图书馆指纹管理系统中的图像预处理研究

摘要

随着科学技术的不断发展，指纹识别技术已被人们公认为个体生物特征识别的物证之首。2006年9月，由河北建筑工程学院图书馆自主研发的图书馆指纹管理系统全面启用。该系统根据人的指纹具有唯一性和稳定性的特性，将计算机技术、生物识别技术和人工智能技术有机结合起来，在图书馆管理系统中嵌入自动指纹识别系统，实现了读者的无证化管理。图书馆指纹管理系统的应用方便了读者借阅图书，减轻了图书馆工作人员的工作量，提高了工作效率。但是，在实际采集指纹过程中由于相当部分的指纹图像质量低劣，给指纹图像处理增加了难度，直接制约了指纹管理系统的性能发挥。
　　本论文简要介绍了图书馆指纹管理系统，并据此重点针对指纹图像的预处理环节进行了研究。
　　（1）研究了指纹图像分割算法。在分析了基于指纹图像灰度方差的图像分割算法的缺点及不足后提出了改进的指纹图像分割算法。改进的指纹图像分割算法在灰度方差法的基础上利用了指纹图像的纹理特征，即指纹图像被分块之后的每块指纹图像的灰度均值能够将该块指纹图像的像素化分为两类数目均近似相等的像素点集。实验结果表明对低质量的指纹图像分割时达到较好的效果。
　　（2）研究了指纹图像增强算法。在分析了传统的基于Gabor滤波器的指纹图像增强算法不足后对其进行了改进。改进的 Gabor滤波器算法基于局部与宏观相结合的原则,不但利用了指纹图像的局部特性,而且结合了局部四邻区域的关联性。使用了固定的纹线频率，降低了计算指纹频率所花费的时间，提高了效率。
　　（3）研究了指纹图像细化算法。在分析了改进的 OPTA算法的缺点及不足后提出了改进的指纹图像细化算法。改进的指纹细化算法在改进的 OPTA算法的基础上增加了消除模板，同时还增加了修改模板，把改进的 OPTA算法中的缺陷进行了较好的处理，在对指纹图像进行细化处理时能够达到较好的效果。
　　最后，通过图书馆指纹管理系统验证改进的算法，实验结果表明指纹管理系统的识别率有了较大的提高。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 指纹识别的历史及发展现状

1.3 主要研究内容

1.4 全文的结构安排

第2章 图书馆指纹管理系统概述

2.1 图书馆指纹管理系统简介

2.2 图书馆指纹管理系统的技术流程

2.3 图书馆指纹管理系统的功能

2.4 本章小结

第3章 指纹图像分割

3.1 概述

3.2 基于指纹图像灰度方差的图像分割算法

3.3 改进的指纹图像分割算法

3.4 本章小结

第4章 指纹图像增强

4.1 概论

4.2 传统的基于Gabor滤波器的指纹图像增强算法

4.3 改进的Gabor滤波器

4.4 本章小结

第5章 指纹图像细化

5.1 概述

5.2 改进的OPTA算法

5.3 改进的指纹图像细化算法

5.4 本章小结

第6章 图书馆指纹管理系统实验结果

6.1 指纹图像来源

6.2 指纹管理系统评价指标

6.3 实验结果与分析

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢