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《电子科技大学》 2011年
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指纹识别系统中图像质量评估与匹配算法的研究及实现

谢睿  
【摘要】:由于具有唯一性、可靠性和稳定性等特点,指纹已成为身份识别和鉴定的一个重要标志,并被公认为“物证之首”。尽管指纹识别系统的研发已取得重大进展,但是仍然存在许多难题,如:在对不同环境下采集到的不同质量的指纹图像进行一对一识别时的准确度不够理想;针对大规模指纹库的识别率和搜索时间远远不能满足实际应用的需求等。针对上述问题,本文将综合利用数字图像处理、计算机视觉、智能算法等方面的知识,主要研究指纹图像质量评估算法和指纹匹配算法,并取得了以下研究成果: (1)研究并实现了自动指纹识别系统中的关键技术。主要包括质量评估、预处理、特征提取和匹配算法。这些算法的实现为自动指纹识别系统的实现和后续对质量评估算法和匹配算法的研究实验奠定了基础。 (2)分析了现有质量评估算法的不足,并尝试使用神经网络进行指纹图像质量的评估。这种算法以局部特征为神经网络的输入,质量分数为输出,用神经网络模仿人类对图像质量的评估方法。该方法相对于其他基于局部特征的算法更能准确地评估图像的质量,给出合理的质量分数。 (3)尝试将形状上下文算法用于指纹识别中以提高指纹匹配的性能,该算法利用某特征点附近其余特征点的分布情况作为特征进行特征点集的匹配,而且对可能的形变进行估计。本文对形状上下文算法进行了一定程度的改进,加入指纹图像特有的信息,使得该算法更加适用于指纹匹配。
【关键词】:匹配算法 形状上下文 质量评估 神经网络
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第一章 绪论9-18
  • 1.1 引言9-10
  • 1.2 生物特征识别技术简介10-11
  • 1.3 指纹识别技术简介11-13
  • 1.4 课题的研究现状13-16
  • 1.4.1 指纹图像质量评估13-15
  • 1.4.2 指纹匹配算法15-16
  • 1.5 本文的研究内容及结构安排16-18
  • 1.5.1 研究内容16-17
  • 1.5.2 文章结构安排17-18
  • 第二章 指纹识别系统中关键算法介绍18-32
  • 2.1 指纹识别系统的设计18-22
  • 2.1.1 指纹图像的获取18-19
  • 2.1.2 指纹的表示方法19-20
  • 2.1.3 特征提取20
  • 2.1.4 指纹的匹配20-22
  • 2.1.5 设计总结22
  • 2.2 指纹图像分割算法22-25
  • 2.2.1 指纹图像的梯度23-24
  • 2.2.2 图像分割24-25
  • 2.3 图像增强算法25-29
  • 2.3.1 方向场的计算26-27
  • 2.3.2 Gabor 滤波增强27-29
  • 2.4 特征提取算法29-31
  • 2.4.1 脊线平滑29
  • 2.4.2 提取细节点29-30
  • 2.4.3 去除伪细节点30-31
  • 2.5 本章总结31-32
  • 第三章 指纹图像质量评估算法的研究32-51
  • 3.1 指纹图像质量评估32-38
  • 3.1.1 图像局部质量的评估32-36
  • 3.1.2 图像全局质量的评估36-37
  • 3.1.3 本文的质量评估算法37-38
  • 3.2 人工神经网络38-44
  • 3.2.1 人工神经元38-39
  • 3.2.2 感知器的学习算法39-40
  • 3.2.3 反向传播神经网络40-43
  • 3.2.4 对反向传播神经网络的改进43-44
  • 3.3 实验测试与结果分析44-50
  • 3.3.1 建立神经网络模型44-46
  • 3.3.2 网络的训练46-47
  • 3.3.3 实验结果47-50
  • 3.4 本章总结50-51
  • 第四章 指纹匹配算法的研究51-65
  • 4.1 基于点模式的匹配方法51-53
  • 4.2 基于形状上下文的指纹匹配方法53-62
  • 4.2.1 形状上下文54-55
  • 4.2.2 基于形状上下文的算法55-58
  • 4.2.3 形状上下文算法用于指纹匹配58-62
  • 4.3 实验方法与结果分析62-64
  • 4.4 本章小结64-65
  • 第五章 结束语65-67
  • 5.1 总结65-66
  • 5.2 展望66-67
  • 致谢67-68
  • 参考文献68-72
  • 攻硕期间取得的研究成果72-73

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 胡松;孙水发;徐光柱;董方敏;;基于灰度区间映射的脱皮指纹识别技术[J];计算机技术与发展;2012年10期
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1 胡朝锋;指纹图像预处理及匹配算法研究[D];五邑大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 罗希平,田捷;自动指纹识别中的图像增强和细节匹配算法[J];软件学报;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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2 李玉波;指纹识别技术与计算机安全[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
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4 刘全金,孙承珣,任广永;基于遗传算法的BP网络在梅雨量预测中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年01期
5 冯学军,赵琴;径向基神经网络在股市预测中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年01期
6 邵志勇,温春友,田莹;指纹图像二值化方法的比较研究[J];鞍山科技大学学报;2004年03期
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9 李辉;赵立英;刘钦圣;王兵团;;应用遗传算法进行三次设计初探[J];北京交通大学学报;2006年06期
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4 邹迎春;王振旗;王平;;基于指纹识别的校园身份认证研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
5 赵明华;游志胜;吕学斌;余静;;生物识别技术及其应用[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
6 李勤丰;;最大独立集在高校排课表系统中的应用[A];广西计算机学会2006年年会论文集[C];2006年
7 谢进;阎开印;陈永;;应用于平面机构综合中的神经网络技术[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
8 刘永;张立毅;;基于遗传神经网络盲均衡算法的研究[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
9 刘懋;尹义龙;亓秀燕;骆功庆;;基于节点局部结构的指纹匹配算法[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年
10 徐建闽;林培群;;基于信息熵及多分支BP网络的自适应车型分类研究[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
2 杨红;污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究[D];华南理工大学;2010年
3 李俊花;长输液体管道泄漏监测方法研究[D];大连理工大学;2006年
4 张冰战;插电式混合动力电动汽车能量管理策略研究[D];合肥工业大学;2011年
5 任春晓;自动指纹识别中若干关键算法的研究[D];山东大学;2011年
6 何倩;P2P系统性能优化若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2010年
7 赵晓芳;视网膜血管图像处理的若干关键问题研究[D];华南理工大学;2011年
8 唐建军;基于电渣重熔的大型铸锭成型关键技术研究[D];南昌大学;2011年
9 罗建宏;粒计算分类知识发现算法及其应用[D];浙江大学;2010年
10 薛俊韬;基于大规模数据库的多级指纹分类研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
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3 苏堆山;基于多模式的指纹自动识别系统研究[D];长春理工大学;2010年
4 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
5 尹继超;机器人遥操作中关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孙敬武;基于周期图和神经网络船舶运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李雪峰;基于指纹与手指静脉的双模态识别算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 征进;高阶神经网络结构优化与改进[D];大连理工大学;2010年
9 闫寿江;Oja-Xu MCA跳步归一化算法的收敛性分析[D];大连理工大学;2010年
10 胡地煌;高速公路在应急物资运输中的可靠性评价研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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2 陈燕玲;;一种基于滤波特征和不变矩的混合指纹识别算法[J];桂林电子科技大学学报;2010年01期
3 王崇文,赵德申,王廷才,郑治伟;指纹取象与指纹识别[J];计算机工程与应用;2002年20期
4 项明;吴小培;刘明生;;基于独立分量分析的二级指纹分类算法[J];计算机工程;2010年10期
5 魏鸿磊;欧宗瑛;甘树坤;张海东;;采用逐级配准和分值加权的指纹匹配算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年06期
6 李夏;武君胜;;一种面向指纹识别的鲁棒脊线跟踪算法[J];计算机仿真;2009年01期
7 张新淼;;基于Gabor滤波的指纹图像识别研究与实现[J];计算机与现代化;2011年07期
8 尹义龙,宁新宝,张晓梅;自动指纹识别技术的发展与应用[J];南京大学学报(自然科学版);2002年01期
9 刘卫刚;胡锡梅;王福明;陈晓军;;一种基于频域滤波的指纹图像增强算法[J];可编程控制器与工厂自动化;2011年09期
10 罗希平,田捷;自动指纹识别中的图像增强和细节匹配算法[J];软件学报;2002年05期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李艳华;序数特征在指纹识别及可撤销模板中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 王刚;基于点模式的指纹特征识别研究[D];华东师范大学;2011年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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7 刘壮;张娟娟;郭荷清;;Web Services发现和集成句法匹配算法研究[J];计算机工程与应用;2006年20期
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10 戴芳;张学;徐大华;;曲线识别的变形匹配法的实现[J];科学技术与工程;2007年03期
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9 卢达;浦炜;谢铭培;;基于SEART网和模糊相似测量的手写汉字预分类法[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(二)[C];2005年
10 秦军;岑敏仪;张同刚;邓芳;;遥感图像中泥石流松散固体物质四维信息的分析与应用研究[A];2006年铁道勘测技术学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 义川;Web 3.0更有前途?[N];网络世界;2006年
4 义川;Google沉浮[N];网络世界;2006年
5 王洁;中国雅虎推出“一页到位”搜索平台[N];科技日报;2007年
6 赵正;推介业务暂停 广告联盟继续[N];中国经营报;2008年
7 左琦;浅谈指纹识别技术[N];新乡日报;2005年
8 窦毅;精明存储方案比拼[N];中国经营报;2006年
9 田江;爱国者开创桌面存储时代[N];中国电脑教育报;2006年
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7 刘海洋;基于离散状态预估器的信息分发网络系统及其相关技术研究[D];北京邮电大学;2013年
8 钟平;机载电子稳像技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
9 周石林;非规则碎片匹配关键技术的研究及实现[D];南京航空航天大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李飚;自动指纹识别系统中匹配算法研究与应用[D];湖北工业大学;2011年
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3 刘香丽;指纹识别中匹配算法的研究[D];湖南大学;2011年
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5 陆英;基于结构特征的本体匹配算法研究与实现[D];苏州大学;2012年
6 蒋俐赟;基于多步投机的正则表达式匹配算法的研究[D];湖南大学;2011年
7 谢睿;指纹识别系统中图像质量评估与匹配算法的研究及实现[D];电子科技大学;2011年
8 朱炳宇;基于Storm云平台的地图道路匹配算法研究[D];云南大学;2013年
9 张洁坤;时空高效的正则表达式匹配算法研究[D];湖南大学;2010年
10 崔恺;基于马尔科夫网的本体匹配算法研究[D];苏州大学;2013年
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