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指纹图像预处理算法的研究及DSP实现

作　者: 曾勇
导　师: 陈宁
学　校: 中南大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 指纹图像增强 指纹图像细化 Gabor滤波器 DSP/BIOS 指纹采集
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


指纹识别是当前生物认证的一个重点领域,在身份识别中得到广泛的应用。指纹识别技术是一项涉及图像处理,模式识别,数字信号处理,计算机技术,微处理器等领域的生物识别技术,研究指纹识别系统具有实际意义和理论价值。本文研究基于DSP/BIOS指纹采集系统的硬件平台和指纹图像预处理算法,主要工作如下：在综述了指纹识别技术和预处理算法的基础上,对指纹预处理算法中指纹增强、指纹图像二值化、指纹细化的典型算法进行研究,并总结出典型算法的优劣,为指纹图像预处理改进算法提供理论框架。针对Gabor滤波器在处理低质量指纹图像时增强效果不佳的缺陷,提出一种基于方向域和频率域的新型自适应Gabor滤波增强算法,通过计算图像纹线方向一致性和平均纹线频率两个参数来共同自适应的调节Gabor滤波器的变换窗的大小,实现指纹图像增强。仿真结果表明,改进算法对于低质量指纹图像的增强达到很好的增强效果。针对OPTA优化细化算法处理指纹图像细化时出现毛刺现象,提出一种基于邻域搜索的OPTA指纹细化的改进算法。改进算法以OPTA算法为核心思想,设计删除模板和保留模板,将该模板以一种独特的查表索引方式进行细化。仿真结果表明,处理后的指纹图像细化完全,骨架接近纹线中心线,光滑无毛刺。以DSP/BIOS为系统平台,设计一种基于DSP/BIOS指纹采集系统,实现实时指纹采集。并对指纹图像预处理改进算法进行DSP算法移植,最后通过对比研究和实验结果分析,论证整个系统优越性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 生物特征识别课题背景  8-9
    1.1.1 传统的生物识别  8-9
    1.1.2 生物识别的应用前景  9
  1.2 指纹识别系统概述及国内外发展状况  9-13
    1.2.1 指纹识别技术国内外发展概况  9-10
    1.2.2 指纹采集系统研究现状  10-11
    1.2.3 指纹图像预处理算法研究现状  11-13
  1.3 指纹识别技术研究意义  13-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第二章 指纹图像预处理算法研究  15-22
  2.1 指纹图像预处理算法框架  15
  2.2 典型指纹图像预处理算法  15-17
    2.2.1 指纹图像增强  15-16
    2.2.2 基于傅里叶频域指纹增强算法  16-17
  2.3 指纹图像二值化  17
  2.4 指纹图像细化  17-21
    2.4.1 指纹细化算法概述  18-19
    2.4.2 快速细化算法  19
    2.4.3 OPTA优化细化算法  19-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 基于Gabor滤波器指纹图像增强和细化的改进算法  22-35
  3.1 Gabor滤波器基本原理  22-23
  3.2 一种新型自适应指纹图像增强算法  23-29
    3.2.1 指纹预处理流程  24
    3.2.2 归一化处理  24-25
    3.2.3 指纹方向图提取  25-27
    3.2.4 指纹平均频率提取  27-28
    3.2.5 自适应Gabor滤波指纹图像增强  28-29
  3.3 指纹图像二值化  29-30
  3.4 指纹图像细化  30-34
    3.4.1 一种基于邻域搜索的OPTA指纹细化改进算法  30
    3.4.2 邻域搜索原理  30-31
    3.4.3 邻域搜索的OPTA指纹细化算法流程  31-34
  3.5 本章小结  34-35
第四章 基于DSP/BIOS指纹图像采集系统  35-50
  4.1 指纹采集系统芯片选型  35-40
    4.1.1 DSP芯片选型  35-36
    4.1.2 指纹采集芯片选型  36-40
  4.2 指纹采集硬件系统方案设计  40
  4.3 指纹采集硬件电路  40-42
    4.3.1 IECTEK-5509-A控制板  40-41
    4.3.2 指纹采集板  41-42
  4.4 CCS开发环境及指纹采集驱动程序设计  42-49
    4.4.1 集成软件开发环境CCS及DSP/BIOS实时操作系统平台  42-44
    4.4.2 基于DSP/BIOS指纹图像采集驱动设计  44-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章 预处理算法移植与实验结果分析  50-59
  5.1 指纹预处理算法移植  50-54
    5.1.1 系统实现  50-51
    5.1.2 指纹预处理系统算法实现流程图  51-52
    5.1.3 算法移植优化  52-54
  5.2 实验结果与分析  54-58
    5.2.1 指纹预处理系统实验结果及分析  54-55
    5.2.2 指纹图像预处理改进算法验证  55-58
  5.3 本章小结  58-59
第六章 总结与展望  59-61
  6.1 论文总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
附录A DSP主控板原理图  66-67
附录B 指纹采集芯片板卡原理框图  67-68
攻读硕士学位期间主要的研究成果  68

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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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