指纹识别系统、算法的设计与实现

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第4章 指纹图像处理的算法实现

4.1 引言

在上一章节里，我们介绍了一种行之有效的指纹图像处理的算法，该算法是实现指纹识别功能的理论基础。算法只有通过具体的计算机语言才能实现其要实现的功能。在这一章里，我们将提供一种实现该算法的方法，MATLAB的编程是我们实现该算法的工具。下面我们将就基于MATLAB的编程环境，MATLAB的一些基本功能以及部分源代码进行解说。

4.2 MATLAB简介

MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算。目前，MATLAB 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，现在的 MATLAB 已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了,有人称它为“第四代”计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。MATLAB 语言的功能也越来越强大，不断适应新的要求提出新的解决方法。

MATLAB 程序，大致分为两类：M 脚本文件 (M-Script) 和 M 函数 (M-function), M 函数格式是 MATLAB 程序设计的主流MATLAB 的 M 函数是由 function 语句引导的，其基本格式如下：

function [返回变量列表] = 函数名 (输入变量列表)

图4.1 M文件编译调试窗口

函数是在M文件编译调试窗口（如图4.1）内进行的注释说明语句段,由 % 引导输入、

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返回变量格式的检测函数体语句。这里输入和返回变量的实际个数分别由 nargin 和 nargout 两个 MATLAB 保留变量来给出，只要进入该函数，MATLAB 就将自动生成这两个变量，不论您是否直接使用这两个变量。返回变量如果多于 1，则应该用方括号将它们括起来，否则可以省去方括号。输入变量和返回变量之间用逗号来分割。注释语句段的每行语句都应该由百分号 % 引导，百分号后面的内容不执行，只起注释作用。用户采用 help 命令则可以显示出来注释语句段的内容。此外，正规的变量个数检测也是必要的。如果输入或返回变量格式不正确，则应该给出相应的提示。程序编写完后将以M文件保存起来，调用时只需要在command窗口（如图4.2）里键入相应的函数名称和变量，就可以实现相应的函数功能。help 等命令也是在该窗口内实现的，同时也会显示相应的提示信息，command窗口是MATLAB的主控窗口。

图4.2 command窗口

4.3 基于MATLAB编程平台的算法实现

在这里我们着重对图像的预处理算法实现进行了研究，通过这个函数的编写，基本上了解了MATLAB函数编写的特点，也我们后面的工作打下了良好的基础。

4.4 程序调试与结果分析

指纹图像的基本采集步骤是，首先通过单片机的仿真器（WAVE6000）将汇编程序写入，再打开VB的接收程序，准备接收数据。程序写入之后就可以进行采集工作了，只需将手指按在FPS200采集器上，然后点击VB控件上的接收按钮，就可以接收数据了，接收数据大概需要2秒钟，在这期间手指不能离开采集器。数据将以文本文件的形式保存在PC机上，最后通过MATLAB将图像显示出来。图4.3是试验阶段，数据采集界面：

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图4.3 数据采集界面

本实验小组的成员共6人，数据采集都成功完成，并且得到采集上来的原始图像,以下是本人的指纹图像如图4.4所示：

图4.4 原始的指纹图像

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第5章 总 结

指纹识别系统的设计研究综合应用了硬件电路设计，软件编程，图像处理等方面的知识技能，毕业设计阶段的主要的设计工作具体包括：

(1) 了解国内外指纹识别研究的发展状况，比较各种指纹识别技术的优缺点，判断并选择出适合毕业设计要求的指纹识别技术，为后期工作选定发展方向。

(2) 掌握51系列单片机和FPS200芯片的性能指标及其功能特点，在这个基础之上，完成接口电路的连接以及相应的单片机汇编指令。

(3) 学习并掌握图像处理和图像识别的基本方法，选择一种适合指纹图像处理和识别的算法，并且最终能够实现图像预处理的算法。

(4) 通过计算机调试得到实验结果，并且分析实验结果，总结设计结论。

通过本组成员的齐心协力的共同工作，基本完成了以上设计工作。对整个指纹系统有了一个全面的了解，特别是运用计算机编程来实现图像处理功能有了一定的认识，同时也熟悉了MATLAB这个在工程设计上广泛应用的设计软件。不仅完成了毕业设计任务，而且在设计期间提高了自身各方面的能力，尤其是综合运用知识的能力，检验了大学四年学到的知识技能，增强了实际操作能力，为以后走向工作岗位打下了良好的基础。

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