基于小波變換的指紋圖像壓縮算法研究.pdf

1、隨著指紋識(shí)別技術(shù)在安全領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，指紋圖像的數(shù)據(jù)量近些年呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)。在我國(guó)，目前公安部正在進(jìn)行第三代身份證的招標(biāo)工作，第三代身份證中需要保存身份證持有人的十指指紋圖像。對(duì)于一個(gè)擁有13億多人口的大國(guó)，身份證指紋采集會(huì)獲得海量的指紋圖像。如此龐大的數(shù)據(jù)量給指紋信息的存儲(chǔ)和傳輸帶來(lái)了巨大成本。因此對(duì)指紋圖像的壓縮不僅具有研究意義，同時(shí)還具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局在1993年提出的小波標(biāo)量量化(WSQ)算法，經(jīng)過(guò)

2、多年的發(fā)展，該算法已經(jīng)成為指紋圖像壓縮領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)算法，但是國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有機(jī)構(gòu)或公司實(shí)現(xiàn)該算法。為了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的指紋壓縮算法接軌，同時(shí)解決下一代身份證中指紋圖像存儲(chǔ)的問(wèn)題，本課題對(duì)小波標(biāo)量量化(WSQ)算法進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了該算法，并獲得了美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局(FBI)頒發(fā)的算法認(rèn)證證書(shū)。同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法的基礎(chǔ)上，本文提出了基于提升小波的快速WSQ算法，該算法在保證圖像質(zhì)量的情況下，提高了WSQ算法的編碼效率。下面就本論文的具體內(nèi)容進(jìn)行概

3、要說(shuō)明。
　　第一部分，詳細(xì)的介紹了課題研究的背景和意義，闡述了圖像壓縮理論的研究現(xiàn)狀;介紹了課題研究的主要內(nèi)容和成果并提出了本文的組織結(jié)構(gòu)。介紹了小波變換的基本概念，并闡述多分辨率濾波器組的原理和性質(zhì);詳細(xì)介紹了Mallat算法的基本原理和應(yīng)用。
　　第二部分，按照標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，詳細(xì)介紹了WSQ算法中圖像歸一化、信號(hào)的對(duì)稱(chēng)延拓、指紋圖像小波FBI樹(shù)的分解、小波系數(shù)的量化、量化索引值的熵編碼等過(guò)程基本原理和具體的

4、實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí)，在VC++6.0平臺(tái)上編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法，該標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法程序現(xiàn)已通過(guò)FBI認(rèn)證，并獲得FBI頒發(fā)的算法認(rèn)證證書(shū)，證書(shū)參見(jiàn)附錄。該標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法程序是國(guó)內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)并獲得認(rèn)證的算法程序。
　　第三部分，首先介紹了提升小波的基本原理，推導(dǎo)出DB97小波的提升格式。其次，提出了基于DB97提升小波的快速WSQ算法，并詳細(xì)闡述了該快速算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，該快速WSQ算法相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法，執(zhí)行時(shí)間減

5、小了。其中，編碼時(shí)間方面，快速WSQ算法比標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法提高了21％左右;解碼時(shí)間方面，快速WSQ算法比標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法提高了27％左右。
　　第四部分，介紹了實(shí)現(xiàn)該算法的軟硬件平臺(tái)，詳細(xì)說(shuō)明了標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法一致性測(cè)試和性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)意義和方案，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到使用標(biāo)準(zhǔn)WSQ算法壓縮圖像時(shí)，既滿(mǎn)足壓縮比要求又滿(mǎn)足圖像質(zhì)量以及指紋識(shí)別系統(tǒng)要求的比特率區(qū)間為:[0.6，2.25]。此外本部分還說(shuō)明快速WSQ算法的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)