基于图像内容的指纹识别系统的研究及其DSP实现

摘要

自动指纹识别系统是图像处理技术、模式识别技术与计算机数据库技术的综合应用,它的研究可追溯到上个世纪60年代末,经过近40年的发展,在刑侦领域和某些商业领域已取得了成功的应用,但目前自动指纹识别系统AFIS(Automatic Fingerprint Identification System)仍是模式识别研究的热点之一。本文比较了三种指纹采集技术的优劣,介绍了MBF200指纹传感器的基本功能,并使用研究室自行设计的基于TMS320C6713 DSK MBF200指纹采集装置实现指纹图像的采集。本文在收集和分析大量近年来国内外关于指纹识别算法的学术论文、研究报告的基础上,对指纹预处理和指纹特征提取方法进行了深入的研究,并针对本文所采集到的指纹图像,提出了一整套基于图像内容的指纹识别算法,包括指纹图像的校准、指纹图像的预处理和特征提取。本文通过对指纹中心点的定位实现对指纹图像的校准;对指纹图像所进行的预处理包括:指纹图像的分割、脊线修饰、细化等,最终得到了脊线完整、边缘光滑的指纹图像;特征提取利用马氏距离提取十六维的特征向量,使用欧氏距离度量两个特征向量间的相似程度。在Matlab6.5环境下实验算法并对结果进行了分析,证明本文提出的指纹识别方法是合理的。完成了算法的DSP(Digital Signal Processor)移植,并对代码进行了初步的优化。本文选用了TI公司的C6713 DSK开发板,在集成开发环境CCS(Code Composer Studio)下,成功地搭建了自动指纹识别系统。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 生物识别技术

1.2 指纹识别和自动指纹识别系统

1.2.1 指纹识别

1.2.2 自动指纹识别系统

1.2.3 指纹识别系统面临的难点以及发展方向

1.3 本课题概述

2 指纹图像的获取

2.1 指纹传感器

2.1.1 三种指纹传感器的比较

2.1.2 MBF200 指纹传感器

2.2 C6713 DSK 开发板

2.3 指纹采集

3 本文指纹识别算法的理论基础

3.1 指纹图像的特征

3.2 小波分解

3.3 马氏距离

3.4 基于图像内容的识别

4 指纹识别算法设计

4.1 指纹图像的校准

4.1.1 计算指纹图像的中心点

4.1.2 图像裁切

4.2 预处理

4.2.1 二值化

4.2.2 脊线修饰

4.2.3 细化

4.3 特征提取

4.3.1 Haar 小波分解

4.3.2 马氏距离特征向量

4.4 算法评价

4.5 本文算法实验结果及分析

5 自动指纹识别系统的 DSP 实现及其优化

5.1 自动指纹识别系统的DSP 实现

5.2 代码优化

6 论文总结及工作展望

6.1 论文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 A MBF200 内部结构图

附录 B 指纹采集装置实物图

在校期间发表论文