聚集诱导发光指纹粉末的制备及其在MATLAB辅助潜指纹成像识别与匹配中的应用研究

来源 :深圳大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bisha1007
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指纹是刑事调查中最重要的物理证据之一,指纹识别也是全世界最常用的生物识别技术。而犯罪现场的潜指纹往往难以被肉眼所察觉,因此,研究简单、快捷、低成本的潜指纹显影材料显得尤为重要。此外,在传统潜指纹成像材料的研究中难以准确客观地评估其潜指纹显现性能,极大地限制了潜指纹成像材料的开发。因此,为解决以上问题,本文将具有聚集诱导发光(AIE)特性的染料与指纹吸附性配体相掺杂,制备出新型AIE潜指纹粉末,并将其应用于实际基材表面的潜指纹成像中。而在随后开发出一套基于MATLAB的潜指纹识别与匹配系统(AFIS),通过对潜指纹图像进行预处理、特征提取、和特征匹配等步骤,对所制备的潜指纹材料的成像结果进行定量分析。论文的主要工作内容包括以下三个方面:(1)对AIE染料掺杂蒙脱土(MMT)制备AIE荧光指纹粉末并进行潜指纹成像研究。选取具有AIE特性的水杨醛吖嗪(SAA)掺杂入MMT配体以制备SAA@MMT荧光指纹粉末,后通过改变前体物质质量比例来优化制备工艺,灰度分析结果显示当SAA与MMT质量比为10%时所制备的SAA@MMT荧光指纹粉末的潜指纹成像效果最好,优于市售商业指纹粉末,且其在载玻片上的潜指纹图像可以清晰得显现出起点、终点、结合点和分叉点等细节特征信息。随后将SAA@MMT荧光指纹粉末应用在纸币,光盘,信用卡,大理石,铜箔,培养皿,塑料袋等光滑无孔基材表面上的潜指纹成像中,均获得了高对比度,高清晰度,高分辨率且优于市售商业指纹粉末的潜指纹图像。同时,SAA@MMT荧光指纹粉末被证明在长期储存过程(80天)中依然具有较为稳定的性质,其储存时间对潜指纹成像结果影响较小。此外,还探究了四苯乙烯(TPE)等其他AIE染料制备AIEgens@MMT荧光指纹粉末和其潜指纹成像效果。(2)对AIE染料掺杂金属-有机框架(MOF)材料制备AIE荧光指纹粉末并进行潜指纹成像研究。选取SAA掺杂2-甲基咪唑锌盐(ZIF-8)制备SAA@ZIF-8荧光指纹粉末,并通过改变ZIF-8生长时间以优化制备工艺。透射电镜表征和灰度分析结果显示当ZIF-8生长时间为1 h时所制备的SAA@ZIF-8荧光指纹粉末结构更为均匀,潜指纹成像效果最好,且与市售商业指纹粉末相比具有更高的成像对比度,清晰度和更低成本。在实际测试中SAA@ZIF-8荧光指纹粉末适用于多种不同粗糙程度的无孔或多孔基材表面的潜指纹成像,且其在载玻片上的潜指纹图像在常温常湿环境下静置7天后依然具有和刚生成时相同的清晰度与对比度,具有较高的稳定性。此外,证明了TPE等其他AIE染料同样可制备成AIEgens@ZIF-8荧光指纹粉末并进行相应的潜指纹成像。(3)对基于MATLAB的潜指纹识别与匹配系统进行研究。通过该系统对潜指纹图像和原指纹图像分别进行归一化处理、图像分割、图像二值化、图像细化增强、特征提取、特征匹配,所设计的特征点匹配算法可计算得出潜指纹图像与所采集真实指纹图像之间的的差异值,其结果具有比传统灰度分析测试方法更高的分析效率和更准确直观的分析结果。随后用此系统验证了当SAA与MMT质量比为10%时,所制备SAA@MMT荧光指纹粉末潜指纹成像效果最好,与原指纹图像的平均差异值为0.0976,同时也验证了SAA@ZIF-8荧光指纹粉末的潜指纹成像效果优于SAA@MMT荧光指纹粉末,二者与原指纹图像的平均差异值分别为0.0781和0.0976均优于市售指纹粉末的0.1371。
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