文档介绍：硕士学位论文
基于结构光的 3D 指纹信息采集
系统的设计与实现
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A 3D
FINGERPRINT INFORMATION COLLECTING
SYSTEM BASED ON STRUCTURED LIGHT
张乃文
哈尔滨工业大学
2011 年 12 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开
工学硕士学位论文
基于结构光的 3D 指纹信息采集
系统的设计与实现
硕士研究生: 张乃文
导师: 徐勇教授
申请学位: 工学硕士
学科: 计算机科学与技术
所在单位: 深圳研究生院
答辩日期: 2011 年 12 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Thesis for the Master Degree in Engineering
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A 3D
FINGERPRINT INFORMATION COLLECTING
SYSTEM BASED ON STRUCTURED LIGHT
Candidate: Zhang Naiwen
Supervisor: Prof. Xu Yong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Computer Science and Technology
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: December, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
在过去的几十年里,指纹识别或者认证一直是生物特征识别里的主要研究方
向,我们有足够的理由相信在未来的很长一段时间里,指纹识别或认证也同样拥
有主流市场。指纹具有的唯一性、永久不变性、普遍存在性、易被采集性、易被
接受性等特点,使其成为使用生物特征进行身份认证及识别技术的首选。
尽管指纹识别作为生物特征识别领域应用场景中的首要选择形式,但是目前
的指纹信息采集技术已经限制了指纹认证在更多领域应用的发展。比如,目前的
采集技术对手指的适应性比较差,对手指的状态要求比较严格。
随着 3D 成像和采集技术的成熟,三维指纹信息采集设备为指纹的进一步研
究开创了新的途径。三维指纹信息获取设备与传统指纹采集设备相比较有着先天
性的优势,其对手指的状态要求相对宽松,非接触式也解决了接触式带来的手指
形变问题,同时三维信息极大地降低了信息被伪造和复制的可能性,安全性大幅
度提高。这些优点使得对三维指纹信息的采集设备的研究和探索有着重要的价值
和意义。
本文基于结构光原理,设计并实现了一套嵌入式三维指纹信息采集系统,用
来获取到指纹更多的空间信息,主要研究内容包括以下几个方面。
组建嵌入式平台。三维指纹信息采集系统平台采用的是以 DM642 为核心的
DSP 系统开发平台,在平台上实现光栅图像生成、光栅图像投影、图像采集、格
雷编解码、四步相移法以及三维数据的重构等功能。
搭建采集结构。基于结构光的三角原理,搭建出一套适合采集指纹三维信息
的架构。采集系统整体的构建主要是基于生物计算中心的光学减震平台,通过平
台配套的机械设备和已有采集设备,设计相应的中间连接件,组装实现投影仪和
相机的支撑、移动和旋转等操作,D 相机的
距离和角度等,使其能够达到实验要求。
系统标定。标定相机的内外参数,参考标定结果,选择适合系统采集的镜
头。利用角点提取法标定图像放大比例。使用电动移动导轨,逆向求取系统中的
未知参数。使用标准量块和量柱对系统的深度和曲面测量精度进行标定。分析并
解决系统遇到的条纹干扰问题。同时进行活体和实物测量实验,对系统的应用效
果进行评估。最后,使用这个设备建立了一个小型的三维指纹数据库。
关键词:三维指纹;3D 指纹;结构光;嵌入式;DM642
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract