指紋絕對預(yù)對齊方法研究.pdf

1、指紋絕對預(yù)對齊方法是指紋識別領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容，是提升大規(guī)模指紋庫的平均匹配速度的重要手段。近年來，對大規(guī)模指紋庫的自動指紋識別系統(tǒng)的需求越來越大，如何提高系統(tǒng)響應(yīng)速度以滿足實(shí)時(shí)性的應(yīng)用需求成為亟待解決的問題。通過硬件加速在大多數(shù)情況下可滿足需求，但需昂貴的經(jīng)費(fèi)開銷用于硬件升級與維護(hù)；相比之下從算法層面進(jìn)行提速是更經(jīng)濟(jì)有效的手段。為了提高指紋匹配速度，可使用絕對預(yù)對齊方法在每個(gè)指紋圖像中建立一個(gè)統(tǒng)一坐標(biāo)系，這樣就消除了平移和旋轉(zhuǎn)的影響，

2、使任意一對指紋的匹配速度都得到大幅提升。然而建立統(tǒng)一坐標(biāo)系本身花費(fèi)的時(shí)間以及結(jié)果的精度和穩(wěn)定性都尚未達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。為了解決以上問題，本文分別在坐標(biāo)系的原點(diǎn)和方向建立方面提出了一系列提升精度或效率的解決方案。具體工作可概括為以下三方面：
　　(1)提出了一種基于行走的指紋奇異點(diǎn)檢測算法。指紋奇異點(diǎn)是重要的一類參考點(diǎn)，可在大多數(shù)指紋中充當(dāng)絕對預(yù)對齊方法的原點(diǎn)。提出的行走算法基于對零極點(diǎn)模型模擬的奇異點(diǎn)局部方向場的分析以及對真實(shí)指

3、紋方向場的觀察，導(dǎo)出一種稱為行走方向場（WDF，Walking Directional Field)的新型方向場。在該行走方向場上，從任一點(diǎn)出發(fā)，沿著該點(diǎn)的行走方向，可直接走向?qū)?yīng)類型的奇異點(diǎn)。由于成功避免了圖像掃描的過程，因而具有極高的效率，即使運(yùn)行在像素級方向場上也不會明顯增加運(yùn)行時(shí)間。提出的行走算法通過在鄰域內(nèi)重復(fù)行走可判定某些候選奇異點(diǎn)是否是偽奇異點(diǎn)，另外通過對行走方向的角度修正，可以對不同旋轉(zhuǎn)角度的指紋實(shí)現(xiàn)奇異點(diǎn)檢測。在標(biāo)記了

4、真實(shí)奇異點(diǎn)類型和位置的公共指紋庫上進(jìn)行的測試驗(yàn)證了該算法的高效性。
　　(2)提出了一種快速精確的指紋參考點(diǎn)檢測方法。由于拱型指紋中不存在奇異點(diǎn)，故提出適用于所有類型指紋的參考點(diǎn)檢測方法。該方法在基于均值平移方法的基礎(chǔ)上做了兩點(diǎn)改進(jìn)：提高方向場的分辨率和給每個(gè)紋線段法線的交點(diǎn)一個(gè)權(quán)重。改進(jìn)后的方法在檢測精度上得到進(jìn)一步提高，但是耗費(fèi)時(shí)間較長。為了提高效率，我們改進(jìn)行走算法使其更高效地運(yùn)行在分塊方向場上，然后用簡化行走算法快速定位參

5、考點(diǎn)的大致位置。在局部區(qū)域內(nèi)使用增強(qiáng)的均值平移方法提高參考點(diǎn)位置的精確性。通過該結(jié)合策略，新方法同時(shí)獲得了簡化行走算法的高效性和增強(qiáng)均值平移算法的精確性。在兩個(gè)流行指紋庫上的測試結(jié)果表明提出的方法能快速且精確地進(jìn)行參考點(diǎn)的檢測。
　　(3)提出了一種基于平行度與對稱性的指紋參考方向檢測方法。穩(wěn)定地確定參考點(diǎn)后，以參考點(diǎn)為基礎(chǔ)檢測參考方向以建立絕對預(yù)對齊方法的完整坐標(biāo)系。提出的方法將基于平行度方法的全局穩(wěn)定性和基于對稱性方法的局部精