基于MMX技术的指纹图像并行处理算法

论文摘要

由于指纹的唯一性和不变性,以及指纹识别技术的实用性和可行性,指纹识别已成为最流行、最方便和最可靠的身份认证方式之一,在当前社会生活的诸多方面得到了广泛应用。随着社会的发展,人们对指纹识别系统的性能也提出了更高的要求,准确、快速的指纹识别系统依然是一个很困难的研究任务。 MMX技术是专门为多媒体和通信应用而开发的,它是对Intel体系结构的最重要的加强。MMX技术增加了57条新指令、8个新的64位数据寄存器和4种新的数据类型,它提供了一种单指令多数据（SIMD）的并行处理机制即在一条指令中并行地处理2个、4个甚至8个数据,这种并行操作可以几倍地提高对数据的处理效率。当在指纹图像处理中转用MMX优化的代码时,能在保持与原有算法处理结果相同的同时,大幅度提高处理速度。 本论文对指纹识别系统中的预处理和特征提取部分做了深入的研究,并提出了若干基于MM技术的并行处理算法: （1） 在求方向图过程中,本文提出了一种基于MMX技术的方向图并行计算算法,该算法先对梯度和方向图公式做合理的变换,然后利用MMX技术进行4-并行的计算。 （2） 在对指纹图像进行动态阈值二值化时,针对原二值化算法运算量大的特点,本文提出了一种改进的动态阈值二值化方法,该算法通过对指纹方向进行量化,减少了大量的重复操作。 （3） 在细化过程中,本文提出了一种基于MMX技术的指纹图像并行细化算法,该算法能够完成一个前景点的4×4邻域与4个模板的并行匹配操作。 （4） 在特征提取方面,本文提出了一种基于MMX技术的计算交叉数和8-邻域纹线点数的并行算法。在后处理过程中,本文利用纹线跟踪的结果,总结出几种典型伪特征结构的特征,进而对其进行识别和滤除,达到滤除伪特征点的目的。 对论文中提到的所有算法,本文均进行了模拟实验。实验结果表明,本文提出的新算法能在保持与原有算法处理结果相同的同时,运算速度得到明显提高。

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 MMX技术简介
• 1.2 生物识别与指纹识别技术简介
• 1.3 指纹识别系统的构成
• 1.4 本文主要研究内容与结构安排
• 2 指纹图像预处理算法及其基于MMX技术的改进
• 2.1 引言
• 2.2 指纹图像的简单分割
• 2.3 块方向图的计算及其基于MMX技术的改进算法
• 2.3.1 块方向图的计算
• 2.3.2 基于MMX技术的块方向图并行计算算法
• 2.3.3 实验结果分析
• 2.4 改进的指纹图像二值化方法
• 2.4.1 固定阈值法与动态阈值法
• 2.4.2 基于方向图的动态阈值二值化
• 2.4.3 改进的基于方向图的动态阈值二值化方法
• 2.4.4 实验结果分析
• 2.5 一种基于MMX技术的指纹图像并行细化算法
• 2.5.1 OPTA细化算法
• 2.5.2 一种适合串行机实现的并行算法
• 2.5.3 基于MMX技术的指纹图像并行细化算法
• 2.5.4 计算复杂性分析
• 2.5.5 实验结果分析
• 3 特征提取、后处理及其改进方法
• 3.1 特征提取算法及其基于MMX技术的改进
• 3.1.1 基于MMX技术的计算交叉数的并行算法
• 3.1.2 基于MMX技术的8-邻域纹线点数并行计算方法
• 3.1.3 实验结果分析
• 3.2 纹线跟踪算法
• 3.3 典型伪特征结构的判别和滤除算法
• 3.4 实验结果分析
• 4 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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