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线扫掌纹图像采集系统设计与实现

作 者: 张栓伟
导 师: 卢光明
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 掌纹识别 生物特征识别 线阵CCD 光电编码器
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


掌纹识别技术是指通过人体手掌的有效信息对个人身份进行鉴别,由于人的掌纹具有唯一性,根据这一特点,掌纹可以被用作人体的身份识别,它被认为是当今高度互联的信息化社会的高级别的安全密钥之一,近年来以其独特的优势引起了国际学术界、政府以及国防、军事部门、企业界的高度重视。掌纹采集系统是掌纹识别系统的基础,一幅好的掌纹图像可以为后续的处理带来很大的便利。现在的掌纹识别系统多以面阵CCD相机为主,由于其本身物理结构上的缺陷使得以面阵CCD相机为采集单元的掌纹采集系统的小型化遭遇到了瓶颈。本文以线阵CCD相机作为采集单元,设计并实现了三种新型的掌纹图像采集系统,具体的研究内容如下:运动式线扫掌纹图像采集系统,该系统以线阵CCD相机为图像采集单元,以频率恒定的内部驱动信号控制图像采集,采集到的掌纹图像清晰度高,质量好,但系统体积过大,只可用于可行性实验以及为后续系统的评估提供参照基准。滚轮式线扫掌纹图像采集系统,该系统以小型线阵CCD相机为图像采集单元,用频率可变的外部驱动信号来控制图像采集,利用光电编码器同步掌纹图像的采集速度和手掌的滑动速度。系统体积小,满足小型化要求,采集到的掌纹图像主线可识别,但线阵CCD相机光学参数不满足要求,易造成过饱和。改进的滚轮式线扫掌纹图像采集系统,在上述系统的基础上做了三点改进,第一是用多路反射光路代替原有系统中单一直射光路,缩短光路长度,减小系统体积;第二是增加了外部驱动信号控制模块,对外部驱动信号可做增频或是降频操作;第三是更换CCD相机,从硬件上解决过饱和问题。采集到的掌纹图像清晰度高,纹理可识别。本文的创新点有两个,第一是首次将线阵CCD相机用于掌纹图像采集,从硬件层面上解决了掌纹图像采集系统小型化的问题;第二是解决了线阵CCD相机在可变频率下采集掌纹图像时的同步问题。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 课题研究依据  10-11
  1.3 国内外研究现状及存在问题  11-12
    1.3.1 掌纹采集技术概况  11-12
    1.3.2 本课题创新点及难点  12
  1.4 本文主要工作  12-13
  1.5 本文的组织结构  13-14
第2章 系统架构理论基础  14-20
  2.1 概述  14
  2.2 线阵CCD原理及关键参数  14-15
    2.2.1 线阵CCD  14-15
    2.2.2 CCD相关性能参数  15
  2.3 光学原理  15-18
    2.3.1 几何光学原理  15-16
    2.3.2 光学成像  16-18
  2.4 USB数据传输  18-19
    2.4.1 USB主机  19
    2.4.2 USB设备  19
  2.5 本章小结  19-20
第3章 运动式线扫掌纹采集系统  20-34
  3.1 概述  20
  3.2 系统组成示意图  20
  3.3 主要部件介绍  20-23
    3.3.1 线阵CCD相机模块  20-21
    3.3.2 直线行进单元设计  21-22
    3.3.3 USB采集卡原理  22-23
  3.4 硬件实现  23-29
    3.4.1 系统原理  23-25
    3.4.2 USB数据传输模块的模拟实现  25-27
    3.4.3 系统模型  27-28
    3.4.4 实验平台  28-29
  3.5 软件实现  29-33
    3.5.1 USB采集卡软件实现  29-33
    3.5.2 采集控制程序  33
  3.6 实验效果  33
  3.7 本章小结  33-34
第4章 滚轮式线扫掌纹采集系统  34-44
  4.1 概述  34
  4.2 系统组成示意图  34
  4.3 硬件实现  34-40
    4.3.1 光电编码器  34-35
    4.3.2 线扫相机选型  35-36
    4.3.3 光电编码器实验  36-37
    4.3.4 光学参数调试  37
    4.3.5 系统实验模型  37-38
    4.3.6 模型改进  38-40
    4.3.7 硬件实现总结  40
  4.4 软件实现  40-41
  4.5 实验结果  41-43
    4.5.1 实验结果分析  41
    4.5.2 实验结果处理  41-43
  4.6 本章小结  43-44
第5章 改进的滚轮式线扫掌纹采集系统  44-50
  5.1 概述  44
  5.2 系统组成示意图  44
  5.3 主要部件  44-46
    5.3.1 CPLD以及逻辑控制  44-45
    5.3.2 相机选型  45-46
  5.4 硬件实现  46-47
    5.4.1 硬件实现过程  46
    5.4.2 系统性能评估  46-47
  5.5 软件实现  47-49
    5.5.1 实验结果及分析  48
    5.5.2 改进方法  48-49
  5.6 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-55
致谢  55

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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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