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第1章 生物特征识别基础知识1

1.1 引言1

1.2 通用概念和术语1

1.3 生物特征识别技术简介4

1.3.1 指纹识别5

1.3.2 人脸识别7

1.3.3 虹膜识别8

1.3.4 视网膜识别10

1.3.5 掌形识别10

1.3.6 语音识别12

1.3.7 签名识别13

1.3.8 其他生物特征识别技术13

1.3.9 多模态识别15

1.4 生物特征识别技术的横向比较17

1.5 生物特征识别技术发展现状和趋势18

1.6 本书主要内容21

本章参考文献21

第2章 传感器技术与嵌入式平台22

2.1 引言22

2.2 指纹图像采集技术22

2.3 其他生物特征采集技术27

2.4 嵌入式指纹识别技术29

2.4.1 嵌入式指纹识别系统简介29

2.4.2 基于DSP的嵌入式指纹识别模块31

2.4.3 基于ARM的嵌入式指纹识别模块39

2.4.4 基于ASIC的指纹识别技术的实现41

2.4.5 嵌入式指纹识别系统中的关键技术49

2.5 小结50

本章参考文献50

第3章 指纹图像的增强51

3.1 引言51

3.2 指纹预处理53

3.2.1 基于傅里叶变换的指纹预处理53

3.2.2 归一化54

3.3 方向场的计算54

3.3.1 掩膜法54

3.3.2 公式法56

3.3.3 带反馈的指纹方向场计算方法59

3.4 图像的增强62

3.4.1 Gabor滤波增强62

3.4.2 基于傅里叶滤波的低质量指纹增强算法63

3.4.3 基于知识的指纹图像增强算法68

3.4.4 非线性扩散模型及其滤波方法71

3.4.5 多尺度滤波78

3.4.6 基于各向异性的滤波方法83

3.5 小结87

本章参考文献88

第4章 指纹特征的提取91

4.1 引言91

4.2 指纹的整体特征描述91

4.2.1 指纹奇异点的特征和提取92

4.2.2 指纹的类型特征94

4.2.3 指纹的频谱特征95

4.3 指纹的局部特征描述103

4.3.1 指纹的细节点特征104

4.3.2 高分辨率的指纹特征——汗孔111

4.3.3 指纹的纹理特征112

4.4 结构化的指纹特征描述方法113

4.5 小结115

本章参考文献116

第5章 指纹图像的分类与压缩120

5.1 引言120

5.2 指纹分类技术120

5.2.1 基于规则的指纹分类方法124

5.2.2 基于句法的指纹分类方法125

5.2.3 结构化的指纹分类方法125

5.2.4 基于统计的指纹分类方法127

5.2.5 基于神经网络的指纹分类方法127

5.2.6 多分类器的方法128

5.3 基于反馈环节的多分类器方法129

5.4 基于混合特征的指纹连续分类方法131

5.4.1 指纹分类特征提取131

5.4.2 指纹分类135

5.5 指纹检索136

5.6 指纹压缩简介139

5.6.1 图像压缩的衡量标准139

5.6.2 图像压缩技术分类140

5.6.3 小波图像压缩的基本方法141

5.6.4 小波图像压缩算法的新发展143

5.6.5 几种主要的小波图像压缩算法144

5.7 小结150

本章参考文献150

第6章 指纹图像的匹配156

6.1 引言156

6.2 基于点模式的匹配算法157

6.2.1 基于串距离的匹配算法158

6.2.2 基于细节点对的指纹匹配163

6.2.3 基于三角结构的指纹匹配172

6.2.4 基于拓扑结构的指纹匹配175

6.2.5 基于点模式匹配算法的比较分析185

6.3 图匹配及其他方法186

6.4 基于纹理模式的匹配189

6.5 混合匹配方法190

6.5.1 混合匹配方法综述190

6.5.2 基于混合特征的匹配190

6.6 非线性形变指纹图像的匹配195

6.6.1 非线性形变指纹匹配算法综述196

6.6.2 非线性形变的配准模式研究197

6.7 多采集仪间的指纹匹配201

6.8 小结212

本章参考文献213

第7章 人脸识别217

7.1 引言217

7.2 人脸检测218

7.2.1 人脸检测方法概述219

7.2.2 基于启发式模型的方法221

7.2.3 基于统计模型的方法226

7.3 人脸正则化239

7.4 人脸识别240

7.4.1 人脸识别方法概述241

7.4.2 基于局部或全局特征的人脸识别算法242

7.4.3 基于子空间分析方法的人脸识别251

7.4.4 基于相对差分空间的人脸识别257

7.5 小结261

本章参考文献261

第8章 其他生物特征识别273

8.1 引言273

8.2 掌形识别273

8.2.1 掌形识别简介273

8.2.2 掌形的特征及预处理274

8.2.3 掌形识别算法277

8.3 虹膜识别283

8.3.1 虹膜图像的获取283

8.3.2 虹膜图像的增强284

8.3.3 虹膜识别算法287

8.4 签名识别291

8.4.1 签名识别简介291

8.4.2 签名识别应用292

8.4.3 签名采集硬件292

8.4.4 签名识别算法292

8.5 小结295

本章参考文献296

第9章 生物特征识别系统及其性能评测303

9.1 引言303

9.2 系统要求303

9.3 系统模型304

9.4 系统层次框架307

9.4.1 系统层307

9.4.2 算法层309

9.4.3 评估层310

9.4.4 应用层310

9.5 生物特征识别系统性能评估311

9.5.1 标准生物特征识别数据库311

9.5.2 生物识别算法的评估327

9.5.3 指纹识别算法的准确性评估331

9.6 生物特征识别标准化简介342

9.6.1 标准的需求342

9.6.2 国际标准化进程343

9.6.3 国际标准化组织简介344

9.6.4 ISO/IEC JTC1 SC37简介345

9.6.5 现有国际标准简介347

9.6.6 国内标准化现状349

9.7 生物特征识别的通用软件接口规范BioAPI351

9.7.1 BioAPI简介351

9.7.2 BioAPI的应用程序接口351

9.8 小结356

本章参考文献356

第10章 生物特征识别系统安全性研究358

10.1 引言358

10.2 生物特征识别系统的安全性分析358

10.2.1 传统生物特征识别系统存在的缺陷358

10.2.2 对生物特征识别系统的攻击359

10.3 活体指纹检测360

10.3.1 基于薄板样条模型的活体指纹检测方法361

10.3.2 算法的具体步骤363

10.4 生物特征模板的保护368

10.4.1 生物特征加密概述368

10.4.2 与密钥相关的方法368

10.4.3 可以撤销的生物特征375

10.4.4 加密域指纹配准算法379

10.4.5 实验分析382

10.5 小结384

本章参考文献385

第11章 指纹模糊密钥绑定算法设计与实现387

11.1 引言387

11.2 模糊密钥绑定算法387

11.2.1 加密流程387

11.2.2 配准流程388

11.2.3 解密流程389

11.3 细节点过滤算法390

11.3.1 指纹图像局部质量判断391

11.3.2 局部脊线结构构造392

11.4 基于SHA-1安全散列算法的多项式重构393

11.5 配准结构特征提取394

11.6 加密域内配准397

11.7 算法平台设计与实现400

11.7.1 指纹模板加密保护平台400

11.7.2 算法安全性分析406

本章参考文献406

第12章 基于指纹加密的网络身份认证方案及其典型应用系统408

12.1 引言408

12.2 现有网络信息安全技术的问题与不足409

12.2.1 PKI存在的问题409

12.2.2 IBE的优点与不足409

12.2.3 FIBE的特点和能解决的问题410

12.3 方案设计412

12.3.1 TA系统参数设置413

12.3.2 用户注册413

12.3.3 安全通信414

12.3.4 TA提供的其他服务415

12.4 密钥管理方案416

12.5 核心算法417

12.5.1 签名算法Sig及验证算法Ver417

12.5.2 指纹摘要匹配算法418

12.5.3 算法安全性分析419

12.5.4 算法实验结果419

12.6 方案安全性分析420

12.7 典型应用系统：基于指纹认证的安全邮件系统421

12.7.1 系统协议分析421

12.7.2 系统设计与实现422

12.7.3 系统使用操作425

12.7.4 FingerMail指纹安全电子邮件系统426

12.8 小结429

本章参考文献429

第13章 生物特征识别系统的典型应用430

13.1 引言430

13.2 生物特征识别技术在电子政务领域的应用430

13.2.1 生物特征识别技术在公安刑侦领域的应用431

13.2.2 基于指纹身份认证的异地网络授权管理系统437

13.2.3 生物特征识别技术在通关系统中的应用443

13.3 生物特征识别技术在电子商务领域的应用448

13.3.1 基于指纹加密技术的电子商务新模式简介448

13.3.2 方案1简介450

13.3.3 方案2简介451

13.4 生物特征识别技术在个人信息安全领域的应用453

13.4.1 指纹计算机登录系统453

13.4.2 指纹认证技术与TPM技术的结合457

13.4.3 指纹文件加密系统461

13.4.4 指纹移动存储设备463

13.5 小结465

本章参考文献465

附录A 有关生物特征识别技术的问答466

附录B 生物特征识别数据库资源470

附录C 生物特征识别平台资源472

附录D 国外从事生物特征识别研究的部分机构473

附录E 与生物特征识别技术研究有关的网站、学术期刊和会议474

全书参考文献475