指紋絕對預對齊方法研究.pdf

1、指紋絕對預對齊方法是指紋識別領域重要的研究內(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)響應速度以滿足實時性的應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)費開銷用于硬件升級與維護；相比之下從算法層面進行提速是更經(jīng)濟有效的手段。為了提高指紋匹配速度，可使用絕對預對齊方法在每個指紋圖像中建立一個統(tǒng)一坐標系，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)一坐標系本身花費的時間以及結(jié)果的精度和穩(wěn)定性都尚未達到實際應用的要求。為了解決以上問題，本文分別在坐標系的原點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檢測算法。指紋奇異點是重要的一類參考點，可在大多數(shù)指紋中充當絕對預對齊方法的原點。提出的行走算法基于對零極點模型模擬的奇異點局部方向場的分析以及對真實指

3、紋方向場的觀察，導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，從任一點出發(fā)，沿著該點的行走方向，可直接走向?qū)愋偷钠娈慄c。由于成功避免了圖像掃描的過程，因而具有極高的效率，即使運行在像素級方向場上也不會明顯增加運行時間。提出的行走算法通過在鄰域內(nèi)重復行走可判定某些候選奇異點是否是偽奇異點，另外通過對行走方向的角度修正，可以對不同旋轉(zhuǎn)角度的指紋實現(xiàn)奇異點檢測。在標記了

4、真實奇異點類型和位置的公共指紋庫上進行的測試驗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檢測方法。由于拱型指紋中不存在奇異點，故提出適用于所有類型指紋的參考點檢測方法。該方法在基于均值平移方法的基礎上做了兩點改進：提高方向場的分辨率和給每個紋線段法線的交點一個權(quán)重。改進后的方法在檢測精度上得到進一步提高，但是耗費時間較長。為了提高效率，我們改進行走算法使其更高效地運行在分塊方向場上，然后用簡化行走算法快速定位參

5、考點的大致位置。在局部區(qū)域內(nèi)使用增強的均值平移方法提高參考點位置的精確性。通過該結(jié)合策略，新方法同時獲得了簡化行走算法的高效性和增強均值平移算法的精確性。在兩個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行參考點的檢測。
　　(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)定地確定參考點后，以參考點為基礎檢測參考方向以建立絕對預對齊方法的完整坐標系。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