基于MMX技术的指纹图像匹配识别算法研究

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生物认证技术已经越来越多的被应用到日常生活,如考勤、登记、远程控制、自动查询、门禁控制等等。由于指纹识别技术的高实用性和可行性,指纹识别已成为目前市场占有率最高的生物认证方式,在诸多方面得到了广泛应用。随着科技的不断进步,人们对指纹识别系统的性能也提出了更高的要求,准确、快速的指纹识别系统始终是一个研究的热点问题。 针对指纹识别中计算最复杂、最关键的匹配部分,本文给出了一种基于MMX技术的检索与匹配算法实现并行实时匹配。MMX是一种多媒体扩展结构技术,它极大提高了计算机在多媒体和通信应用方面的功能,是对Intel体系结构的最重要的加强。MMX技术提供了57条新指令、8个64位数据寄存器和4种新的数据类型,它基本原理是利用单指令多数据(SIMD)的并行处理机制即在一条指令中并行地处理2个、4个甚至8个数据,这种并行操作可以几倍地提高对数据的处理效率。当在指纹图像识别中应用MMX优化的代码,能够大幅度提高处理速度。 本论文对指纹识别系统中的检索和匹配部分做了深入的研究,并给出了相应的基于MMX技术的并行处理算法: (1) 为了实现在大型指纹库下的指纹图像快速匹配,本文采用了检索与匹配相结合的识别方案。首先对原来的三角形特征检索向量进行改进,设计了一种适合MMX技术指令集的三角形特征检索向量;进而给出了基于MMX技术的有序排列检索算法。在有序排列检索算法中利用了分配排列和散列法与MMX技术结合,快速寻找到可能匹配的三角形,大大缩短检索时间。 (2) 在关键的匹配阶段,本文给出了一种基于MMX技术的匹配算法并引入了二次匹配的思想。首先将检索信息引入匹配过程中,利用检索到的匹配三角形顶点间相互匹配,解决指纹匹配参考的选择问题。设计了一种新的适合MMX技术的匹配结构,用最佳匹配三角形作为中心参考来代替原来的中心参考点匹配模式,用长度来代替角度的计算。在完成第一次全局匹配之后,为克服指纹的非线性形变带来的影响,提出了用近邻匹配特征点代替原选定中心参考三角形找出在第一步匹配中可能遗漏的细节点对,从而达到较高的正确识别率。 对论文中提到的所有算法,本文均进行了模拟实验。实验结果表明,本文给出的新的检索和匹配算法除了具有平移、旋转不变性外,在匹配速度和容忍非线性形变方面具有良好的性能。
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