基于分类特征的指纹识别系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 生物特征识别技术由于信息时代的到来蓬勃发展，已经在个人身份认证领域 取得一定的研究、应用成果。指纹识别技术凭借其易采集、识别稳定以及成本低 等特点，成为生物特征识别技术行业中占比最高的身份认证技术。 由于人口基数庞大，指纹识别技术的研究逐步转向基于大容量指纹库的指纹 自动识别，为了对待识别指纹找到与之相匹配的指纹模板，指纹库需要建立有效 的索引，否则将会在数据库进行全表扫描，时间代价较大，不满足人们对高效系 统的要求 。因此，本文以指纹识别系统中的分类方法为主要研究方 向，研究并实 现指纹三级分类算法与基于分类特征的指纹识别系统，将整个指纹库缩小为与待 识别指纹相似 的同源指纹集。本文的主要研究成果如下： (1) 在指纹图像预处理阶段，研究并实现了一套指纹质量评估方法，剔除低 质量指纹并提示用户重新采集，评估方法采用了图像有效面积 比、有效区灰度对 比度 以及有效区形心偏移量等特征。 (2) 在指纹分类方面，一方面研究了指纹三级分类方法，首先根据提取的奇 异点的数量与位置确定指纹纹形，对指纹进行粗分类，其次根据奇异点间脊线数 目进行二级分类，最后依据脊线平均周期分类，依此三种特征数据构建带有索引 的大容量指纹数据库；另一方面针对奇异点间脊线数 目与脊线平均周期估算不准 确的情况，研究实现了数据库索引方法，在同源指纹集匹配失败时，增加搜索半 径，经过大量实验得出搜索半径上限，降低系统搜索时间与拒识率 。 基于现有的算法结合 以上两方面的研究内容，实现一套面 向研究生招生考试 的基于分类特征的指纹自动识别系统，经过实验数据验证表明，质量评估方法和 分类算法能降低系统拒识率，提高系统的效率 。 关键词 ：质量评估，指纹分类，指纹自动识别系统 I 目录 目录 1 绪论 1 1.1 研究背景与研究的目的意义 1 1.2 指纹自动识别系统 1 1.2.1 研究历史与现状 2 1.2.2 应用前景 3 1.3 研究目标与研究技术路线 3 1.3.1 研究目标 3 1.3.2 研究技术路线 4 1.4 本文的内容安排 5 2 指纹自动识别系统构成介绍 6 2.1 指纹图像采集 6 2.2 指纹基本特征 7 2.2.1 全局特征 7 2.2.2 局部特征 9 2.2.3 细微特征 9 2.3 指纹预处理 10 2.4 指纹特征提取 10 2.5 指纹分类 11 2.6 指纹匹配 11 2.7 本章小结 12 3 指纹的预处理与特征提取 13 3.1 方向场与频率场 13 3.1.1 方向场计算 13 3.1.2 频率场计算 15 3.2 指纹图像分割 16 3.3 指纹图像质量评估 17 3.3.1 评估方法 17 3.3.2 实验结果分析 19 3.4 指纹图像的二值化与细化 20 3.4.1 二值化 20 3.4.2 细化 21 3.5 指纹奇异点的定位与提取 22 3.5.1 奇异点定位 23 IV