基于图像质量评价的指纹指静脉采集一体化装置研究

摘要

随着信息安全需求的日益增长，基于指纹和指静脉的生物识别技术得到越来越多的研究。为了给指纹指静脉双模态生物识别提供高效快捷的图像采集方案和高质量的指纹指静脉图像，本文设计了单摄像头双光路的指纹指静脉一体化采集的装置，同时利用指纹指静脉图像质量评价算法，对所采集的图像进行了指纹指静脉分割和多维度的图像质量评价。
　　本文首先介绍了指纹指静脉采集装置的研究现状，并分别从指纹和指静脉采集的方案出发，阐述了所采用的单CMOS双光路的一体化采集系统。在指静脉图像的采集上，采用单侧光源+反射镜的方案，并通过Tracepro光学软件和Solidworks三维建模软件的仿真，对LED阵列光源进行结构优化，以提高指静脉受光面的光照均匀性;在指纹图像采集上，采用传统光学式采集方案，利用背光源与光学棱镜将指纹的脊谷信息传递至成像单元中;在最终的一体化采集装置的设计上，采用单CMOS双光路的方案，实现对指纹和指静脉图像的同时采集。最后，本文将所设计的装置进行加工，并将系统所需的元器件进行组装调试，最终的装置大小为50mm*70mm*91.5mm，其高度与一张二代身份证的长度近似。
　　另外，为了评价本装置输出的指纹指静脉图像，本文通过设计指纹指静脉图像评价算法，对本装置采集到的指纹指静脉图像进行指纹指静脉图像分割和图像质量评价。结合采集时容易出现的图像问题，本文从图像偏移、有效面积、对比度、模糊度以及信息熵五个角度对指静脉图像进行量化评价;而对指纹而言，本文从图像偏移、有效面积、模糊度、干燥度以及湿度五个角度对指纹图像进行客观评价。最后，经过对典型图像的质量评价实验，验证了本文所设计的客观图像质量评价方法基本与图像主观评价相符合，具有较好的适用性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 生物识别技术概述

1．2．1 生物识别技术的历史和发展

1．2．2 典型的生物识别技术

1．2．3 生物识别技术的应用

1．3 课题研究现状

1．3．1 单模态指纹特征的采集

1．3．2 单模态指静脉特征的采集

1．3．3 基于指纹指静脉的双模态特征的采集

1．4 本论文主要工作

2 指静脉采集系统

2．1 指静脉采集原理

2．2 本文采用的指静脉采集结构

2．3 光源LED阵列的仿真实验

2．3．1 Tracepro的仿真特点

2．3．2 单个LED的Tracepro仿真

2．3．3 采集系统的LED阵列的仿真

3 指纹采集系统

3．1 指纹采集的原理

3．2 本文采用的指纹采集结构

4 指纹指静脉一体化采集装置设计

4．1 整体结构

4．2 指纹采集模块

4．3 指静脉采集模块

4．4 图像获取模块

4．5 图像采集实验

5 指纹指静脉图像的质量评价

5．1 图像质量评价概述

5．2 指纹指静脉图像分割

5．3 指静脉图像的质量评价方法

5．3．1 位置偏移质量分数

5．3．2 有效面积质量分数

5．3．3 对比度质量分数

5．3．4 模糊度质量分数

5．3．5 信息熵质量分数

5．3．6 总体评价分数

5．4 指纹图像的质量评价方法

5．4．1 位置偏移质量分数

5．4．2 有效面积质量分数

5．4．3 模糊度质量分数

5．4．4 干燥度质量分数

5．4．5 湿度质量分数

5．4．6 总体评价分数

5．5 指纹和指静脉图像的质量评价实验

5．5．1 指静脉图像的质量评价实验

5．5．2 指纹图像的质量评价实验

6 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 未来工作展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果