3D非接触式指纹识别系统

论文摘要

生物特征识别技术是利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。由于其唯一性和有效性等特点,生物特征识别技术已得到越来越广泛的重视和应用。在生物特征识别领域,当前应用最广泛的是指纹识别。指纹特征具有极好的唯一性和不变性特点,因此历来在法政和认证领域有广泛的应用。随着计算机技术的发展,借助计算机的自动指纹认证系统(Automated Fingerprint Identification System,AFIS)也在研究中不断日趋成熟。自动指纹认证系统一般使用接触式传感器,例如光学或电容式传感器采集指纹图像,这样的采集方法采集的指纹图像容易受到环境的影响,所以图像质量较差。常用的基于细节点匹配的指纹识别算法,即记录指纹脊线的终点和分叉点用于匹配的识别算法对指纹图像质量非常敏感,因此指纹图像质量成为限制指纹识别系统性能的瓶颈之一。为了从根本上提升指纹图像的质量,我们设计使用了基于非接触式的指纹采集设备采集指纹图像,并对每个手指采集多角度的3D图像,即3D非接触式指纹采集。这一采集方法使用指纹脊线的阴影区分指纹的脊线和谷线。这一采集方式大大提升了指纹图像的质量,相比接触式指纹采集设备有很多优点。新的采集设备使用全然不同的图像成像原理,其指纹图像的效果也和接触式采集的指纹图像不同。因此我们设计了针对非接触式采集的指纹识别算法。在基于细节点的指纹识别算法的基础上,新算法改进了指纹图像分割算法,引入了基于脊线结构分析的细节点去伪算法,并在匹配环节采用新的基于局部描述符的细节点匹配算法。实验表明,基于3D非接触式指纹采集设备及其算法可以有效构建生物特征识别的应用。因为指纹图像质量和识别算法的提升,这样的指纹识别系统有效地提高了指纹识别的准确性和可靠性,具有很好的研究价值和应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 生物特征识别技术
• 1.2 自动指纹识别
• 1.2.1 自动指纹识别的研究现状.
• 1.2.2 自动指纹识别的主要工作.
• 1.2.3 当前指纹识别系统存在的困难和问题.
• 1.3 非接触式的3D 指纹识别系统
• 1.4 本文的主要工作和结构安排.
• 第2章 3D 非接触式指纹采集设备设计
• 2.1 成像原理
• 2.1.1 接触式采集成像原理概述.
• 2.1.2 非接触式采集成像原理.
• 2.1.3 非接触式采集的光源
• 2.2 采集设备
• 第3章 指纹特征提取算法设计
• 3.1 算法流程
• 3.2 前处理
• 3.2.1 方向图计算
• 3.2.2 频率图计算
• 3.2.3 图像分割
• 3.2.4 图像增强
• 3.2.5 二值化和细化
• 3.3 后处理
• 3.3.1 细节点提取
• 3.3.2 脊线提取
• 3.3.3 去除伪细节点
• 3.3.4 细节点分类
• 第4章 指纹匹配算法设计
• 4.1 基于细节点的指纹匹配算法概述.
• 4.2 基于局部描述符的细节点相似度算法.
• 4.3 指纹图像对准
• 4.4 匹配分数计算
• 第5章 系统结构和结果分析
• 5.1 系统流程
• 5.2 在线指纹认证系统
• 5.3 实验结果
• 5.3.1 测试样本集
• 5.3.2 计算时间
• 5.3.3 识别率
• 结论
• 参考文献
• 致谢