三维掌纹特征提取及识别技术研究

发布时间：2017-03-21 14:07

  本文关键词：三维掌纹特征提取及识别技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：信息安全问题做为一个热点问题受到广泛关注的。生物特征是指从人体器官直接测量的数据和一些代表性的生理特性,包括指纹、掌纹、手的形状、脸等。掌纹识别最为重要的生物识别特征,具有高精度低成本的特点,在人类身份识别方面有着广泛的应用。以往掌纹识别工作大多针对二维图像,在采集掌纹图像的时候损失了深度信息。近年来,三维掌纹识别技术得到了深入的研究和发展,但其进展速度不是很快,主要有不能获取真正的三维掌纹信息、对三维数据特征提取的方法不成熟等因素。本文搭建一套快速采集三维掌纹的系统,并提出能够有效地获取和识别三维掌纹特征的方法。为了快速获得精确的掌纹图像,DLP投影仪触发相机使系统实现了同步触发功能。生成并投影条纹图到手掌表面,三维掌纹数据通过计算采集到的条纹手掌图像可以精确的得到。利用三维数据得到掌纹的特征,进而实现三维生物识别。具体包括对手掌图像感兴趣区域截取,用基于曲面曲率的方法获得三维掌纹图像每一点的平均曲率,从而将三维数据映射到二维平面上形成对应的平均曲率图像。再利用16个方向的Gabor滤波器分别与图像进行卷积运算,根据竞争规则确定平均曲率图像逐点的方向场,最后利用汉明距离完成匹配识别工作并分析结果。实验结果表明,三维掌纹快速采集系统可以在一秒内快速采集12幅图像,然后计算获得三维手掌的形貌信息,在选取适当的匹配阈值时,识别率可达99.93%。此方法不但最大程度的保留了三维掌纹信息,提高了检测速度和识别能力,而且能够有效地匹配识别三维掌纹信息,为掌纹识别的发展提供了可靠的方法和技术路线。
【关键词】：生物识别 三维掌纹 平均曲率 Gabor 滤波器 竞争规则
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41;TP309
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 生物特征识别技术9-14
• 1.1.1 生物识别技术9-11
• 1.1.2 三维生物识别技术11-14
• 1.2 掌纹识别技术概况14-17
• 1.2.1 掌纹特征识别的特点14-15
• 1.2.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 课题研究内容和意义17
• 1.4 本文结构安排17-19
• 第二章 掌纹图像采集和感兴趣区域提取19-27
• 2.1 掌纹图像采集19-22
• 2.1.1 掌纹图像获取方法简述19-20
• 2.1.2 非接触式三维光学测量技术20-22
• 2.2 掌纹图像感兴趣区域提取22-25
• 2.2.1 掌纹图像感兴趣区域获取方法22-23
• 2.2.2 三维掌纹图像感兴趣区域获取23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 三维掌纹特征提取及识别27-41
• 3.1 三维掌纹特征提取27-32
• 3.1.1 空间曲率定义与计算27-29
• 3.1.2 三维掌纹的空间曲率映射29-32
• 3.2 掌纹特征的匹配32-38
• 3.2.1 特征提取方法32-35
• 3.2.2 基于Gabor滤波器的方向场计算35-38
• 3.3 掌纹匹配识别38-39
• 3.3.1 匹配方法38-39
• 3.3.2 系统识别率39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 三维掌纹快速采集系统及标定41-51
• 4.1 硬件系统设计改进及分析41-45
• 4.2 快速采集的实现45-47
• 4.3 标定47-50
• 4.3.1 CCD相机参数标定48-49
• 4.3.2 系统标定49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 实验过程和结果分析51-59
• 5.1 三维掌纹数据获取51-54
• 5.2 掌纹特征提取54-55
• 5.3 实验结果与分析55-58
• 5.3.1 三维ROI特征提取方法比较55-56
• 5.3.2 识别率56-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 结论59-61
• 6.1 本文所完成的主要工作59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果67

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