独立分量分析技术在指纹提取中的应用

摘要

时至今日,计算机技术在指纹鉴定中的应用更加广泛,数字指纹鉴定已成为指纹鉴定技术进一步发展的方向之一。目前在指纹鉴定中,我们常利用扫描仪将被检指纹扫描到电脑上,然后再利用图像处理软件PHOTOSHOP对指纹的特征放大进行观察、分析和比对。这一方法虽然简便,但与指纹的数字提取相比显得不专业。因为在利用扫描仪进行提取指纹所形成的图像中,会出现各种干扰因素,并且在刑事案件现场提取的痕迹,如指印,因其留痕客体(如床单、书报、衣物、血迹、桌櫈等物品)大多背景复杂,花色杂乱、色泽不一,这些显现提取的有干扰背景的指印,再用扫描仪提取之后,便成为了混合指纹图像,指纹的特征点甚至是纹线都被遮盖,从而给指纹分析鉴定工作带来很大的困难。所以对数字指纹鉴定的研究尤为重要,它不仅可以将痕迹,尤其是指印与留痕客体有效分离,剔除留痕客体的干扰,得到清晰可靠的指印图像,不仅提高了鉴定效率,而且还能及时为案件的侦破提供依据。
　　在图像分析处理领域中,独立分量分析也慢慢地显示出广阔的发展前景。作为一种新的信号处理方法,独立分量分析算法在图像理解尤其是图像分离方面表现出优良的潜质。由于图像信号的基本特点与像素之间的的高阶的统计特点具有类似的性质,因此在理论上,图像处理可以利用独立分量分析技术得以实现。
　　在指纹鉴定中,我们可以把留痕客体和指纹看成多个源信号的混合,因为独立分量分析在进行信道均衡时既不需要天线阵响应的先验知识,也不需要任何训练信号,甚至在很恶劣的多途衰减环境中,这些算法通常还是很稳健的。所以可以把我们所需要的指纹恢复出来。将独立分量分析技术应用于指纹鉴定,可以帮助提高指纹鉴定的效率,从而使指纹更好地为侦查破案服务,为诉讼提供有力的证据。
　　本文从四个部分来探究独立分量分析技术是如何应用于指纹提取。
　　第一部分是相关概念的梳理。从介绍数字图像处理为基础的数字指纹技术的概念入手,引入了独立分量分析技术。
　　第二部分阐述了独立分量分析的概念和模型,通过所依赖的基础方法来介绍它的前景,同时阐述了将独立分量分析应用到指纹提取中的动机,即有三个部分组成,一是指纹鉴定的瓶颈所决定的;二是指纹图像的特性所决定的;三是独立分量分析的优势所决定的。
　　第三部分在第二部分的基础上进行了混合指纹图像的实验,包括实验前的准备,分析实验所依据的仿真实验环境,以及图像的格式选取,接下来介绍了混合指纹图像的预处理,即平滑降噪,为了更好的分析分离的效果,我们将分离分为收敛、均衡、智能增强以及分离这四个部分,通过四个部分的延续实验,可以看出独立分离分析技术是如何将混合指纹图像一步步地分离。

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引言

（一）为什么研究该论题

一、数字指纹技术的概念与背景

（一）数字指纹技术的背景-数字图像处理技术

（二）数字指纹技术的概念

二、独立分量分析的基本理论

（一）独立分量分析的概念

（二）独立分量分析的模型

1.独立分量分析的数学模型

2.独立分量分析的实验模型

（三）独立分量分析技术的依赖的基础方法

1.形态学方法

2.fourier分析和谱分析

3.小波和空间-尺度分析

4.随机建模

（四）独立分量分析技术的前景

（五）为什么要用独立分量分析应用于混合指纹图像的分离

1.指纹鉴定的瓶颈所决定的

2.指纹图像的特性所决定的

3.独立分量分析的优势所决定的

4.技术的可行性所决定的

三、基于独立分量分析的混合指纹图像分离实验及分析

（一）实验前准备

1.混合指纹图像分离实验的仿真实验环境

2.混合指纹图像文件格式的选取

3.混合指纹图像的分辨率的选取

（二）实验论证独立分量分析能否在MATLAB上进行图像分离

（三）基于MATLBA平台的指纹分离的实验

1.混合指纹图像的平滑

2.混合指纹图像的收敛

3.混合指纹图像的均衡

4.混合指纹图像的智能增强

5.混合指纹图像的分离

（四）基于MATLBA平台的混合指纹分离的实验结果分析及展望

参考文献

致谢