收藏本站
《北京交通大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

单样本条件手部特征识别算法研究

张延强  
【摘要】:生物特征识别是采用人所具有的独特的生理或行为特征进行身份鉴别的技术,是解决社会信息化、网络化发展中安全问题的有效方案之一。在部分实际应用中,如法律实施、智能卡应用、身份证和护照等,每类用户仅有一个生物特征样本用于训练,这将导致系统识别性能下降。如何提高单训练样本条件下的生物特征识别性能已经成为生物特征识别领域的研究热点。多模态生物特征融合是一种解决单训练样本生物识别问题的有效途径。 本文以手部特征为研究对象,以单训练样本为研究前提,研究了单训练样本条件下的掌纹、指横纹、手指特征识别方法,并采用融合的方法有效地提高了单训练样本条件下手部特征识别系统的性能。本文的主要工作和贡献如下: 1.基于子空间分析的掌纹识别研究。分析主成分分析算法(PCA)中各单独主成分的判别性能与对应投影能量的关系,提出一种特征加权的主成分分析方法(FWPCA)。对于单样本掌纹识别,该方法可以采用较少的特征维数得到更佳的识别性能;进一步在FWPCA的基础上增加图像近邻关系矩阵约束,提出一种特征加权的局部保持投影方法(FWLPP),同样取得了识别性能的提升;最后,对PCA的泛化性能进行分析,其本质为特征空间的平移与旋转,当采用大量样本构造特征空间时,对于未知样本可以保持良好的识别性能,有效提高算法的泛化能力。 2.提出一种小波子带融合的单样本掌纹识别方法。小波分解能够在保持掌纹图像能量的基础上,有效地降低图像分辨率,并能去除图像中的噪声。然而,小波高频子带因其对噪声和定位误差比较敏感而不能用于掌纹识别。针对这一问题,提出使用均值滤波方法提高掌纹小波水平和垂直子带中主线等几何特征的鲁棒性,使其可以获得与低频子带相当的识别性能,进一步融合小波子带提高单训练样本条件下掌纹识别系统的性能。 3.对手指特征进行研究。指横纹是一种较新的手部生物特征,因其缺乏一种有效的定位方法,导致子空间、纹理分析等特征提取方法不可用。提出采用手指刚性区域保证手指的旋转不变性,进而采用多尺度水平方向高通滤波增强指横纹特征,提取能量集中区域从而保证指横纹平移不变性,分别提取指横纹PCA特征、Gabor相位特征、Gabor幅度量化特征用于指横纹识别,匹配分数级融合方法进一步提高了单训练样本指横纹识别系统性能。此外,对包含远指横纹、中指横纹、手形等特征的食指、中指、无名指和小拇指进行单训练样本条件下的识别研究,基于PCA、 LPP特征提取算法表明,这四个手指特征都可用于身份识别,为手部特征融合提供了基础和条件。 4.提出一种匹配分数级融合算子评估方法,给出各融合算子判决性能的理论解释。匹配分数级融合算子包括求和、乘积、最大和最小算子,它们是在贝叶斯框架下根据不同假设条件下的理论近似,因其使用简单、无需训练被广泛应用。但在实用过程中,融合算子性能的优劣往往根据实验结果来评价,无法事先估计各算子的性能。提出采用基于概率密度分布的真假两类可分性度量方法评估各融合算子的判决性能。在模态条件独立的前提下,各融合算子的概率密度分布可由单一模态概率密度分布计算出来,根据各融合算子的概率密度分布情况,可以有效评估各融合算子性能,从而实现最优融合算子的自适应选择。 5.提出一种基于层次的单样本手部特征识别方法,通过各层匹配阈值的调节,实现不同层次的识别。第一层,中指与小拇指匹配分数融合。若待测样本匹配分数小于设定阈值,则完成识别;否则进入下面的层次进行识别。第二层,食指与无名指匹配分数融合。第三层,掌纹小波子带匹配分数融合。若前三层都未能完成识别,则进入最后一层,即融合前三层匹配分数进行识别。该方法采用由精到粗的匹配策略,使尽可能多的手部特征样本在第一层就完成识别,保证识别精度的同时提高识别效率。由于各层匹配中设定了相应阈值,该手部特征识别算法可以很容易地扩充到生物认证以及开集生物识别系统,有效拓展算法的应用领域。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔宪庶;;立体模型在北美的研究与应用[J];大连铁道学院学报;1992年03期
2 刘璇,沈晓红,张磊;特征造型研究[J];北京轻工业学院学报;1998年01期
3 胡小平,杨世锡,谭建荣;基于人工神经网络识别的特征自组织技术[J];计算机辅助设计与图形学学报;1999年04期
4 郭捷,朱世和,郑清春;ARX环境下基于MDT API的特征识别技术[J];CAD/CAM与制造业信息化;2002年02期
5 张莹;王兆辉;;面向钣金零件可制造性的特征识别[J];山东大学学报(工学版);2006年02期
6 王远志;江晋剑;张红武;孙立镌;;神经网络在语义特征造型中的应用[J];机械工程师;2006年07期
7 刘金山;廖文和;刘长毅;郭宇;;基于双链遗传算法的复杂特征识别方法研究[J];机械科学与技术;2008年04期
8 谷冰;;基于人脸识别技术的研究[J];硅谷;2008年22期
9 王芳;;简述面像识别技术的原理[J];福建电脑;2006年09期
10 唐亚鸣;楚宜民;李良华;;汽车爆胎压电传感器的设计[J];传感器与微系统;2007年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘延刚;万柏坤;;多运动模式相结合的想象动作电位特征识别[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
2 陈正鸣;;一个面向EDM的规则窄深特征自动识别方法[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
3 丘文烽;;PID参数自整定专家系统[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1999年
4 邢光龙;冯庆国;刘曼芬;杨善德;;高频电磁波测井的灵敏度分析与特征识别[A];2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集[C];2000年
5 卢小芬;;燃烧火焰温度测量法的实验研究[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(上册)[C];2004年
6 易荣庆;李文辉;袁华;王铎;;基于自组织神经网络的特征识别[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
7 柯倩;樊慧津;;圆弧类纹线工具痕迹的特征提取[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
8 陈立岗;梁义;陈建军;郑耀;;保特征的曲面网格重生成方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 苌凝凝;鲁昌华;彭兴邦;张艳;;BP神经网络对驻极体麦克图像特征识别的研究[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
10 孙玉国;刘海江;;发动机CAPP系统零件精度信息自动获取[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王嵘;太原驾考启用脸部特征识别系统[N];人民公安报;2011年
2 孙劲悦;利用信用证交易进行国际诈骗的特征识别[N];国际商报;2004年
3 马蓉于童;克东工商局四道防线保农资[N];齐齐哈尔日报;2008年
4 本报记者 张海燕;四大特征识别“前驱王”[N];中国质量报;2011年
5 北京市西城区园林局 彭博;北方地区细胸金针虫的特征识别与防治方法[N];中国花卉报;2007年
6 采写 朱毅;不应因噎废食[N];政府采购信息报;2008年
7 温跃朱锋 沉东林;农行山东分行营业部 十举措缓解排队问题[N];金融时报;2007年
8 凡晓芝;应对缓慢而低调的网络攻击[N];计算机世界;2006年
9 邵斌;全力推动生物认证技术发展[N];大众科技报;2003年
10 李家润 王贤军;加强国防信息动员建设[N];中国国防报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张延强;单样本条件手部特征识别算法研究[D];北京交通大学;2012年
2 王芳林;并行工程环境下DFX相关[D];西安电子科技大学;2003年
3 吴世雄;逆向工程中多传感器集成的智能化测量研究[D];浙江大学;2005年
4 关雪松;面向虚拟制造的箱体类零件可制造性评价方法的研究[D];吉林大学;2008年
5 赵鹏;基于切削体分解组合策略的工艺特征识别方法研究[D];武汉理工大学;2011年
6 吕盼稂;CAM中的自动特征识别、CL快速计算及动态插补研究与实现[D];中国科学技术大学;2006年
7 刘金山;复杂夹具智能设计系统关键技术及应用研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 汪俊;飞机结构件反求建模关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
9 王会凤;复杂模型分割制造关键技术研究及应用[D];上海交通大学;2008年
10 王匀;扁挤压筒强度分析与设计方法研究[D];燕山大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周敬之;基于特征识别的空腔自动构造算法研究及其在MCAM中的应用[D];合肥工业大学;2010年
2 白春影;我国上市公司财务舞弊特征的识别[D];浙江大学;2006年
3 黄涛;基于昆虫翅脉的特征识别技术研究[D];北京邮电大学;2010年
4 戴百生;基于STEP的制造特征识别与三维重建技术研究[D];东北农业大学;2010年
5 顾小锋;2.5维零件特征识别及其应用研究[D];西北工业大学;2006年
6 李永良;船体典型结构的三维重构方法研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 董军辉;基于AutoCAD的三维重建系统的研究[D];四川大学;2003年
8 周鹏;基于三视图的三维实体分级重建方法研究[D];大连理工大学;2006年
9 秦晓军;面向订单的产品设计与数据管理集成系统研究[D];西安理工大学;2003年
10 马超;基于机器视觉的管端矫圆几何特征识别系统研究[D];燕山大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026