基于不可分小波和LDA的掌纹识别

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第 ３ Ｏ卷第 ３期
２０ 年 ９ ０８ 月
湖北 大学学报（ 自科 学版）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｕ ｅ Ｕｎｖ ｒ ｉ （ ｔ ｒｌＳ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｂ ｉ ｉｅ ｓｔ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ） ｏ ｙ
Ｖｏ． Ｏ Ｎｏ ３ １３ ．
０
（） 照 适 中 ａ光
（ ） 照 偏 强 ｂ光
图 １ 采集 自同一个人的两个不 同时期 的掌 纹图像以及它们直方 图的对 比
一
般来 说掌 纹识 别 的方法 大致 可 以分为 两类 ， 一类 是 基 于几何 特征 的掌纹识 别 方 法［ ， 一类 是 基 １另 ］
于统计 分析 的掌 纹识 别方 法． 近年来 ， Ｃ 主成 分 分析 ） Ｐ Ａ（ 方法 ［ 和 Ｌ Ａ 方 法 ［均 是 基 于统 计 特 征 的识 ３ ］ Ｄ ５ ］ 别 方法 ， 掌纹识 别领 域得 到应 用 ， 在 并取 得 了不错 的效 果 ． 是 它 们 都 只是 针 对 光 照 变 化很 小 的掌 纹 图 但 像 进行 研究 ， 没有 讨论 光 照条件 显 著 变化 的掌纹 识别 ． １所 示 是 Ｐ ｌＵ 掌 纹 库 中 同一 个 人 在 不 同 光 图 ｏｙ
波［７， ６］相对于可分小波 ， 它的低频部分包含着更少的冗余信息， 而高频部分揭示 了更多 的细节信息． 这
收稿 日期 ：２０ —０ —１ ０８ １ ５ 基 金项 目 ：湖 北 省 自然 科 学 基 金 （ 际合 作 ）２ Ｏ Ｃ ｌ ） 助 项 目 国 （Ｏ ７ ＡＯ １资 作者简 介 ： 王选（ ９ ４ ） 男 ， １８ 一 ， 硕士生
照条件 下 的两幅 掌纹 图像 以及 它 们 的直 方 图 ， 以看 出 图 １ ａ 中掌纹 图 像 的 灰度 值 集 中在 １ ０ ５ 可 （） ５ —２ ５ 之间 ， 图 １ ｂ 中掌纹 图像 的灰 度值集 中在 ２ ０ ２ ５之 间 ， 明光 照 条件 的不 同 能 引起 掌纹 图像 灰度 而 （） ０－ ５ 说
Ｓ ｏ ，２ ０ ｅ． ０８
文章 编 号 ： ０ ０ ３ ５２ ０ ） ３ ２ ９ ４ １ ０ —２ ７ （ ０ ８ ０ —０ ４ —０
基 于不 可 分 小 波和 Ｌ Ａ 的掌 纹 识 别 Ｄ
王选
（ 湖北大学 数学 与计算机 科学学院 ， 湖北 武汉 ４ ０ ６ ） ３０ ２
摘要 ： 提出了一种基于不可分小波 和线性 判别 分析 （ ＤＡ） Ｌ 的掌纹特征 提取算 法． 算法首 先对掌 纹灰度 该 图像进行二层小波分解 ， 留图像的低 频段 ， 保 这样 一 幅 １ ８ ２ ２ ×１ ８的 掌纹 图像经 过上 述小 波分 解后 得 到一幅 ３ ×３ 的掌纹子 图， ２ ２ 图像的维数显著降低 ， 并且减 少 了光照 这一奇 异信息 变化对 识别 效果 产生 的影响 ， 然后 利用 Ｌ Ａ方法进行特征提 取． Ｄ 针对 Ｐ ｌ 掌纹库的识别结果表 明 ， ｏｙ Ｕ 该方 法在识 别时 间， 识别 率等方 面都有其 独特 的优越性． 关键词 ： 不可分小波 ； 线性判别 分析 ； 特征提取
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湖 北 大学 学 报 （ 自然 科 学 版 ）
第 ３ Ｏ卷
样 ， 此不 可分 小波应 用 于掌纹 识 别 ， 过 分解 后 的掌 纹 图像 的低 频 段 包 含 了更 少 的光 照 这 一 奇异 信 将 经
息 ， 而可 以减 少光 照条件 不 同对识别 结果 产生 的影 响 。 从 本文首 先对 掌纹 灰度 图像进 行两 层二 维不可 分小 波分 解 ， 取其 最低频 段 来代替 原掌纹 图像 ， 后利 然 用 Ｌ Ａ 判别法 进行 特 征提 取 ， Ｐ Ａ方 法 、 ＤＡ 方 法 和 ｄ ４小 波 ＋Ｌ Ｄ 与 Ｃ Ｌ ｂ ＤＡ方 法 相 比较 ， 本文 所 提 出的 方法 不管 是识 别率还 是处 理时 间都具 有显 著 的优势 ．
中 图分 类 号 ： Ｐ ５ Ｔ ７１ 文献 标 志码 ： Ａ
生 物特征 识别 ， 以其普 遍性 ， 唯一 性 ， 方便 性 ， 久 性 等 特 点 ， 为 当今 模 式 识 别 和 人 工智 能 的研 究 永 成 热点． 以用 于鉴 别 身份 的人体 生物 特征 包括 ＤＮＡ， 纹 ， 脸 ， 膜 ， 音 ， 可 指 人 虹 声 掌纹 ， 形 ， 手 耳廊 ， 味 ， 体 视 网膜等 ． 中指纹 识别 是使 用最 早 ， 其 最广 泛 ， 是最 为成 熟 的一 种生 物识 别 技术 ， 纹识 别是 近 年来 新 兴 也 掌 的一种 生物 特征 识别 方法 ［］相对 于指 纹识 别 ， 纹 识 别 具有 可 区分 信 息 多 ， 要 特征 稳 定 且 明 显 ， １， 掌 主 提 取特 征时 不容易 受 到噪声 的干 扰 ， 窃取 的可 能性 小 等 诸 多 优势 ． 此 ， 被 因 掌纹 同其 他 应 用 于 身份 识 别 的 生物 特征相 比 ， 具 有更广 阔的应用 前 景． 将
值 的显 著变 化． 小 波分 析 由于其 良好 的时 频分 析特 征及 多分 辨等 特点 ， 年来 在信 号处 理 ， 近 图像 处理 等 方 面得 到 了 广泛 的应用 ， 最近 Ｙｏ ｕ和 Ｃ ｅ ｈ ｎ通 过 中 心 对 称 正 交 矩 阵 构 造 出 了一 种 具 有 线 性 相 位 的 二 维 不 可 分 小
不 可 分 小 波 的构 造
多分 辨分 析 （ Ａ） 论提 供 了一个 构造小 波 和相应 滤 波器 的一般 方法 ． 据二 维 不 可分 小 波 的多 ＭＲ 理 根
分 辨分析 理论 和小波 构造 理论 ， 可分小 波构 造 的关键 问题 是 如何 构造 不 可分 小 波 的低通 滤 波器 ． ｕ 不 Ｙｏ 和Ｃ ｅ ｈ ｎ构造 的不 可分小 波滤 波器 满足如 下 条件ｌ １： ６一 ． ｏ 叩 ＋ ｏ ＋ ， ）ｌ ｏ ， ＋ ｒ ｌｎ （ ， ）ｌ ｌｎ （ 丌 ７ ＋ｌｎ （ 叩 ７ ＋ｌｎ （ ＋ 丌 叩 ７ 一 １ ｒ ｒ １ ｒ ）【 ｏ ｒ ，＋ ｒ ）ｌ １ ２ ３分别 为低 通滤 波器 和三 个高通 滤波 器． 满 足 以下 条件 的前 提下 ， ，， 在 令