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《吉林大学》 2004年
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纸张残留指纹信息成像系统的研究

孙延鹏  
【摘要】:随着信息技术的高速发展,信息安全已越来越受到人们的普遍和高度重视。特别是安全部门对文件的保密工作尤为重视,对机密文件的审阅人有严格的限制。本文详细叙述了纸张上残留的痕迹(主要是汗潜指纹)的检测原理和工作过程。提取汗潜指纹通常采用的方法是用灰粉或墨粉进行处理,但在渗透性材料上,如纸张、硬纸板等最合适的方法是采用碘熏法。这些方法都会对检样造成不同程度上的损坏,为了保持原检样的完整性,本文提出一种对纸张上的汗潜指纹进行检测与成像的新方法。通过检测纸张有无痕迹处的阻抗,并将此阻抗信号处理后,输入到计算机后将其转换成图像信息,再利用Visual C++算法实现图像增强。主要采用了阈值变换、灰度拉伸、窗口变换、小波变换、图像的平滑以及锐化等操作,使处理后的图像质量符合进一步分割和识别的要求。 在本文的第一章中,我们介绍了整个系统的方案论证和整体思路,并给出了可行性分析和项目研究的意义。 在第二章中对检测的原理及相关电路进行了详细说明。由于纸张上有无残留痕迹处的阻抗不同,因此可以通过测试纸张有无汗潜指纹纹理处的阻抗,来实现检测纸张上残留痕迹的目的。通过检测取样电阻Ro12两端的电压值,将此电压信号经线性放大器放大、A/D转换等处理后,传送到微机中,利用微机对所采集的数据进行处理,将处理的结果在监视器上显示,并以图像文件(JPG 或BMP格式)方式存储,从而达到检测痕迹的目的。显然,对数据的采集部分要求一定的灵敏度,为此我们考虑检测时的直流参数,有: (01) 其中:R1+R、R2+R是有无痕迹处纸张阻抗,R1、R2是有无痕迹处纸张变化阻抗,RO1、RO2是(同一个)取样电阻。 事实上有:RR1、R2、RO1、RO2 WP=61 (1). 当取样电阻采用线性电阻时,即RO1=RO2=RO,则有: (02) (2). 当取样电阻采用非线性电阻时: (03) 因此,采用非线性电阻作为取样电阻,有利于测试。这对于提高显示灵敏度至关重要。研制非线性取样器件(电路)及与之配套的前置放大器是决定该设备显示灵敏度的关键。实际电路设计时采用了恒流源电路,激励源采用了正弦交流信号源和直流信号源两种激励方式。 采集的原始数据与位图格式具有一一对应性,由于系统及纸张湿度的不确定性、纸张厚度的不均匀性以及外界的干扰等因素,使得原始数据中背景噪声很大,有必要对背景信号和随机噪声进行最大限度的抑制,以保证高质量的再现目标信息。因此需要对数据进行必要的处理。把 区域内的汗潜指纹信息看成目标图像,而 区域的纸张看作图像的背景,如果由于纸张湿度、厚度的不均匀可能导致背景信号的变化过大,当这种变化接近目标信号时,对目标信号的识别和分辨是非常不利的,我们没有合适的方法改变纸张的厚度,因此只能用数据处理的方法最大限度的抑制背景噪声。对图像信号的取样存在噪声,这种噪声为白噪声,随机出现。噪声过大就会造成背景图像的失真,必须加以滤除,由于是随机噪声的影响,因此可以采取多幅图像的平均值作为背景。这部分的数据处理可在硬件系统中处理,将处理的背景信息存储在背景存储器中,其实际采集数据与背景数据相减。由于纸张的材质、湿度的不同,因此要求对不同的纸张测试时都要求进行背景信号采集。实际电路中采取了差分测量电路,即对每点的测量值均与某对应点的平均值相减。在本文的第三章中,不但给出了这种处理的理论基础,而且对盲解卷积图像恢复的理论进行了简要介绍。 第四章中,重点介绍了图像增强的方法和这种方法对本系统的贡献。图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息,同时,削弱或去除某 WP=62 些不需要的信息的处理方法。其主要目的是使处理后的图像对某种特定的应用来说,比原始图像更适用。因此,这类处理是为了某种应用目的而去改善图像质量的。处理的结果使图像更适合于人的视觉特性或机器的识别系统。应该明确的是增强处理并不能增强原始图像的信息,其结果只能增强对某种信息的辨别能力,而这种处理有可能损失一些其他信息。 图像增强技术主要包括直方图修改处理,图像平滑化处理,图像尖锐化处理及彩色处理技术等。在实用中可以采用单一方法处理,也可以采用几种方法联合处理,以便达到预期的增强效果。 图像增强技术基本上可分成两大类:—类是频域处理法,—类是空域处理法。频域处理法的基础是卷积定理。它采用修改图像傅里叶变换的方法实现对图像的增强处理。如果原始图像是 ,处理后的图像是 ,而 是处理系统的冲激响应,那么,处理过程可由下式表示: = * (04) 其中*代表卷积。如果 , , ,分别是 , , 的傅里叶变换。那么,上面的卷积关系可表示为变换域的乘积关系,即 = (05) 式中, 为传递函数,在增强问题中, 是给定的原始数据,经傅里叶变换可得到 。选择合适的 ,使得由式 = 得到的 比 在某些特性方面更加鲜明、突出,因而更加易于识别、解译。 空域法是直接对图像中的像素进行处理,基本上是以灰度映射变换为基础的。所用的映射变换取决于增强的目的
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.4

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