【摘要】：當(dāng)前社會(huì),指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)取得了許多的進(jìn)展,并已經(jīng)進(jìn)入了產(chǎn)品化的階段,在電子產(chǎn)品,安全,刑偵等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但在刑偵領(lǐng)域,很多情況下,由于指紋提取環(huán)境的復(fù)雜性和長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境侵蝕作用,提取指紋的質(zhì)量很差,甚至無法通過肉眼進(jìn)行辨認(rèn),這對(duì)嫌犯的確認(rèn)工作等造成了很大的困難。對(duì)于這類低質(zhì)量指紋,在指紋的增強(qiáng)復(fù)原和比對(duì)之前,通常需要通過提取方向場(chǎng)來輔助去噪。本課題面向應(yīng)用,通過結(jié)合深度學(xué)習(xí)技術(shù)和傳統(tǒng)圖像處理算法,實(shí)現(xiàn)低質(zhì)量指紋的方向場(chǎng)提取。本文提出的要求是做出一套能提取更精確的指紋方向場(chǎng)的算法系統(tǒng),來替代原始系統(tǒng)中的指紋方向場(chǎng)提取部分。本文對(duì)指紋方向場(chǎng)提取系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并解決了系統(tǒng)中指紋特征提取難,網(wǎng)絡(luò)收斂難,輸出相互平滑等問題,并對(duì)系統(tǒng)提取指紋方向場(chǎng)的效果進(jìn)行了測(cè)試和驗(yàn)證。首先,針對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì),本課題總共給出了三種可能的方案,分別是是直接解碼,聚類方案和傳統(tǒng)視覺結(jié)合深度學(xué)習(xí)的方案。經(jīng)過驗(yàn)證,最終直接解碼和聚類方案由于在現(xiàn)場(chǎng)指紋上表現(xiàn)較差被排除。其次,針對(duì)系統(tǒng)中的傳統(tǒng)視覺算法,本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的圖像預(yù)處理部分。預(yù)處理分別兩個(gè)部分。首先是對(duì)圖像中主要噪聲的濾除�？ㄍ�-紋理分解能夠有效的提取圖像中的紋理部分,但仍然會(huì)保留大量的紋理噪聲。之后使用頻域?yàn)V波可以濾除大部分紋理噪聲。第二部分是指紋有效區(qū)域的提取。指紋圖像包含了大量非指紋的部分,還有很多區(qū)域指紋紋理破壞過于嚴(yán)重,導(dǎo)致很難還原。剔除這些區(qū)域?qū)τ谥讣y方向場(chǎng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性有比較大的提升。同時(shí),本文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中從預(yù)處理的指紋圖像中提取方向場(chǎng)的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。模型基于語義分割網(wǎng)絡(luò),并針對(duì)語義分割網(wǎng)絡(luò)在本文環(huán)境中應(yīng)用產(chǎn)生的問題進(jìn)行了改進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)輸出改為回歸型之后收斂速度和準(zhǔn)確度得到了很大提高,加入機(jī)器學(xué)習(xí)提升算法后解決了由角度定義造成的角度鴻溝問題。本文也設(shè)計(jì)了針對(duì)本項(xiàng)目的相應(yīng)損失函數(shù)。最后,本文為測(cè)試系統(tǒng)性能,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的定量測(cè)試實(shí)驗(yàn)。本文最終的算法系統(tǒng)在使用弱標(biāo)簽的情況下一次匹配準(zhǔn)確度指標(biāo)精度超過了0.85,達(dá)到并超過了原始系統(tǒng)的準(zhǔn)確率,充分證明了算法的泛化能力和可靠性。
【圖文】：

圖 1- 1 移動(dòng)端指紋識(shí)別（左）及指紋識(shí)別芯片（右）生活中，指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)成為電子產(chǎn)品和數(shù)字化管理不可缺少的，指紋相關(guān)的商用傳感器還主要應(yīng)用在少數(shù)筆記本電腦上，市值也元。而在 2013 年指紋解鎖首次進(jìn)入移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，并開始了爆炸6 年指紋解鎖已經(jīng)成為了智能移動(dòng)終端標(biāo)配，市場(chǎng)總值也已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)在的智能終端上指紋解鎖和指紋密碼已經(jīng)成為了必不可少的部分安全領(lǐng)域，指紋技術(shù)比登陸賬戶+密碼的解鎖形式更加安全和靈活。

圖 1- 3 現(xiàn)場(chǎng)指紋與現(xiàn)場(chǎng)指紋方向場(chǎng)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)指紋處理的一般步驟為：提取方向場(chǎng)，指紋增強(qiáng)，指紋特征點(diǎn)提對(duì)齊和指紋比對(duì)。其中指紋增強(qiáng)以及之后的算法，由于處理的圖像質(zhì)量已大提高，可以使用現(xiàn)有的傳統(tǒng)圖像算法完成，且技術(shù)已經(jīng)比較成熟。而指的提取工作是基于原始的現(xiàn)場(chǎng)指紋完成，因而使用傳統(tǒng)算法會(huì)面臨很大指紋方向場(chǎng)提取的精度直接影響最終指紋比對(duì)的準(zhǔn)確率，因此更好的方向法能有效提高對(duì)弱特征指紋的辨識(shí)能力，對(duì)于刑偵等領(lǐng)域具有很大的意 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析.1 圖像去噪算法國外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外針對(duì)圖像去噪的算法的研究成果非常豐富。從信號(hào)和噪聲的疊加，可以分為加性噪聲和乘性噪聲兩種。設(shè)信號(hào)為 S(t)，噪聲為 n(t)，如果波形可以表示為 ( ) ( )，則定義為加性噪聲[2]。加性嗓聲和圖像的信互獨(dú)立，，如圖像在長(zhǎng)距離傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲，電視電子槍掃描的噪聲
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;D918.91

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8 劉書p

本文編號(hào)：2671178