基于小波變換的指紋圖像壓縮算法研究.pdf

1、隨著指紋識別技術(shù)在安全領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，指紋圖像的數(shù)據(jù)量近些年呈現(xiàn)爆炸式的增長。在我國，目前公安部正在進行第三代身份證的招標工作，第三代身份證中需要保存身份證持有人的十指指紋圖像。對于一個擁有13億多人口的大國，身份證指紋采集會獲得海量的指紋圖像。如此龐大的數(shù)據(jù)量給指紋信息的存儲和傳輸帶來了巨大成本。因此對指紋圖像的壓縮不僅具有研究意義，同時還具有很大的經(jīng)濟價值。
　　美國聯(lián)邦調(diào)查局在1993年提出的小波標量量化(WSQ)算法，經(jīng)過

2、多年的發(fā)展，該算法已經(jīng)成為指紋圖像壓縮領(lǐng)域的標準算法，但是國內(nèi)目前還沒有機構(gòu)或公司實現(xiàn)該算法。為了與國際標準的指紋壓縮算法接軌，同時解決下一代身份證中指紋圖像存儲的問題，本課題對小波標量量化(WSQ)算法進行了研究，實現(xiàn)了該算法，并獲得了美國聯(lián)邦調(diào)查局(FBI)頒發(fā)的算法認證證書。同時，在標準WSQ算法的基礎(chǔ)上，本文提出了基于提升小波的快速WSQ算法，該算法在保證圖像質(zhì)量的情況下，提高了WSQ算法的編碼效率。下面就本論文的具體內(nèi)容進行概

3、要說明。
　　第一部分，詳細的介紹了課題研究的背景和意義，闡述了圖像壓縮理論的研究現(xiàn)狀;介紹了課題研究的主要內(nèi)容和成果并提出了本文的組織結(jié)構(gòu)。介紹了小波變換的基本概念，并闡述多分辨率濾波器組的原理和性質(zhì);詳細介紹了Mallat算法的基本原理和應(yīng)用。
　　第二部分，按照標準WSQ算法的實現(xiàn)過程，詳細介紹了WSQ算法中圖像歸一化、信號的對稱延拓、指紋圖像小波FBI樹的分解、小波系數(shù)的量化、量化索引值的熵編碼等過程基本原理和具體的

4、實現(xiàn)方法。同時，在VC++6.0平臺上編寫程序，實現(xiàn)標準WSQ算法，該標準WSQ算法程序現(xiàn)已通過FBI認證，并獲得FBI頒發(fā)的算法認證證書，證書參見附錄。該標準WSQ算法程序是國內(nèi)第一家實現(xiàn)并獲得認證的算法程序。
　　第三部分，首先介紹了提升小波的基本原理，推導出DB97小波的提升格式。其次，提出了基于DB97提升小波的快速WSQ算法，并詳細闡述了該快速算法的實現(xiàn)過程。實驗研究發(fā)現(xiàn)，該快速WSQ算法相對于標準WSQ算法，執(zhí)行時間減

5、小了。其中，編碼時間方面，快速WSQ算法比標準WSQ算法提高了21％左右;解碼時間方面，快速WSQ算法比標準WSQ算法提高了27％左右。
　　第四部分，介紹了實現(xiàn)該算法的軟硬件平臺，詳細說明了標準WSQ算法一致性測試和性能測試的實驗意義和方案，分析實驗數(shù)據(jù)可以得到使用標準WSQ算法壓縮圖像時，既滿足壓縮比要求又滿足圖像質(zhì)量以及指紋識別系統(tǒng)要求的比特率區(qū)間為:[0.6，2.25]。此外本部分還說明快速WSQ算法的性能測試實驗數(shù)據(jù)和實