基于手指静脉特征的识别技术研究

论文摘要

随着信息化时代的到来,信息的安全性与保密性引起了人们普遍的高度重视。目前,指纹识别技术相对于虹膜、人脸等识别技术来说,是生物特征识别技术中比较成熟的一种身份认证技术,已经在安检、门禁、考试等很多方面得到了很好的应用。但由于指纹存在于皮肤的表面,使其有一些不可避免的缺点,如手指过湿、过干或出现手指脱皮等损伤时,或者手指有污物等都会影响识别效果。而手指静脉识别技术能完全克服上面的诸多缺点,使得身份认证更加方便快捷。本文就手指静脉识别技术展开,全文共分为4个部分:首先,从分析手指静脉成像的基本原理出发,通过对比不同的光源器件、成像设备及滤光片等辅助设备,选择出了符合实验要求的器件,并制作出了采集装置。经测试,采集到的图像是符合实验要求的。其次,对采集到的图像进行预处理,为后续的提取特征做准备。文中对图像先进行灰度化处理,从而减少了数据的处理量。为了去除手指轮廓及轮廓外的影响,采用迭代阈值的图像阈值化方法来提取手指区域并标记出手指的轮廓。在进行图像分割前,对图像进行了组合滤波的处理,使图像分割出来的血管模型更为精确。分割后的图像含有点块状的噪声,通过计算连通域的面积,来去除小于一定阈值的噪声区域。最后,将手指静脉图像的高度进行标准化,从而得到有统一尺度的样本图像。再次,实现了基于矩特征、基于小波矩、基于融合小波矩和K-L变换及FDA识别方法共三种方案。针对不同手指样本的长度不相同,文中给出一种定间隔抽取相同大小的图像子块的方案。三种识别方法都是在这种抽取的图像子块的基础上提取特征的。文中给出的融合小波矩和K-L变换及FDA的识别方法,在识别速度和识别率上都取得了很好的效果。最后,在采集的静脉库的基础上,分别验证了基于特征矩的算法、基于小波基的算法及基于融合小波矩和K-L变换及FDA的算法,并对识别结果做了相应的分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外静脉识别的研究现状
• 1.2.1 生物特征识别技术的研究现状
• 1.2.2 静脉识别的研究发展现状
• 1.3 手指静脉识别系统的总体规划
• 1.4 本文主要完成的任务
• 第2章 手指静脉图像的采集
• 2.1 手指静脉成像的原理
• 2.2 光源的选择
• 2.3 摄像装置及辅助器件的选择
• 2.3.1 图像传感器的选择
• 2.3.2 滤光片的选择
• 2.4 图像的采集
• 2.5 本章小结
• 第3章 静脉图像的图像处理方法
• 3.1 图像的灰度化
• 3.2 手指区域的提取
• 3.3 静脉图像的增强
• 3.3.1 图像的滤波
• 3.4 静脉图像的分割
• 3.4.1 图像分割的概述
• 3.4.2 分割算法的评价
• 3.4.3 静脉图像的提取算法
• 3.5 静脉图像分割后的去噪处理
• 3.6 手指静脉区域的切割
• 3.7 本章小结
• 第4章 静脉特征的提取与匹配识别
• 4.1 模式识别方法
• 4.1.1 模式识别的概念
• 4.1.2 特征的选择与提取
• 4.1.3 模式分类器的设计
• 4.2 矩特征的提取与识别
• 4.2.1 图像的矩特征
• 4.2.2 分块的矩特征的提取
• 4.2.3 识别与匹配过程
• 4.3 小波分析的特征提取与识别
• 4.3.1 小波分析的概念
• 4.3.2 小波变换的基础
• 4.3.3 MRA与 Mallat算法
• 4.3.4 小波矩的构造
• 4.3.5 小波矩的静脉识别算法的实现
• 4.4 融合小波矩和 K-L变换的特征提取与识别
• 4.4.1 K-L变换的简介
• 4.4.2 K-L变换的基本原理
• 4.4.3 K-L转换矩阵的算法
• 4.4.4 特征提取
• 4.4.5 识别与匹配过程
• 4.5 融合小波矩和 K-L变换及 FDA的识别匹配
• 4.5.1 FDA的简介
• 4.5.2 FDA的分类
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验结果讨论与分析
• 5.1 基于矩特征的实验结果与分析
• 5.2 基于小波分析的实验结果与分析
• 5.3 基于融合小波矩和 K-L变换及 FDA的实验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢