自動(dòng)指紋認(rèn)證系統(tǒng)算法的研究.pdf

1、隨著整個(gè)社會(huì)自動(dòng)化和信息化的發(fā)展，人們對(duì)安全可靠的個(gè)人身份認(rèn)證技術(shù)有了更高的要求。傳統(tǒng)的個(gè)人身份認(rèn)證技術(shù)的局限性及弊端日漸明顯，而生物識(shí)別技術(shù)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)成為了新的身份認(rèn)證技術(shù)的發(fā)展方向，其中的自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)是目前的研究熱點(diǎn)之一。論文主要對(duì)應(yīng)用于“一對(duì)一匹配”的指紋認(rèn)證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。 論文的研究目標(biāo)是提出一種指紋認(rèn)證算法，該算法能在保證準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)上縮短指紋識(shí)別的時(shí)間，以滿足實(shí)時(shí)處理的要求，算法以系

2、統(tǒng)的形式出現(xiàn)。 論文研究了國(guó)內(nèi)外指紋識(shí)別算法的研究現(xiàn)狀，總結(jié)出兩種占主流地位的指紋識(shí)別方法：基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的和基于濾波器組的方法，并具體研究了實(shí)現(xiàn)這兩種方法的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上確定了論文的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：結(jié)合小波變換和Gabor濾波進(jìn)行指紋識(shí)別。 由于指紋圖像是方向紋理圖，其結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為整體上各向異性，在局部區(qū)域沿脊線方向具有低通特性，沿垂直于脊線方向具有帶通特性，而Gabor濾波器具有良好的頻率和方向選擇性，具有空

3、間域和頻率域局部化的最佳結(jié)合，可以通過(guò)合理的參數(shù)選擇，構(gòu)造出適應(yīng)指紋結(jié)構(gòu)特征的濾波器組，有關(guān)研究表明，用這組濾波器對(duì)指紋圖像進(jìn)行濾波，能有效地增強(qiáng)指紋圖像，在此基礎(chǔ)上組成指紋的特征表達(dá)，可以簡(jiǎn)化指紋的特征匹配算法，提高識(shí)別速度。因此，論文通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)，選用8個(gè)方向不同、中心頻率相同的二維Gabor濾波器組成了適合指紋上述特征的帶通濾波器組，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用它們對(duì)指紋圖像進(jìn)行濾波，明顯地增強(qiáng)了指紋圖像。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，論文分析了決定G

4、abor濾波器空間掩模的參數(shù)δx1和δy1的取值對(duì)濾波結(jié)果的影響。 有關(guān)文獻(xiàn)表明，直接對(duì)指紋圖像進(jìn)行Gabor濾波，濾波時(shí)間將占去整個(gè)指紋識(shí)別算法所用時(shí)間的99％，因此減少這一環(huán)節(jié)的運(yùn)算量成為提高系統(tǒng)識(shí)別速度的關(guān)鍵，基于此，論文提出在濾波前加入二維小波變換，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋圖像數(shù)據(jù)的壓縮，從而減少濾波的運(yùn)算量。由于小波變換的本質(zhì)也是對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，因此小波變換的層數(shù)、小波函數(shù)的選擇都會(huì)對(duì)所在的指紋識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和速度造成影響。論文

5、根據(jù)指紋圖像的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行指紋識(shí)別，因此要求壓縮后的圖像數(shù)據(jù)不能失去這一特征，論文從理論上分析出，對(duì)圖像進(jìn)行一層二維正交小波變換，選變換得到的近似分量來(lái)代替原指紋圖像能滿足這一要求，對(duì)其進(jìn)行Gabor濾波，能減少消耗時(shí)間，再用實(shí)驗(yàn)研究出小波函數(shù)選擇db9較之選擇其它正交小波能使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在識(shí)別準(zhǔn)確度上更優(yōu)，而速度差不多。 論文還研究了指紋識(shí)別中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：方向圖的估計(jì)。在論文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中選擇改進(jìn)的基于梯度的方法進(jìn)行方向圖估

6、計(jì)，在MATLAB6.1上分別用基于梯度的方法和改進(jìn)了的該方法進(jìn)行了指紋方向圖估計(jì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所選擇的方法對(duì)指紋圖像的方向能準(zhǔn)確地估計(jì)。 論文在MATLAB6.1上實(shí)現(xiàn)了直接用Gabor濾波識(shí)別指紋的算法，也實(shí)現(xiàn)了用小波變換加Gabor濾波識(shí)別指紋的算法，并分別用這兩種方法對(duì)FVC2000指紋庫(kù)中的DB1和DB2里的指紋進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文提出的小波變換加Gabor濾波的方法明顯地提高了識(shí)別的速度，同時(shí)還提高