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指纹识别相关算法的改进研究

作　者: 薛亚许
导　师: 陈金玉
学　校: 重庆大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 指纹识别 二值化 遗传算法 模式匹配
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


人类应用指纹的历史开始于远古。指纹是最古老的身份证,早在6000年前人类就会利用指纹来代替签名。考古学家证实,早在原始社会晚期,指纹作为身份鉴别的工具已经在我国开始应用。尽管指纹在我国古代应用广泛,但这种应用仅是一种感性应用,没有在此基础上进行分析综合和归纳推理,更没上升到科学及理论应用。随着社会发展和科学技术的进步,人们对指纹模式识别系统的研究越来越深入,并取得了巨大的进展。比如在很多企业和学校引入了指纹考勤系统,但是目前的考勤系统在识别速度和准确性上仍然存在一些问题,因此就要求我们对指纹模式识别算法做更进一步的研究。本文在通过对国内外有关指纹识别技术研究成果的学习基础上,对指纹模式识别系统算法进行了研究。主要包括:指纹图像预处理、指纹图像特征点提取和指纹模式特征匹配。论文详细地分析了国内外指纹模式识别技术的发展状况,在总结和学习前人的理论基础上,以提高指纹模式识别算法处理速度和性能作为主要研究目标,重点对指纹二值化算法及指纹模式特征匹配算法进行了深入的研究。首先,针对目前二值化算法存在的抗燥能力差、阈值不易选取等问题以及效率低的不足,提出了一种新的二值化灰度阈值分割法,该算法很好地体现了易实现和计算量小的特点,且把局部自适应和指纹灰度图像信息相结合,同时也起到了一定的抗干扰能力。接着针对指纹模式特征匹配,提出了一种新的基于遗传算法的二次匹配算法,其中的细节特征点初筛部分,提出了一种新的构建与变换无关的结构信息的方法;坐标校准部分,采用极坐标法;对于校准后得到的特征点,采用可变大小的限界盒方法,提高了算法效率。最后采用FVC2004指纹库中的指纹图像,通过与经典指纹模式特征匹配算法的结果比较分析,验证了本文算法的可行性。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 生物特征识别技术简介  9-10
  1.3 国内外指纹识别技术发展现状  10-11
  1.4 指纹模式识别系统概述  11-15
    1.4.1 指纹模式识别系统原理  11-12
    1.4.2 指纹模式识别系统算法  12-15
  1.5 论文主要内容及章节安排  15-17
2 指纹图像预处理及改进  17-31
  2.1 指纹图像场及其计算  17-20
    2.1.1 梯度场计算  18-19
    2.1.2 方向场计算  19-20
    2.1.3 频率场计算  20
  2.2 指纹图像分割  20-21
  2.3 指纹图像均衡  21-22
  2.4 指纹图像平滑  22-23
  2.5 指纹图像智能增强  23-24
  2.6 指纹图像二值化及细化提取  24-29
    2.6.1 典型二值化法  25-26
    2.6.2 一种新的二值化灰度阈值分割法  26-27
    2.6.3 试验结果及分析  27-28
    2.6.4 细化及后处理  28-29
  2.7 指纹图像预处理试验结果及分析  29-30
  2.8 本章小结  30-31
3 指纹图像特征点提取  31-39
  3.1 指纹特征定义及分类  31-32
  3.2 指纹特征端点、叉点、奇异点提取  32-35
    3.2.1 指纹特征端点提取  32-33
    3.2.2 指纹特征分叉点提取  33
    3.2.3 指纹特征奇异点提取  33-35
  3.3 特征点提取后处理  35-38
  3.4 本章小结  38-39
4 指纹模式特征匹配  39-43
  4.1 基于三角形全等的指纹特征匹配算法  40-41
  4.2 基于Hough 变换匹配算法  41-42
  4.3 本章小结  42-43
5 基于遗传算法的二次匹配算法的研究  43-54
  5.1 遗传算法  43-44
    5.1.1 遗传算法的起源及发展  43
    5.1.2 遗传算法原理  43-44
  5.2 细节点特征匹配原理  44-45
  5.3 遗传算法初匹配  45-49
    5.3.1 细节特征点初筛  45-47
    5.3.2 染色体编码表示  47
    5.3.3 适应度函数值确定  47
    5.3.4 遗传操作  47-49
  5.4 二次匹配  49-52
    5.4.1 坐标校准  50
    5.4.2 全局匹配  50-52
  5.5 性能指标  52-53
  5.6 试验结果及分析  53
  5.7 本章小结  53-54
6 总结与展望  54-56
  6.1 工作总结  54-55
  6.2 展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
附录  61
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  61
  B. 作者在攻读学位期间参与的项目  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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