新型指纹识别系统的设计

论文摘要

指纹识别是一种重要的人体生物特征识别方法,在信息安全领域内应用广泛,到目前仍然是模式识别的一个热点。本文对首先指纹识别的算法进行了研究和改进,在分析比较各指纹图像增强算法优劣的基础上,给出了一种指纹图像增强的改进方法,通过对指纹图像进行傅里叶变换,根据指纹纹线变化的特殊性,用OTSU法获取指纹纹线(包括奇异点附近)方向信息。采用具有12个方向的滤波器组,其每一个滤波器由径向滤波器与方向滤波器组成。该滤波器组的滤波器系数固定,因此在进行指纹图像增强的同时减少了处理时间。实验结果表明,该方法计算量少,实现时间短,对低质量的指纹图像增强效果显著,有利于实时指纹识别系统的应用。其次在指纹匹配算法的选取上,选取了一种先进的3维特征点匹配算法,这种新方法使得指纹的匹配速度大大加快,接着用这些算法设计完成了一个指纹识别系统。考虑到算法的复杂性和便携式指纹识别系统的要求,从整个算法中分离出快速傅里叶变换,将它单独设计成知识产权核和指纹识别专用芯片,这是改善指纹识别系统处理速度的一种有益的尝试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 指纹识别系统概述
• 1.1.1 指纹识别系统设计意义
• 1.1.2 当前指纹识别应用前景
• 1.2 指纹识别专用指纹芯片
• 1.3 指纹识别芯片的发展
• 1.4 本论文研究工作及其意义
• 1.5 论文结构
• 1.6 本章小结
• 第二章 指纹识别算法设计
• 2.1 指纹识别算法概述
• 2.2 指纹识别系统设计原理
• 2.3 指纹图像增强算法
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 指纹图像增强方法简述
• 2.3.3 指纹图像的频谱分析
• 2.3.4 滤波器方向的OTSU 法确定
• 2.3.5 图像滤波
• 2.3.6 指纹图像增强方法的评估
• 2.3.7 图像增强结果及分析
• 2.3.8 结论
• 2.4 指纹细节特点提取
• 2.4.1 特征提取过程
• 2.4.2 指纹图像二值化
• 2.4.3 二值指纹图像细化
• 2.4.4 特征点的提取
• 2.4.5 伪特征点的剔除
• 2.5 特征匹配算法
• 2.5.1 MCC 匹配算法概述
• 2.5.2 MCC 的建立
• 2.5.3 两个指纹特征点的特征集的比较
• 2.5.4 简化特征集
• 2.6 本章小结
• 第三章 指纹识别系统的设计
• 3.1 指纹识别系统设计框图
• 3.2 指纹图像采集
• 3.3 指纹图像增强
• 3.4 指纹图像二值化、细化
• 3.5 特征点及感兴趣区域的获取
• 3.6 伪特征点的剔除
• 3.7 利用圆柱编码方法进行特征匹配
• 3.8 本章小结
• 第四章 加快指纹识别处理的2D FFT 芯片前端综合
• 4.1 2D FFT 芯片设计的意义
• 4.2 2D FFT IP 核的设计
• 4.2.1 2D FFT 实现的算法原理
• bit_FFT_Core 的设计'>4.2.2 32_bit_FFT_Core 的设计
• 4.2.3 双端口RAM 的设计
• 4.2.4 异步FIFO 的设计
• 1与Control₂ 的设计'>4.2.5 Control₁与Control₂的设计
• 4.2.6 2D FFT 的功能仿真
• 4.3 DESIGN COMPILER对2D FFT 进行时序综合
• 4.3.1 时序综合的目的
• 4.3.2 时序综合的方法
• 4.3.3 Nangate Open CellLibrary 介绍
• 4.3.4 综合结果
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A
• 附录 B