基于ARM平台的手掌静脉和掌纹识别系统软件设计

摘要

近年来，人们对个人信息安全越来越重视，传统的身份认证方式识别能力低、防伪能力弱，已无法满足人们的需要。生物特征识别利用生理特征或行为特征进行识别，具有更强的防伪性，从而在一定程度上解决了传统身份认证中所出现的问题，并逐渐成为目前身份认证的主要实现手段。手掌静脉和掌纹识别系统也因此在生活中得到了广泛的应用。
　　论文分析了图像融合、特征提取以及匹配识别等方面的理论知识，并介绍了嵌入式方面的相关技术。实现了手掌静脉和掌纹识别算法，并将其移植到ARM平台，还设计了图形用户界面以方便用户使用。最后对软件系统的功能和识别算法进行测试并对测试结果进行分析。论文的主要工作和研究成果归纳如下:
　　(1)手掌静脉和掌纹识别算法实现:首先给出手掌静脉和掌纹识别算法的总体框架。然后针对嵌入式平台计算能力弱、存储空间小的特点，使用一种基于二维离散小波变换的图像融合算法对手掌静脉和掌纹图像进行融合，将得到的低频近似子图像作为样本，并使用散射卷积网络进行特征提取。针对特征向量维数较高、含有大量冗余数据等问题，使用PCA(Principal Component Analysis)算法对特征向量进行降维，并使用SVM(Support Vector Machine)分类器进行匹配识别。
　　(2)手掌静脉和掌纹识别系统软件实现:首先给出识别系统软件总体框架。然后搭建嵌入式软件平台，包括Linux系统移植、Python移植、相关算法库移植等。为方便用户使用，采用Qt设计图形用户界面，并使用SQLite数据库存储用户相关数据。最后，将识别系统软件移植到ARM平台。
　　(3)软件功能和识别算法测试及结果分析:测试了识别系统软件的基本功能，并从识别率、识别速度和可重复性等方面对识别算法进行测试，还对实验结果进行了分析。
　　本文实现了基于ARM平台的手掌静脉和掌纹识别系统软件，配合图像界面能够实现用户注册和身份识别等功能，有助于帮助人们应对日趋严峻的信息安全问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 生物识别技术研究现状

1．2．2 手掌静脉和掌纹识别研究现状

1．2．3 手掌静脉和掌纹融合识别研究现状

1．3 论文组织结构

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 论文章节安排

第2章 手掌静脉和掌纹识别系统相关原理与技术

2．1 手掌静脉和掌纹识别的基本过程

2．2 手掌静脉和掌纹识别相关原理与技术

2．2．1 图像融合

2．2．2 特征提取

2．2．3 匹配识别

2．2．4 Python及相关算法库

2．3 嵌入式相关原理与技术

2．3．1 交叉编译环境

2．3．2 Bootloader

2．3．3 Linux内核

2．3．4 文件系统和设备驱动

2．3．5 SQLite数据库

2．3．6 Qt图形用户界面库

2．4 识别系统硬件平台介绍

2．4．1 手掌静脉采集装置

2．4．2 识别系统处理平台

2．5 本章小结

第3章 手掌静脉和掌纹识别算法实现

3．1 手掌静脉和掌纹识别算法总体框架

3．2 基于小波变换的图像层融合算法

3．3 基于散射卷积网络的特征提取

3．3．1 小渡变换模

3．3．2 散身寸算子

3．3．3 散射卷积网络

3．3．4 散射卷积网络中的滤波器

3．3．5 样本图像的散射卷积变换

3．3．6 散射卷积网络特征提取算法

3．4 基于PCA的特征提取

3．5基于SVM的匹配识别方法

3．5．1 一对一法

3．5．2 一对其余法

3．5．3 两种SVM分类器的对比

3．6 基于低频近似子图像的识别

3．6．1 低频近似子图像

3．6．2 低频近似子图像识别测试

3．7 本章小结

第4章 手掌静脉和掌纹识别系统软件实现

4．1 手掌静脉和掌纹识别系统软件总体框架

4．2 嵌入式软件平台搭建

4．2．1 U-Boot移植

4．2．2 Linux内核移植

4．2．3 根文件系统移植

4．2．4 网卡驱动移植

4．3 SQLite数据存储程序设计

4．3．1 SQLite数据库移植

4．3．2 数据存储程序设计

4．4 手掌静脉和掌纹识别算法移植

4．4．1 Python移植

4．4．2 相关算法库移植

4．4．3 识别算法程序移植

4．5 识别系统图形用户界面设计

4．5．1 tslib移植

4．5．2 Qt移植

4．5．3 图形用户界面程序设计

4．6 本章小结

第5章 手掌静脉和掌纹识别系统软件测试

5．1 识别系统软件功能测试

5．2 识别算法测试及结果分析

5．2．1 识别率和识别速度测试

5．2．2 可重复性测试

5．3 本章小结

第6章 总结和展望

6．1 研究工作总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果