作可以以重叠执行行。 TMSS320VVC55001 TMS3220VC55501（55501）定定点数字信信号处理器器（DSPP）是基于于TMS3320C555X的CCPU处理理器DSP系系列的核心心。 CPPU支持内内部总线结结构，是组组成一个程程序总线，三三个数据读读总线，两两个数据写写总线 ，并并支持外设设和DMAA（直接内内存存取 ）的BUUS总线。DDMA支持持数据并行行传输不影影响CPUU。1）特性高性能，低低功耗，定
39、定点TMSS320CC55X的的数字信号号处理器（DDSP）3.33 - nss指令为3300 MMHz的时时钟频率周周期16K字节节指令缓存存（高速缓缓存）单/双每个个周期执行行的指令双乘高达达600万万乘法累加加每秒（MMMACSS）两个算术/逻辑单元元（ALUU）指令缓存（116K字节节）16K 16位位片上RAAM是由四四块4K 16位位双重存取取RAM（DDARAMM ）（332K字节节）区块组组成16K 16位位单等待状状态片光盘盘（32KK字节）8M 116位外部部存储器的的最大寻址址空间32位外部部并行总线线内存，支支持外部存存储器接口口与通用输输入/输出出（GPIIO）功能能
40、以及无缝缝接口（EEMIF的的）：异步静态RRAM（SSRAM）异步的EPPROM同步DRAAM（SDDRAM）同步脉冲RRAM（SSBRAMM）仿真/调试试跟踪功能能，保存最最后16程程序计数器器（PC）的的不连续性性和最后332位PCC值六块可编程程低功耗控控制装置片上外设六通道直接接存储器访访问（DMMA）控制制器 2）参数 TMSS320VVC55001参数峰值MMAACS600HPI（主主机接口）1 8-BBit HHPI频率（MHHz）300多通道缓冲冲串口2内存32 KBBI2C1光盘32 KBBUART1片上L1/SRAMM16 KBB定时器2 64-Bit GP，11 WDE
41、MIF(外部存储储器接口)1 32位位引导加载程程序可用是外部存储器器类型支持持异步SRAAM，SBBSRAMM和SDRAAM内核电源（伏伏特）1.26 VDMA6通道IO的电源源（V）3.3伏3、TFSS-M122(B)指指纹开发模模块（1）外观观及结构图图TFS-MM12(BB)指纹开开发模块外外观（2）技数数参数TFS-MM12(BB)指纹开开发模块技技术参数路板尺寸（mmm）38555采集头分辨辨率500DPPI指纹容量800 枚枚比对时间1 秒认假率0.00001%拒真率0.01%动态电流 88 字节，数数据由两部部分组成：数据头+数据包数据头格式式：字节12345678命令0xF5
42、CMDHi(Leen)Low(LLen)00CHK0xF5应答0xF5CMDHi(Leen)Low(LLen)Q30CHK0xF5说明:CMD,QQ3的定义义同上Len： 数据包有有效数据长长度，166位，由两两字节组成成Hi(Leen) ：: 数据包长长度高8位位Low(LLen) ：: 数据包包长度低88位CHK： 校验和和，为第22字节到第第6字节的的异或值数据包格式式：字节12Lenn+1Len+22Len+33命令0xF5DataCHK0xF5应答0xF5DataCHK0xF5说明：Len 即即为 Daata 的的字节数；CHK： 校验验和，为第第 2 字字节到第 Len - 2 字
43、节的异异或值发送完数据据头后紧接接着发送数数据包。（4）各通通讯协议命命令说明1）使模块块进入休眠眠状态（命命令/应答答均为 88 字节）命令数据格格式： 字节12345678命令0xF50x2C0000CHK0xF5应答数据格格式：字节12345678应答0xF50x2C0000CHK0xF52) 设置置/读取指指纹添加模模式（命令令/应答均均为 8 字节） 指纹添加分分两种模式式：允许重重复模式/禁止重复复模式, 在禁禁止重复模模式下，同同一枚手指指只能添加加一个用户户，若强行行进行第二二轮添加将将返回错误误信息。上上电后系统统处于禁止止重复模式式。 字节12345678命令0xF50x2D0Byte55=0：0：允许重重复1：禁止重重复Byte55=1： 0 0：设置新新的添加模模式1：读取当当前添加模模式0CHK0xF5应答0xF50x2D0