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新型指纹识别系统的设计

作　者: 谢新辉
导　师: 唐立军
学　校: 长沙理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 傅里叶变换 OTSU法径向滤波器方向滤波器特征匹配知识产权核指纹识别芯片
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 24次
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内容摘要

指纹识别是一种重要的人体生物特征识别方法,在信息安全领域内应用广泛,到目前仍然是模式识别的一个热点。本文对首先指纹识别的算法进行了研究和改进,在分析比较各指纹图像增强算法优劣的基础上,给出了一种指纹图像增强的改进方法,通过对指纹图像进行傅里叶变换,根据指纹纹线变化的特殊性,用OTSU法获取指纹纹线(包括奇异点附近)方向信息。采用具有12个方向的滤波器组,其每一个滤波器由径向滤波器与方向滤波器组成。该滤波器组的滤波器系数固定,因此在进行指纹图像增强的同时减少了处理时间。实验结果表明,该方法计算量少,实现时间短,对低质量的指纹图像增强效果显著,有利于实时指纹识别系统的应用。其次在指纹匹配算法的选取上,选取了一种先进的3维特征点匹配算法,这种新方法使得指纹的匹配速度大大加快,接着用这些算法设计完成了一个指纹识别系统。考虑到算法的复杂性和便携式指纹识别系统的要求,从整个算法中分离出快速傅里叶变换,将它单独设计成知识产权核和指纹识别专用芯片,这是改善指纹识别系统处理速度的一种有益的尝试。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 指纹识别系统概述  10
    1.1.1 指纹识别系统设计意义  10
    1.1.2 当前指纹识别应用前景  10
  1.2 指纹识别专用指纹芯片  10-11
  1.3 指纹识别芯片的发展  11
  1.4 本论文研究工作及其意义  11-12
  1.5 论文结构  12
  1.6 本章小结  12-13
第二章指纹识别算法设计  13-39
  2.1 指纹识别算法概述  13-16
  2.2 指纹识别系统设计原理  16-18
  2.3 指纹图像增强算法  18-26
    2.3.1 引言  18-19
    2.3.2 指纹图像增强方法简述  19-20
    2.3.3 指纹图像的频谱分析  20
    2.3.4 滤波器方向的OTSU 法确定  20-22
    2.3.5 图像滤波  22-24
    2.3.6 指纹图像增强方法的评估  24-25
    2.3.7 图像增强结果及分析  25-26
    2.3.8 结论  26
  2.4 指纹细节特点提取  26-32
    2.4.1 特征提取过程  26-27
    2.4.2 指纹图像二值化  27-28
    2.4.3 二值指纹图像细化  28
    2.4.4 特征点的提取  28-29
    2.4.5 伪特征点的剔除  29-32
  2.5 特征匹配算法  32-37
    2.5.1 MCC 匹配算法概述  32-33
    2.5.2 MCC 的建立  33-36
    2.5.3 两个指纹特征点的特征集的比较  36-37
    2.5.4 简化特征集  37
  2.6 本章小结  37-39
第三章指纹识别系统的设计  39-48
  3.1 指纹识别系统设计框图  39-40
  3.2 指纹图像采集  40-42
  3.3 指纹图像增强  42-43
  3.4 指纹图像二值化、细化  43-44
  3.5 特征点及感兴趣区域的获取  44-45
  3.6 伪特征点的剔除  45-46
  3.7 利用圆柱编码方法进行特征匹配  46-47
  3.8 本章小结  47-48
第四章加快指纹识别处理的2D FFT 芯片前端综合  48-63
  4.1 2D FFT 芯片设计的意义  48-49
  4.2 2D FFT IP 核的设计  49-57
    4.2.1 2D FFT 实现的算法原理  49-50
    4.2.2 32_bit_FFT_Core 的设计  50-51
    4.2.3 双端口RAM 的设计  51
    4.2.4 异步FIFO 的设计  51-54
    4.2.5 Control_1 与Control_2 的设计  54-56
    4.2.6 2D FFT 的功能仿真  56-57
  4.3 DESIGN COMPILER对2D FFT 进行时序综合  57-62
    4.3.1 时序综合的目的  57-58
    4.3.2 时序综合的方法  58
    4.3.3 Nangate Open CellLibrary 介绍  58-59
    4.3.4 综合结果  59-62
  4.4 本章小结  62-63
结论与展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录A  68-69
附录 B  69-73

新型指纹识别系统的设计

内容摘要

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