自動指紋認(rèn)證系統(tǒng)算法的研究.pdf

1、隨著整個社會自動化和信息化的發(fā)展，人們對安全可靠的個人身份認(rèn)證技術(shù)有了更高的要求。傳統(tǒng)的個人身份認(rèn)證技術(shù)的局限性及弊端日漸明顯，而生物識別技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢成為了新的身份認(rèn)證技術(shù)的發(fā)展方向，其中的自動指紋識別技術(shù)是目前的研究熱點之一。論文主要對應(yīng)用于“一對一匹配”的指紋認(rèn)證系統(tǒng)的設(shè)計及其關(guān)鍵算法的實現(xiàn)進行了研究。 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)上縮短指紋識別的時間，以滿足實時處理的要求，算法以系

2、統(tǒng)的形式出現(xiàn)。 論文研究了國內(nèi)外指紋識別算法的研究現(xiàn)狀，總結(jié)出兩種占主流地位的指紋識別方法：基于細(xì)節(jié)點的和基于濾波器組的方法，并具體研究了實現(xiàn)這兩種方法的系統(tǒng)的設(shè)計要點，在此基礎(chǔ)上確定了論文的系統(tǒng)設(shè)計方案：結(jié)合小波變換和Gabor濾波進行指紋識別。 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，用這組濾波器對指紋圖像進行濾波，能有效地增強指紋圖像，在此基礎(chǔ)上組成指紋的特征表達(dá)，可以簡化指紋的特征匹配算法，提高識別速度。因此，論文通過理論分析和實驗，選用8個方向不同、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，實驗結(jié)果表明，用它們對指紋圖像進行濾波，明顯地增強了指紋圖像。根據(jù)實驗結(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的取值對濾波結(jié)果的影響。 有關(guān)文獻(xiàn)表明，直接對指紋圖像進行Gabor濾波，濾波時間將占去整個指紋識別算法所用時間的99％，因此減少這一環(huán)節(jié)的運算量成為提高系統(tǒng)識別速度的關(guān)鍵，基于此，論文提出在濾波前加入二維小波變換，來實現(xiàn)對指紋圖像數(shù)據(jù)的壓縮，從而減少濾波的運算量。由于小波變換的本質(zhì)也是對信號進行濾波，因此小波變換的層數(shù)、小波函數(shù)的選擇都會對所在的指紋識別系統(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)特征進行指紋識別，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，對圖像進行一層二維正交小波變換，選變換得到的近似分量來代替原指紋圖像能滿足這一要求，對其進行Gabor濾波，能減少消耗時間，再用實驗研究出小波函數(shù)選擇db9較之選擇其它正交小波能使所設(shè)計的系統(tǒng)在識別準(zhǔn)確度上更優(yōu)，而速度差不多。 論文還研究了指紋識別中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：方向圖的估計。在論文設(shè)計的系統(tǒng)中選擇改進的基于梯度的方法進行方向圖估

6、計，在MATLAB6.1上分別用基于梯度的方法和改進了的該方法進行了指紋方向圖估計的實驗，實驗結(jié)果表明，所選擇的方法對指紋圖像的方向能準(zhǔn)確地估計。 論文在MATLAB6.1上實現(xiàn)了直接用Gabor濾波識別指紋的算法，也實現(xiàn)了用小波變換加Gabor濾波識別指紋的算法，并分別用這兩種方法對FVC2000指紋庫中的DB1和DB2里的指紋進行了實驗，實驗結(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別的速度，同時還提高