分布式海量指纹识别系统设计和实现-软件工程专业论文.docxVIP

I I 摘 要 摘 要 目前，指纹识别技术已经日趋成熟，优秀的指纹识别算法不断地被提出，但 是绝大多数都是只关注了如何提高匹配的准确率，而忽略了匹配的时间开销。然 而在日常生活中，需要在大量指纹数据下检索的场景很多。由于目前在技术上大 多并没有考虑海量数据的问题，这样就导致了海量指纹集下的实时识别是一个极 具挑战性的课题。主要存在的问题有：1）在算法上需要一种能够对指纹数据分类 或者建立索引的解决办法，从而能够加快指纹的识别；2）单节点的计算能力有限， 不满足海量数据下实时查询的需要；3）如果采用分布式实现，怎样才能充分的使 整个指纹识别过程并行，从而能够快速的返回结果。 针对上述问题，本文参考了现有通用的基于内容图像检索方案，提出了面向 海量指纹图像的分布式索引构造和检索方案。首先，本文介绍并讨论了现有对指 纹特征构造描述符的方式，并按照测试结果的好坏选择并实现了基于细节点柱形 结果编码（MCC）算法。该算法产生的特征描述符的表示形式是 1280bit 的二进制 串，该描述符是现有已知的识别效果最为理想的指纹特征描述符；然后，为了能 提高系统在海量指纹集下的检索效率并能满足实时性的查询需求，本文讨论了对 指纹特征建立索引的方法。在综合比较了基于 LSH 和基于树的索引构造方案后， 本文选用了基于多颗分层聚类树的方案来对海量二进制形式的特征描述符建立快 速查找的索引，该方案在检索时间和检索精度上的表现都是比较理想的。接着， 为了能适应对海量指纹数据的存储和计算要求，本文依据 MapReduce 的思想将该 算法部署在分布式环境下，实现了多节点下并发的处理海量指纹数据，并提供实 时的查询。该方法显著提高了查询的效率。 实验结果表明，MCC 指纹特征描述符效果良好，基于多颗分层聚类树的二进 制特征检索算法与传统的 LSH 算法比较，在检索时间和检索精确度上都有所提高。 同时分布式计算模块的引入，很好的解决了对海量指纹数据构造索引以及实时查 询的问题，并且提高了检索效率。 关键词：指纹识别，MCC，聚类树，分布式，计算 II II ABSTRACT ABSTRACT Currently, fingerprint recognition technology has been greatly improved. Excellent fingerprint recognition algorithm was published constantly. Most of them only concerned about how to improve the matching accuracy while ignoring the cost of matching time. However, in daily life we often need to do the fingerprint recognition in massive data. Because most of the existing technology did not in considering the issue of massive data, this led to that the real-time identification with massive fingerprints is a challenging task. The main problems are: 1) We need a solution to build index with fingerprint features in order to speed up fingerprint recognition; 2) The computing power with single computer is limited, which can’t satisfy the situation of searching with massive fingerprints; 3) If we use the distributed implements, how to do the recognition fully concurrently thus returning result fast is a key point. In consideration of these problems, this thesis refers to the existing generic content-based image retrieval solutions and comes up with a scheme which deals with massive fingerprint i