收藏本站
《北京交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于图像内容的手部特征识别研究

吴介  
【摘要】: 身份的鉴别是关系到国家安全和社会稳定的恒久话题。在传统的基于标识物或口令的身份鉴别方法无法满足社会需要的情况下,生物特征识别技术应运而生,成为采用科技手段辨别身份信息的新方法。 随着技术的日益发展与成熟,生物特征识别技术的工作环境逐渐从实验室下的封闭性环境转向复杂的开放性环境。基于指纹、人脸的识别技术已经在社会中开放性环境下的不同领域发挥了各自的作用。同上述特征相比,基于掌纹特征的识别技术研究兴起较晚,尚未得到广泛的应用。掌纹特征的表示形式先后经历了以结构特征、变换域特征、子空间特征、统计特征为代表的单一特征形式到多种特征信息的融合形式的变化。在上述特征表示形式中,除结构特征外,其余特征形式的提取更多地将图像视为一个矩阵进行变换,而较少关注图像本身包含的颜包、形状、纹理、空间位置关系、区域性的视觉信息甚至图像的语义信息等能够表达图像“内容”的特征。图像的内容具有在不同层次上描述和表征图像的能力,这使得基于内容的图像检索(CBIR)代替了基于文本的图像检索成为更加先进的图像检索技术。本文对基于图像内容的手部特征识别技术进行了较为深入的探讨,从不同层次上对手部特征图像进行分析以实现身份的鉴别,解决了在手部特征识别技术实用化进程中存在的问题,例如开放性环境下容易出现的低质量图像的识别问题,以及在少量训练样本下保持系统性能的问题等等。 本文的主要研究内容可归纳如下: 1.分析现有的手部特征识别技术,指出手部特征识别技术中存在的问题和不足。提出广义和狭义的手部特征定义,提出采用图像的各层次内容特征解决广义和狭义定义下的手部特征识别技术中现存问题的思想。 2.针对掌纹纹理具有的天然多分辨率特性,提出结合小波多分辨率分析(MRA)和具有仿射变换不变性的不变矩函数的算法,在不同分辨率尺度上对掌纹感兴趣区域(ROI)图像中包含的纹理内容信息进行描述。 3.在低分辨率下的狭义手部特征图像中,如皱纹、细节、纹理等传统特征形式的清晰度和可提取程度均低于正常分辨率下的狭义手部特征图像。结合低分辨率图像的特性,提出基于底层内容特征中几何形状和灰度分布信息的层次识别算法:在粗分类阶段增加指窝点间连线构成的三角形内角值作为对传统的基于线段长度的手形描述的补充;在细分类阶段,根据不同位置的主线、皱纹和表层皮肤颜色的深浅在灰度图像上对应了不同灰度级这一特性,提出以局部灰度信息熵表示局部灰度分布的特征提取方法,实现灰度信息同空间位置信息的结合。 4.提出以区域代替点线作为描述低分辨率下狭义手部特征图像的结构元,解决了点线作为结构元所具有的提取不稳定性。提出低分辨率狭义手部特征图像的简单顺序标记分割算法,利用狄度图像中像素梯度具有描述该位置狄度变化率的能力,以像素的方向梯度为依据实现对狭义手部特征图像的分割。通过限制区域面积选择在类内图像间具有分割稳定性的条件区域。因区分性能良好的粗大纹线和纹线密集区域相比周边区域对应了较低的灰度,在条件区域集合中选取具有低平均灰度的区域,计算区域中心的空间位置信息作为区域性内容特征。最后定义区域空间位置关系矩阵完成不同维数的特征向量间距离的度量。实验表明,以区域作为结构元的特征提取方案对平移和旋转操作具有鲁棒性。 5.手部特征图像的特性决定了难以提取直观、显式的、可区分类别的语义特征。我们将隐式语义引入手部特征的分析。常用于文本分析的隐式语义分析(LSA)可以绕开对自然语言的理解,通过对大量样本的统计分析抽取数据间的关联作为语义概念。借助该思想,我们抽取手部特征图像的局部信息所反映的特性作为局部语义,提出基于非负矩阵分解(NMF)的掌纹ROI图像的LSA,实现从语义层次上对手部特征图像的描述。由于传统NMF算法采用随机初始化的方案并且计算复杂度过高,不适合直接用于实时的手部特征识别系统,我们改进现有的NMF算法,实现了NMF性能的稳定性,并且降低了算法复杂度。改进后的NMF算法破应用于掌纹ROI图像的实时LSA。 6.以掌纹ROI图像的子空间方法为例,通过移除连续多个主成分向量的组合以及单独的主成分向量,验证子空间内主成分的选择在不同的子空间构成准则下对特征空间的构建和系统性能的影响,选择对于掌纹ROI图像数据库应移除的主成分数量的最佳取值。实验结果表明,主成分中同样包含影响正确分类的干扰和冗余信息,选择适当的主成分组合构成特征空间的做法有效的提升了系统性能。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苑玮琦;杨冉冉;张开营;;虹膜清晰程度与人眼拍摄距离对应关系研究[J];计算机应用研究;2011年08期
2 张世雷;卜巍;邬向前;王宽全;;用于击键特征识别的压力感应键盘设计[J];智能计算机与应用;2011年03期
3 周玲丽;赖剑煌;;人脸特征的SIFT保护算法[J];中国图象图形学报;2011年05期
4 枫;;2011年数据挖掘欧洲会议[J];国外社会科学;2011年04期
5 张弢;;基于RFID技术的门禁管理系统的实现与研究[J];信息通信;2011年04期
6 罗华平;;用多种识别技术的组合实现基金网上交易客户的身份识别[J];信息与电脑(理论版);2011年06期
7 ;长春方圆光电技术有限责任公司[J];光机电信息;2011年09期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王炬城;陈金鹰;;生物特征识别技术探讨[A];四川省通信学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 王永鑫;蔡莲红;贾珈;马磊;;生物特征识别算法中对类内差距的评价[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
3 张艳;顾健;李毅;;生物特征识别及其在信息安全中的应用[A];全国计算机安全学术交流会论文集(第二十四卷)[C];2009年
4 陈宝峰;罗白玲;王元卓;张大鹏;;基于人脸和人耳的组合生物特征识别方法[A];2005年全国理论计算机科学学术年会论文集[C];2005年
5 叶俊;楼晓敏;姬慧;;基于生物特征识别的医院信息系统安全认证技术的研究[A];中华医学会医学工程学分会第八次学术年会暨《医疗设备信息》创刊20周年庆祝会论文集[C];2006年
6 秦彩霞;游林;;基于生物特征的密码技术研究[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
7 杨帆;浦照邦;刘国栋;;基于D-S证据理论的多指纹数据融合[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
8 肖宾杰;张征;殳伟群;;静脉识别研究的进展与应用展望[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
9 张庆南;黄昊;邓雷升;;一种生物特征与公钥密码相结合的多层次身份认证方案[A];第十一届保密通信与信息安全现状研讨会论文集[C];2009年
10 付鹏;裘正定;;一种新颖的手形特征提取算法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张文;生物特征识别标准工作组成立[N];中国电子报;2010年
2 本报记者 朱宇;生物特征识别标准工作组成立[N];中国证券报;2010年
3 张乐;生物特征识别 助驻阿美军辨认恐怖分子[N];中国国防报;2010年
4 华旗 ;“生物特征识别”新技术[N];解放军报;2003年
5 ;生物特征识别为身份保险[N];上海科技报;2002年
6 本报记者 刘腾;生物特征识别钱景诱人[N];中华工商时报;2000年
7 本报记者 张蕾;生物特征识别 市场前景广阔[N];光明日报;2003年
8 记者 宋乐永;汉王抢滩生物特征识别[N];中国计算机报;2000年
9 魏来仁;迎接生物特征识别时代的到来[N];北京科技报;2002年
10 曙光;汉王进军“生物特征识别”[N];中国电子报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘明;分类器组合技术研究及其在人机交互系统中的应用[D];北京交通大学;2008年
2 王云新;基于手背静脉与虹膜的生物特征识别方法研究[D];天津大学;2009年
3 吴介;基于图像内容的手部特征识别研究[D];北京交通大学;2008年
4 徐苏;基于步态触觉特征的生物特征识别[D];中国科学技术大学;2010年
5 殷俊;子空间特征提取及生物特征识别应用[D];南京理工大学;2011年
6 李永;多样本、多单元、多角度、多模态生物特征识别技术的研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 胡戎翔;基于掌纹和手形的生物特征识别方法[D];中国科学技术大学;2012年
8 张敏贵;基于小波和支持向量机的人脸识别方法研究[D];西北工业大学;2003年
9 刘欢喜;人体生物特征的综合分析与应用[D];上海交通大学;2010年
10 古红英;基于统计学习理论的虹膜识别研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刁雪峰;快速虹膜定位算法研究[D];兰州理工大学;2008年
2 张晨光;基于半监督学习和支持向量机的眉毛识别方法研究[D];北京工业大学;2009年
3 高正男;基于数字水印的指纹图像安全性研究[D];浙江工业大学;2005年
4 王卫东;立体足迹重压面分割与形态特征描述[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
5 张雷;基于图像匹配的虹膜识别方法研究[D];沈阳工业大学;2009年
6 赵伟;掌纹识别算法的研究[D];北京交通大学;2007年
7 冯万广;基于掌纹识别的手机身份认证系统[D];大连理工大学;2008年
8 刘汪澜;基于Gabor变换的虹膜识别算法的研究[D];沈阳工业大学;2008年
9 黄承杰;基于动态时间规划的在线签名认证方法研究[D];中国科学技术大学;2009年
10 黄宇;嵌入式多模态生物特征识别系统设计[D];哈尔滨工程大学;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