指纹采集系统及图像预处理研究

论文摘要

现代科学技术的发展使得生物技术的应用成为可能,指纹识别技术是新近发展起来的一项高新技术。指纹识别是利用人体指纹的唯一性及其不变性等生理特征,将指纹图像进行采集并根据其特征进行应用的一种技术。本文首先介绍了指纹识别技术的发展概况和自动指纹识别系统(AFIS),主要阐述了与自动指纹识别系统相关的技术发展状况,各种类型的指纹采集传感器、指纹识别算法、自动识别系统的应用等。指纹数据采集是指纹技术中很重要的环节,因此设计一种性能好、传输速度高、方便易用的数据采集系统就变得非常重要了。本论文深入地探讨了一种指纹数据采集系统的设计,对指纹采集部分中的每一部分的原理进行了详细而彻底的解释。针对本课题使用的电容式指纹传感器MBF200,详细介绍了它的性能以及它的开发应用,利用MBF200提供的USB总线接口,设计了指纹采集模块,并完成了硬件电路的设计、制作和调试工作。最后,利用指纹图像自身的特点,对基于方向图的滤波器设计和指纹图像预处理进行了研究,详细给出了方向图的计算和方向滤波器的设计。本文深入地研究分析一种具有USB接口指纹数据采集系统的设计方法,为更高性能的采集设备的设计奠定了基础。对于将要进行具有USB接口的数据采集的设计人员来说,具有一定的参考价值。论文主要完成了以下几方面的工作:①研究系统的整体设计方案;②完成了硬件电路的设计、制作和调试工作;③完成了MBF200的USB驱动程序设计及部分调试工作;④研究了指纹图像的预处理及方向图的滤波器设计;⑤分析并实现了指纹图像的平滑处理;⑥详细给出方向图计算方法及方向滤波器设计并使之实现;⑦分析并实现了指纹灰质图的二值化处理。以上各项工作进展基本顺利,初步完成了上述工作,基本上达到了设计要求,为以后的嵌入式指纹识别模块的研究打下了基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.1.1 指纹识别技术概述
• 1.1.2 课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 指纹识别技术的发展
• 1.2.2 自动指纹识别系统
• 1.2.3 指纹采集设备
• 1.2.4 指纹处理算法
• 1.2.5 自动指纹识别系统应用
• 1.3 论文的主要内容
• 2 指纹采集硬件电路设计
• 2.1 指纹传感器MBF200 性能
• 2.2 MBF200 的结构
• 2.2.1 MBF200 的主要功能寄存器
• 2.2.2 MBF200 的接口模式
• 2.3 MBF200 的工作原理
• 2.4 系统硬件电路设计
• 2.4.1 系统设计概述
• 2.4.2 系统USB 接口电路设计
• 2.4.3 USB 连接控制单元设计
• 3 系统软件设计
• 3.1 USB 驱动程序模型
• 3.1.1 Windows 对USB 的支持
• 3.1.2 UBS 驱动程序结构
• 3.1.3 USB 驱动程序接口
• 3.2 采集器驱动程序设计
• 3.2.1 驱动程序设计
• 3.2.2 固件程序设计
• 3.2.3 应用程序接口设计
• 3.3 实验结果
• 4 指纹图像数据的预处理
• 4.1 图像预滤波处理
• 4.1.1 图像规格化处理
• 4.1.2 基于图像灰度特性的分割处理
• 4.1.3 图像的平滑处理
• 4.2 基于方向图的动态阈值二值化方法
• 4.2.1 方向图计算
• 4.2.2 方向图滤波
• 4.2.3 固定阈值法与动态阈值法
• 4.3 实验结果
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录