离焦掌纹图像清晰度评估与识别技术研究

摘要

随着互联网和智能家居时代的到来，人们对身份认证方式有了更大期待，生物特征识别技术由于其易用性、安全性，越发受到人们青睐。掌纹识别具有识别率高、用户接受程度高、难以仿制等特点，在未来拥有较大的发展空间。传统的掌纹识别采用接触式掌纹采集方式，存在着不卫生、操作不灵活等用户体验不佳的问题，用非接触式采集方式代替传统接触式方式可以有效弥补上述不足。非接触式采集方式的环境因素与用户行为具有不确定性，导致采集到的掌纹会因离焦、光照、手掌平移、旋转、倾斜、畸变等因素使系统识别率降低，本课题针对离焦掌纹图像识别率降低的问题，设计了根据掌纹清晰度采取相应图像处理方法的策略，并开展了相关实验研究。
　　本研究主要内容包括：⑴针对掌纹离焦程度的计算，提出了一种通过图像清晰度进行评估的方法。对光学离焦的原因、成像视觉效果进行分析，结合掌纹图像的纹理特性，提出了基于边缘锐度值的掌纹图像清晰度评估方法。通过实验验证，该方法对掌纹离焦程度具有较好的单调性、敏感性和内容无关性等。⑵根据掌纹图像在各清晰度区间的识别率情况，分段对图像采用相应方法处理。通过对离焦掌纹计算清晰度与匹配分数分析，得到了掌纹清晰度与系统识别率的相关关系，在“清晰度-识别率”曲线中，掌纹图像识别率随着清晰度的增大呈现先升高后降低的趋势，根据掌纹清晰度由大到小依次采取添加模糊后识别、直接识别、离焦识别、舍弃的方法。经过实验验证，整体的识别率得到提升。⑶针对清晰度高于最优区间的图像，提出了为图像添加高斯模糊的方法。根据掌纹清晰度与识别率相关关系，经过一定程度高斯离焦退化的掌纹图像拥有比原图像更高的识别率，对这一部分图像添加设计对比实验并找到了最优的高斯模糊方法。经过实验验证，这部分图像的识别率得到提升。⑷针对清晰度略低于最优清晰度区间的图像，提出了提取离焦掌纹稳定位进行识别的方法。分析类内离焦掌纹序列，得到稳定位模板，登录图像通过稳定位模板提取稳定特征进行匹配识别。对比了经典的Gabor全码识别方法、图像分解提取稳定层的方法，该方法得到最优的识别精度。

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外在离焦掌纹识别领域的研究现状

1.3 离焦掌纹识别中存在的问题

1.4 本文的主要研究内容及结构

第2章 掌纹识别系统概述

2.1 引言

2.2 图像采集及掌纹数据库

2.3 掌纹图像预处理算法

2.4 掌纹图像特征提取和匹配

2.5 掌纹识别性能指标

2.6 本章小结

第3章 离焦掌纹图像清晰度评估

3.1 引言

3.2 掌纹图像离焦成因

3.3 掌纹图像清晰度评估方法

3.4 图像离焦对掌纹识别的影响

3.5 本章小结

第4章 离焦掌纹图像复原与识别

4.1 引言

4.2 离焦掌纹复原算法

4.3 离焦掌纹模糊识别

4.4 基于稳定特征的离焦掌纹特征提取

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢