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高分辨率掌纹图像采集与识别技术研究

作　者: 袁春晓
导　师: 孙强
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 掌纹图像采集 光学设计 远心光学系统 柯勒照明
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
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内容摘要


生物特征识别技术在现今社会中是一种重要的个人身份识别技术,应用越来越广泛,各种基于人体生物特征的生物特征识别技术迅猛发展。而掌纹由于其容易采集、唯一性、稳定性、不变性,因此被广泛的应用于各种识别系统。本文对掌纹识别技术中的关键环节进行了研究,掌纹识别整个过程大致可以分为掌纹图像的采集、预处理、特征提取、特征识别这四个步骤[1]。目前掌纹图像的采集主要是采集低分辨率的掌纹主线特征,因此本文主要着重于研究采集高分辨率的掌纹图像,获取手掌上的各种特征信息,如乳突纹、主线和皱褶线等,以求将其融合在一起,形成一个高精度的识别系统。本文设计了基于光学全反射原理的接触式掌纹采集系统,以及相应的照明系统。掌纹采集系统的成像传感器选用了800万像素数的CCD图像传感器,使用前组单片镜与后组高斯结构形成双远心光路,将掌纹图像成像在CCD接收器件上,设计结果表明光学系统的传递函数在CCD器件的截止频率处接近衍射极限,RMS点斑直径均小于艾利斑直径,最大畸变小于0.5%。照明系统采用柯勒照明方式,使用LED为照明光源,光源发出的光通过方棒积分器件后,经过中继透镜组均匀照射手掌面;最终物面上,照明的非均匀性在采样点10×10时达到了9.5%,基本实现了高分辨率、小畸变采集掌纹图像的要求。掌纹的识别部分,针对掌纹特征具有很强的方向性,对掌纹纹理特征的分析采用多频率分析的方法,在不同方向上对掌纹图像进行小波分解,并研究了在每个小波分解尺度上对掌纹的区分能力,尝试获得掌纹图像的综合特征信息。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 生物识别技术概述  11-15
    1.1.1 人体的生物特征  11-12
    1.1.2 常见的生物特征识别技术  12-15
  1.2 掌纹识别技术  15-17
    1.2.1 掌纹的生理特征  15-16
    1.2.2 掌纹识别的特点和优势  16
    1.2.3 掌纹识别的发展和现状  16-17
  1.3 本文主要研究内容  17-19
第二章 掌纹采集系统光学设计的理论基础  19-40
  2.1 光学设计的基本方法  19-20
  2.2 PW 形式的赛得和数  20-22
  2.3 薄透镜系统初级像差的PW 表示式  22-26
  2.4 双高斯结构  26-34
    2.4.1 对称型的结构特点和双高斯结构的像差分析  26-27
    2.4.2 用初级像差求解初始结构  27-31
    2.4.3 双高斯结构的像差校正  31-34
  2.5 照明聚光镜系统  34-39
    2.5.1 透射式明场照明  34-37
    2.5.2 暗场照明的聚光镜  37-39
  2.6 本章小结  39-40
第三章 掌纹图像采集和识别的研究  40-49
  3.1 常见的掌纹图像采集方法  40-41
  3.2 掌纹图像采集光学系统的特点  41-42
  3.3 光学镜头型式的选择  42-43
  3.4 远心光学结构  43-45
  3.5 掌纹图像识别的方法  45-48
    3.5.1 基于多分辨率分析的掌纹识别技术  45
    3.5.2 小波变换  45-47
    3.5.3 小波能量特征的匹配  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章 基于远心光路的接触式掌纹采集光学系统设计  49-63
  4.1 接触式掌纹采集光学系统设计  49-52
    4.1.1 基本设计要求  49-50
    4.1.2 基本参数计算  50-52
  4.2 2.2μm 像元设计结果和分析  52-56
    4.2.1 设计结果  52
    4.2.2 掌纹采集系统性能  52-54
    4.2.3 结构的调整和简化  54-56
  4.3 5.5μm 像元设计结果  56-58
  4.4 照明光学系统设计  58-62
    4.4.1 光源的选择  58
    4.4.2 柯勒照明原理  58-59
    4.4.3 方棒积分器件匀光原理  59-60
    4.4.4 二者结合照明结果分析  60-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章 总结与展望  63-65
  5.1 本文工作的总结和创新点  63-64
  5.2 展望  64-65
参考文献  65-67
在学期间学术成果情况  67-68
指导教师及作者简介  68-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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