專利名稱：一種指紋的識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指紋識別技術(shù)，可應(yīng)用于所有基于指紋識別技術(shù)的身份認(rèn)證場所、門禁系統(tǒng)、銀行ATM/POS機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證系統(tǒng)、防盜門/保險箱指紋密碼、汽車防盜系統(tǒng)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
指紋識別的過程分兩大部分即登記過程和識別過程。登記過程是將指紋的特征預(yù)先通過指紋輸入裝置獲取指紋樣本，經(jīng)過處理，提取指紋的特征點(diǎn)，然后保存到特定的存儲區(qū)或數(shù)據(jù)庫。識別的過程是將獲取的指紋樣本特征與已經(jīng)保存的指紋特征來比較，從而判斷其是否為同一枚指紋。具體過程參看圖1。
從現(xiàn)有指紋識別開發(fā)行業(yè)中的產(chǎn)品看，不管是在指紋登記過程中，還是指紋識別過程中，還沒有一家公司使用某種方法來進(jìn)行指紋有效地采集。這樣，在實(shí)際操作過程中，登記的指紋與要識別的指紋往往會因?yàn)榍昂蟛杉闹讣y區(qū)域不一致而無法識別，指紋的識別率沒有可靠的保證，造成指紋識別效率低下，極大的影響用戶的信心，產(chǎn)品推廣難度加大。
由于沒有對采集指紋的有效區(qū)域進(jìn)行控制，同一枚指紋，如果采集的區(qū)域不一樣，會造成指紋在識別過程中被拒絕，如圖2和圖3所示。圖2是登記時的指紋閱讀器所采集到的指紋，圖3是識別時指紋閱讀器所采集到的指紋。很顯然，這個識別過程不能通過，因?yàn)橹讣y區(qū)域不一樣，即使是同一枚指紋，再優(yōu)秀的指紋識別算法也無法識別通過。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種指紋的識別方法，用來解決現(xiàn)有指紋識別技術(shù)在登記指紋時，由于沒有進(jìn)行有效的指紋錄入而造成的指紋識別效率低下的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種指紋的識別方法，包括指紋登記過程和指紋識別過程，其中指紋登記過程包括指紋登記采樣步驟，指紋識別過程包括指紋識別采樣步驟，所述指紋登記采樣步驟的內(nèi)容包括在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)的指定指紋區(qū)域，并提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。
優(yōu)選地，所述指紋識別采樣步驟的內(nèi)容包括在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)的指定指紋區(qū)域，將提取的指紋特征與所述指紋登記采樣過程中采集到的指紋特征進(jìn)行對比，并提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。這種改進(jìn)可以將指紋定位功能與指紋提示功能應(yīng)用在指紋的識別過程。這樣一來，指紋登記過程與指紋識別過程均包含本發(fā)明技術(shù)，可以極大的提高指紋識別的效率。
優(yōu)選地所述事先設(shè)定的特征點(diǎn)為指紋核心點(diǎn)或者指紋三角點(diǎn)。
優(yōu)選地用顯示屏提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。這種提示方式為視覺提示，可以很好的通過界面設(shè)計完善提示功能。顯示屏可以是如PC機(jī)的顯示屏，嵌入式系統(tǒng)的LCD屏等，不但可以對顯示指紋當(dāng)前的位置，而且，在碰到干指紋，濕指紋，指紋面積不夠時，可以提示用戶進(jìn)行相應(yīng)的處理。沒有顯示裝備，也可以利用其他的聲音或LED燈之類的信號反饋給用戶對手指進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
優(yōu)選地在所述顯示屏上用定位符號來指示屏幕上的事先設(shè)定的特征點(diǎn)的位置，在所述顯示屏上用定位框來指示事先設(shè)定的特征點(diǎn)應(yīng)該調(diào)整到合適位置范圍。所述定位符號優(yōu)選為十字定位符號，所述定位框優(yōu)選為四角限位定位框。定位框的位置，大小，顯示樣式可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明的有益效果是相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出基于事先設(shè)定的特征點(diǎn)的采集方法，利用合理的算法來識別指紋的事先設(shè)定的特征點(diǎn)，事先設(shè)定的特征點(diǎn)如核心點(diǎn)或三角；并可采用友好的人機(jī)界面，提示采集用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置，采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)的指紋區(qū)域，有效的保證指紋的采集區(qū)域位置和大??；并且通過自動運(yùn)算，能非常有效而方便的對指紋進(jìn)行識別，使登記時的指紋與識別時的指紋區(qū)域基本上一致，可以完全克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。在指紋質(zhì)量沒有什么變動的情況下，識別率極大的提高，識別率可達(dá)100％。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)所用到的指紋識別方法的過程圖。
圖2是登記時可能采集到的一種特征指紋圖。
圖3是識別時可能采集到的一種特征指紋圖。
圖4是指紋事先設(shè)定的特征點(diǎn)為核心點(diǎn)的示意圖。
圖5是事先設(shè)定的特征點(diǎn)為三角點(diǎn)的示意圖。
圖6是與指紋閱讀器聯(lián)合工作的上層軟件界面圖。
圖7是指紋采集過程的方框圖。
圖8是指紋核心點(diǎn)自動定位算法的示意圖。
圖9是登記時一種指紋閱讀器的采樣圖。
圖10是識別時的一種指紋閱讀器的采樣圖。
圖11是識別時閱讀器采樣的指紋圖，該圖顯示的指紋采集區(qū)域偏離情況。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種指紋的識別方法。
一種指紋的識別方法通常包括指紋登記過程和指紋識別過程。參看圖1，本發(fā)明的整個過程與其相似。登記過程由指紋閱讀器取樣，在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為中心的指紋區(qū)域，如果事先設(shè)定的特征點(diǎn)不在指定的位置，提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。然后提取指紋特征點(diǎn)，將提取的數(shù)據(jù)存入指紋數(shù)據(jù)庫留存。
需要說明的是指紋上的事先設(shè)定的特征點(diǎn)包括指紋核心點(diǎn)和指紋三角點(diǎn)。指紋核心點(diǎn)參看圖4中白色十字記號，指紋核心點(diǎn)是每個手指指紋方向發(fā)生較大變化的上部分呈拱形的小區(qū)域，也可是下部分呈凹形的小區(qū)域。指紋三角點(diǎn)參看圖5中白色十字記號，指紋三角點(diǎn)是每個手指指紋紋路近似成三角型的小區(qū)域。
上面方法的過程中，“提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置”中的提示方式比較直觀的是顯示屏提示。即用顯示屏提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置?？梢詫⒅讣y閱讀器連接到電腦上USB接口，通過指紋管理軟件實(shí)現(xiàn)指紋閱讀器對指紋的采集工作，上層管理軟件然后做出指紋核心點(diǎn)的提取工作，并將指紋提取的數(shù)據(jù)存入電腦，從而完成登記過程。上層管理軟件的工作界面參看圖6所示。在指紋顯示屏幕上可以但不限于使用十字定位符號來指示屏幕上的核心點(diǎn)。在顯示屏上用定位框來指示指紋需要采集區(qū)域的基準(zhǔn)點(diǎn)位置。定位框用于提示需要將事先設(shè)定的特征點(diǎn)定位的區(qū)域，十字定位符號用于跟蹤指紋的核心點(diǎn)，當(dāng)十字定位符號在定位框內(nèi)時，表示指紋采集是滿足采集位置要求的。
參看圖6，圖中指紋顯示屏幕部分的定位方框位于圖像的中間(實(shí)際可以在采集圖像的任意位置)，十字表示指紋的核心點(diǎn)當(dāng)前的位置。圖9和圖10上顯示的登記和識別指紋可以正確讀取和使用，而圖11中的圖象由于位置不在指定的方框內(nèi)可以被拒絕使用。定位框可以根據(jù)需要調(diào)整大小或位置。采用這種方法，需要對指紋核心點(diǎn)進(jìn)行自動識別，當(dāng)然，不對核心點(diǎn)識別，用戶自己根據(jù)圖象顯示結(jié)果自己調(diào)整手指的位置也可以達(dá)到目的。事先設(shè)定的特征點(diǎn)為指紋三角點(diǎn)，對其進(jìn)行定位的原理是一樣的，只是可能不是以三角點(diǎn)為中心，而是以該點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)在某個方向(如手指指尖方向)的指紋區(qū)域，就不再描述。
指紋識別系統(tǒng)最好有顯示圖象的功能，如PC機(jī)的顯示屏，嵌入式系統(tǒng)的LCD屏等等。不但可以顯示指紋當(dāng)前的位置，而且，在碰到干指紋，濕指紋，指紋面積不夠時，可以提示用戶進(jìn)行相應(yīng)的處理。沒有顯示裝備，也可以利用其他的聲音或LED燈之類的信號反饋給用戶對手指進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
有顯示畫面的提示可以很清楚的告知用戶自己輸入的指紋是核心點(diǎn)當(dāng)前位置及周邊指紋區(qū)域的大小和指紋的深淺程度，用戶在指紋識別過程中，在偏差不是很大的情況下，可以不調(diào)整事先設(shè)定的特征點(diǎn)到指定的定位區(qū)域，也能正確識別，但是使用定位區(qū)域?qū)κ孪仍O(shè)定的特征點(diǎn)進(jìn)行定位，在圖像質(zhì)量滿足設(shè)定要求的情況下，就一定能夠正確識別指紋。而不像現(xiàn)有技術(shù)，在登記過程中即使輸入了如圖2所示的指紋，用戶由于沒有可視界面，無法知道自己輸入的指紋特征情況，在以后的指紋識別過程中，就無法按照登記時的指紋特征給指紋閱讀器提供指紋。由此導(dǎo)致的重復(fù)輸入，造成識別率低下。
事實(shí)上，不僅可以在指紋登記過程中采用本發(fā)明技術(shù)，還可以在指紋識別過程中應(yīng)用本發(fā)明。
指紋識別過程為先由指紋閱讀器采樣，然后由指紋管理軟件進(jìn)行特征提取，在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以核心點(diǎn)為中心的指紋區(qū)域，將提取的特征指紋與前面指紋登記采樣過程中采集到的特征指紋進(jìn)行對比，并通過和指紋登記過程中一樣的顯示屏幕方式告知用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。
上面的指紋提取過程采用的是運(yùn)行于電腦上的指紋管理軟件來進(jìn)行指紋的特征提取工作、指紋數(shù)據(jù)庫的建立和特征對比工作，在實(shí)際應(yīng)用中不僅限于依賴電腦的應(yīng)用。本發(fā)明可應(yīng)用于所有基于指紋識別技術(shù)的身份認(rèn)證場所、門禁系統(tǒng)、銀行ATM/POS機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證系統(tǒng)、防盜門/保險箱指紋密碼，汽車防盜系統(tǒng)等領(lǐng)域。
指紋核心點(diǎn)自動定位算法參看圖7。
a)計算指紋圖像中的每個像素的方向場。
b)根據(jù)方向場，計算指紋圖像中的每個像素的可靠性，形成一張可靠性表。
c)根據(jù)可靠性表，對對應(yīng)的可靠性表中可靠性值比較差的每一個像素，以該像素為中心，半徑為R的范圍內(nèi)，按照圖式兩個區(qū)域根據(jù)公式分別進(jìn)行y方向的積分。
d)計算A1和A2區(qū)的差值，即為每個像素的曲率ε＝A1-A2。
e)差值最大的像素點(diǎn)即為核心點(diǎn)。
根據(jù)需要可以調(diào)整半徑R和角度θ可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。
指紋管理軟件指紋采集過程，參看圖6中所示的方框圖。
簡述如下步驟1、采集一幀指紋圖像，執(zhí)行步驟2；步驟2、檢驗(yàn)圖像中有效的指紋區(qū)域是否達(dá)到指定的大小，如果是，執(zhí)行步驟3，如果否，提示用戶重新采集指紋采集，重復(fù)1；步驟3、檢驗(yàn)指紋圖像質(zhì)量，圖像質(zhì)量較好，執(zhí)行步驟4，圖像質(zhì)量較差，提示用戶重新采集指紋采集，重復(fù)1；步驟4、指紋核心點(diǎn)自動定位，執(zhí)行步驟5；步驟5、檢查核心點(diǎn)有沒有在指定的定位框內(nèi)，如果是，執(zhí)行步驟6，如果否，提示用戶重新采集指紋采集，重復(fù)1；步驟6、提取特征點(diǎn)，并登記或識別。
權(quán)利要求
1.一種指紋的識別方法，包括指紋登記過程和指紋識別過程，其中指紋登記過程包括指紋登記采樣步驟，指紋識別過程包括指紋識別采樣步驟，其特征在于，所述指紋登記采樣步驟的內(nèi)容包括在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)的指定指紋區(qū)域，并提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種指紋的識別方法，其特征在于，所述指紋識別采樣步驟的內(nèi)容包括在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)的指定指紋區(qū)域，將提取的指紋特征與所述指紋登記采樣過程中采集到的指紋特征進(jìn)行對比，并提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種指紋的識別方法，其特征在于所述事先設(shè)定的特征點(diǎn)為指紋核心點(diǎn)或者指紋三角點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1或2所述一種指紋的識別方法，其特征在于用顯示屏提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。
5.如權(quán)利要求3所述一種指紋的識別方法，其特征在于用顯示屏提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。
6.如權(quán)利要求4所述的一種指紋的識別方法，其特征在于在所述顯示屏上用定位符號來指示屏幕上的事先設(shè)定的特征點(diǎn)的位置，在所述顯示屏上用定位框來指示事先設(shè)定的特征點(diǎn)應(yīng)該調(diào)整到合適位置范圍。
7.如權(quán)利要求5所述的一種指紋的識別方法，其特征在于在所述顯示屏上用定位符號來指示屏幕上的事先設(shè)定的特征點(diǎn)的位置，在所述顯示屏上用定位框來指示事先設(shè)定的特征點(diǎn)應(yīng)該調(diào)整到合適位置范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種指紋的識別方法，用來解決現(xiàn)有技術(shù)在登記指紋時由于沒有進(jìn)行有效的指紋錄入而造成的指紋識別效率低下的問題。它包括指紋登記和識別過程，其中指紋登記過程和識別過程均包括指紋登記采樣步驟；所述指紋登記中的指紋采樣步驟的內(nèi)容包括在獲取指紋樣本的時候，采集設(shè)備采集以事先設(shè)定的特征點(diǎn)為中心的指紋區(qū)域，并提示用戶調(diào)整手指在指紋閱讀器上的位置。本發(fā)明可以能使登記時的指紋與識別時的指紋區(qū)域基本上一致，在指紋質(zhì)量變動不大的情況下，識別率可達(dá)100％。應(yīng)用范圍包括所有基于指紋識別技術(shù)的身份認(rèn)證場所，如門禁系統(tǒng)、銀行ATM/POS機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證系統(tǒng)、防盜門/保險箱指紋密碼，汽車防盜系統(tǒng)等領(lǐng)域。
文檔編號G06K9/00GK101030246SQ20071007386
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者黃東運(yùn) 申請人:黃東運(yùn)