自動指紋認證系統(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證技術有了更高的要求。傳統(tǒng)的個人身份認證技術的局限性及弊端日漸明顯，而生物識別技術以其獨有的優(yōu)勢成為了新的身份認證技術的發(fā)展方向，其中的自動指紋識別技術是目前的研究熱點之一。論文主要對應用于“一對一匹配”的指紋認證系統(tǒng)的設計及其關鍵算法的實現進行了研究。 論文的研究目標是提出一種指紋認證算法，該算法能在保證準確度的基礎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。 論文研究了國內外指紋識別算法的研究現狀，總結出兩種占主流地位的指紋識別方法：基于細節(jié)點的和基于濾波器組的方法，并具體研究了實現這兩種方法的系統(tǒng)的設計要點，在此基礎上確定了論文的系統(tǒng)設計方案：結合小波變換和Gabor濾波進行指紋識別。 由于指紋圖像是方向紋理圖，其結構特征表現為整體上各向異性，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合，可以通過合理的參數選擇，構造出適應指紋結構特征的濾波器組，有關研究表明，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，在此基礎上組成指紋的特征表達，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。根據實驗結果，論文分析了決定G

4、abor濾波器空間掩模的參數δx1和δy1的取值對濾波結果的影響。 有關文獻表明，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)識別速度的關鍵，基于此，論文提出在濾波前加入二維小波變換，來實現對指紋圖像數據的壓縮，從而減少濾波的運算量。由于小波變換的本質也是對信號進行濾波，因此小波變換的層數、小波函數的選擇都會對所在的指紋識別系統(tǒng)的準確度和速度造成影響。論文

5、根據指紋圖像的結構特征進行指紋識別，因此要求壓縮后的圖像數據不能失去這一特征，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選擇db9較之選擇其它正交小波能使所設計的系統(tǒng)在識別準確度上更優(yōu)，而速度差不多。 論文還研究了指紋識別中的一個關鍵環(huán)節(jié)：方向圖的估計。在論文設計的系統(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，實驗結果表明，所選擇的方法對指紋圖像的方向能準確地估計。 論文在MATLAB6.1上實現了直接用Gabor濾波識別指紋的算法，也實現了用小波變換加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