面向科普展品登录系统的指纹识别技术的研究与开发

摘要

由于指纹所具有的唯一性和不变性，以及指纹识别技术具有很高的可行性和实用性，使其在安全领域得到了广泛的应用，尽管已有多种成型产品，但因为许多核心技术尚未彻底突破，且随着社会对指纹识别的迫切需要，以及指纹识别技术在实际应用和测试中表现出的许多不足，有必要进一步深入研究指纹识别领域的各种关键技术，以提高指纹识别的性能和解决实际应用中的问题，从而加速指纹识别技术的普及，扩大其应用范围。
　　 本文将指纹识别技术引入科普领域，设计了基于指纹识别技术的科普展品登陆系统，增加了科普展品的趣味性、交互性，进一步扩大了指纹识别的应用范围。
　　 本文在深入分析和研究指纹识别技术的原理、关键技术、目前存在的问题的基础上，阐述了系统中的常用方法并剖析了算法的优缺点；结合课题背景，设计了基于指纹识别技术科普展品的登陆系统；重点研究了指纹图像预处理、特征提取、指纹图像匹配等关键技术；针对方差法和方向图法分割不彻底的问题，在灰度规格化的基础上，结合指纹图像的灰度特征，提出了基于正态分布模型的指纹图像的分割算法，分割后指纹质量评价表明该算法的有效性；指纹图像增强的好坏直接影响着后面的特征提取和匹配，因此本文对这一部分着重进行了研究，设计两种增强算法，经过实验结果的对比，加博滤波更能有效的突出指纹纹线结构，抑制纹线上及背景中的噪音干扰；在对常用指纹细化算法进行深入研究的基础上，对改进OPTA算法中的搜索部分作了改进，结合快速细化算法和改进的OPTA算法的优点，提出了复合细化的算法，有效解决了细化不彻底问题：特征提取中采用邻域模板法准确提取细节特征点，根据伪特征点的拓扑特性采用纹线跟踪的方法尽可能去除伪特征点；在指纹图像的匹配过程中，本文通过脊线的相似度找到参考特征点对，将已保存模板和输入模板中的全部细节特征点根据各自的参考点转换到极坐标系中，图像校准后进行匹配，采用基于结构信息的细节特征匹配算法。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题背景及研究意义

1.2.1 指纹识别的国内外研究现状

1.2.2 课题工程背景

1.3 指纹识别系统简介

1.3.1 指纹采集

1.3.2 指纹图像预处理

1.3.3 指纹特征提取

1.3.4 指纹特征匹配

1.3.5 验证和辨识

1.3.6 可靠性问题

1.4 自动指纹识别面临的问题

1.5 本文的主要工作及创新占

1.6 本文的结构安排

第2章 基于指纹识别的科普展品登陆系统设计

2.1 系统整体方案设计

2.1.1 系统结构

2.1.2 系统的数据处理模型和机制

2.2 系统的关键技术

2.2.1 指纹识别子系统

2.2.2 网络通信子系统

2.2.3 数据库子系统

2.3 本章小结

第3章 指纹图像预处理方法研究

3.1 指纹图像灰度特征分析

3.2 指纹图像规格化

3.3 指纹图像有效区域分割

3.3.1 指纹分割概述

3.3.2 方差法

3.3.3 方向图法

3.3.4 基于正态分布模型的指纹图像分割方法

3.3.5 指纹图像分割效果评价

3.4 指纹图像的增强

3.4.1 指纹图像增强概述

3.4.2 方向滤波

3.4.3 加博滤波增强

3.5 指纹图像的二值化

3.5.1 局部自适应阈值法

3.5.2 动态阈值法

3.5.3 基于方向图的二值化方法

3.5.4 二值化去噪及实验结果

3.6 指纹图像的细化算法

3.6.1 快速细化算法

3.6.2 数学形态学细化算法

3.6.3 改进的OPTA细化算法

3.6.4 复合细化算法

3.6.5 实验结果

3.7 本章小结

第4章 指纹细节特征提取方法

4.1 指纹细节特征的分析

4.2 指纹细节特征提取算法

4.3 去除伪特征点算法

4.3.1 常见的伪特征

4.3.2 纹线跟踪法去除伪特征占

4.4 获取特征属性

4.5 本章小结

第5章 基于脊线结构信息的指纹特征匹配算法

5.1 指纹匹配算法综述

5.2 校准函数唯一性定理

5.3 限界盒和细节点对应纹线

5.4 指纹图像的校准

5.5 细节特征点匹配

5.6 实验结果

5.7 本章小节

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表和已投稿论文情况