專利名稱：指紋識(shí)別中確定性編碼方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用確定性編碼來(lái)進(jìn)行指紋識(shí)別的 方法以及采用該方法所構(gòu)建的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
技術(shù)背景現(xiàn)有的指紋識(shí)別方法是基于點(diǎn)模式的模糊匹配方法。定義指紋脊線的分叉點(diǎn)和指紋脊線 的端點(diǎn)為指紋的特征點(diǎn)。在"Azriel Rosenfeld. Point pattern matching by relaxation" (Pattern Recognition, 1980， 12(5) :269 275) 一文中，作者Ranade與Rosenfeld提出 了點(diǎn)匹配的松弛算法定義點(diǎn)集Ll =P1. . .Pm與點(diǎn)集L2:QL . . Qm。對(duì)于一對(duì)匹配(Pi， Qj)，定義兩個(gè)點(diǎn)集的一個(gè)相對(duì)變換Tri j。根據(jù)在TRi j變換下兩個(gè)點(diǎn)集中其余點(diǎn)的匹配程度， 計(jì)算TRi j的可靠度。如果存在一個(gè)變換TR0使點(diǎn)集LI與點(diǎn)集L2合理地匹配，則當(dāng)某個(gè)TRi j "TR0時(shí)，TRij的可靠度較大而其他變換匹配的可靠度較小，可靠度將迭代計(jì)算。該方法的 主要缺點(diǎn)是(1)特征點(diǎn)集的提取依賴于采集設(shè)備、采集環(huán)境與圖像預(yù)處理算法的性能，因 此，特征點(diǎn)集提取的誤差嚴(yán)重影響指紋識(shí)別系統(tǒng)的精確性；(2)指紋圖像與描述其特征的特 征點(diǎn)集之間是一對(duì)多的映射關(guān)系。不同情況下采集到的同一手指的指紋圖像不盡相同，提取 的特征點(diǎn)集也不盡相同，因此，識(shí)別系統(tǒng)采用模糊匹配的模式，系統(tǒng)錯(cuò)誤拒絕率(FRR)與錯(cuò) 誤接受率(FAR)較高，存在安全隱患；(3)由于采用窮舉的模糊匹配方法，因此，運(yùn)算量大， 識(shí)別慢，不適合于指紋門禁、密碼驗(yàn)證等實(shí)時(shí)應(yīng)用環(huán)境； 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種采用確定性編碼來(lái)進(jìn)行指紋識(shí)別的方法。該方法采用確定性編 碼特征實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別過(guò)程的精確匹配。利用該方法可以在指紋圖像中提取只與指紋個(gè)體相關(guān) 的確定性編碼特征(指紋DNA)，并利用確定性編碼特征實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別過(guò)程精確匹配，從而克 服傳統(tǒng)基于點(diǎn)模式的指紋識(shí)別系統(tǒng)中僅采用模糊匹配算法造成的正確率低、存在安全隱患等 缺點(diǎn)。本發(fā)明的方法其特征在于在指紋比對(duì)的過(guò)程中，采用確定性編碼特征實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別過(guò)程精確匹配。所說(shuō)的利用確定性編碼特征進(jìn)行精確匹配是通過(guò)在指紋圖像中選取某一特定形狀 的特征區(qū)域，并求出該特征區(qū)域所對(duì)應(yīng)的特征值——指紋脊線總長(zhǎng)、脊線方向場(chǎng)的主方向和 像素點(diǎn)的方向熵來(lái)進(jìn)行匹配。該方法在DSP中依次按以下步驟(1) 在指紋識(shí)別過(guò)程中，通過(guò)經(jīng)總線與計(jì)算機(jī)中央處理器相連的指紋圖像采集設(shè)備， 采集一個(gè)指紋作為模板指紋，存儲(chǔ)于內(nèi)存儲(chǔ)器中，并通過(guò)圖像顯示設(shè)備顯示圖像。(2) 通過(guò)經(jīng)總線與計(jì)算機(jī)中央處理器相連的指紋圖像采集設(shè)備，采集一個(gè)指紋作為待 識(shí)指紋，存儲(chǔ)于內(nèi)存儲(chǔ)器中，并通過(guò)圖像顯示設(shè)備顯示圖像。(3) 在模板指紋和待識(shí)指紋的圖像中，將各像素點(diǎn)的像素值歸一化到[O， l]區(qū)間，其 中像素值為0的點(diǎn)為黑色點(diǎn)，像素值為l的點(diǎn)為白色點(diǎn)，得到模板指紋和待識(shí)指紋的歸一化 圖像，計(jì)算公式為像素點(diǎn)的歸一化髓值<formula>formula see original document page 6</formula>1> 像素點(diǎn)的像素值小于閾值T(4) 分別在步驟(3)所說(shuō)的模板指紋和待識(shí)指紋的歸一化圖像中，將指紋脊線細(xì)化為 只有一個(gè)像素點(diǎn)寬度的紋線，細(xì)化方法為對(duì)于所說(shuō)的歸一化圖像，在滿足不改變指紋脊線長(zhǎng) 度的前提下，將像素值為0的像素點(diǎn)，其像素值更改為1，得到模板指紋和待識(shí)指紋的細(xì)化 圖；(5) 確定性編碼特征的提取與匹配(5. 1)分別選取模版指紋與待識(shí)指紋的脊線端點(diǎn)作為待選特征點(diǎn)；(5. 2)分別對(duì)模板指紋細(xì)化圖和待識(shí)指紋細(xì)化圖中所有待選特征點(diǎn)所在的紋線進(jìn)行跟蹤及離散采樣，每隔設(shè)定值"。個(gè)像素點(diǎn)采樣一點(diǎn)，D。取值范圍為8-12，記錄像素 點(diǎn)的坐標(biāo)，統(tǒng)一設(shè)定每條紋線采樣N點(diǎn)，N取值范圍為3-5，以特征點(diǎn)本身為第0采樣 點(diǎn)，如果紋線長(zhǎng)度不足以采樣N點(diǎn)，則放棄采樣；(5.3)對(duì)待識(shí)指紋中的任一待選特征點(diǎn)和模板指紋中的任一待選特征點(diǎn)，通過(guò)以 下公式計(jì)算2個(gè)特征點(diǎn)所在的2條紋線的擬合度函數(shù),,=1/§1《。-",.,。1<formula>formula see original document page 6</formula>其中，",?！R(shí)指紋細(xì)化圖中所說(shuō)的采樣紋線上第J'采樣點(diǎn)和第0采樣點(diǎn)(特征點(diǎn))之間的距離，i取值范圍為l到^l;A,-模板指紋細(xì)化圖中所說(shuō)的采樣紋線上第i采樣點(diǎn)和第0采樣點(diǎn)(特征點(diǎn))之間的距離，i取值范圍為l到AM;如果^大于某一設(shè)定值閾值^，則初步認(rèn)定這兩條紋線所對(duì)應(yīng)的待選特征點(diǎn)為一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，保留這對(duì)特征點(diǎn)，進(jìn)行(5.4)，若不能滿足^大于設(shè)定值閾值^，則舍棄這對(duì)特征點(diǎn)，重復(fù)(5.3)，所說(shuō)的&取值范圍0.01-0.1;(5. 4)對(duì)(5. 1)中所說(shuō)的待識(shí)圖像和模板圖像中的任2個(gè)待選特征點(diǎn)重復(fù)(5. 3)， 得到基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)集；(5.5)按以下步驟進(jìn)行指紋圖像姿勢(shì)糾正；(5.5.1) 在(5.4)得到的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)集中，任選一對(duì)作為基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)；(5.5.2) 按以下步驟計(jì)算待識(shí)圖像相對(duì)于模板圖像的平移參數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度<formula>formula see original document page 7</formula>其中，一待識(shí)指紋圖像中該基準(zhǔn)點(diǎn)所在紋線的第k個(gè)采樣點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，k取值范圍為0到fl——模板指紋圖像中該基準(zhǔn)點(diǎn)所在紋線的第k個(gè)采樣點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，k取值范圍為0到fl《,、分別為待識(shí)指紋圖像相對(duì)于模板指紋圖像橫向平移參數(shù)和縱向平移參數(shù)，待識(shí)指紋相對(duì)于模板指紋的旋轉(zhuǎn)角度^為該對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)中的待識(shí)指紋特征點(diǎn)所 在脊線的切線方向與模板指紋特征點(diǎn)所在脊線的切線方向之差；(5.5.3)將模版指紋的所有像素點(diǎn)坐標(biāo)Or，力按下式轉(zhuǎn)化為像素點(diǎn)坐標(biāo)("， k)，計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 7</formula>其中，P為圖像伸縮系數(shù)，P=l;分別為步驟(5.5.2)所得到的待識(shí) 指紋圖像相對(duì)于模板指紋圖像橫向平移參數(shù)和縱向平移參數(shù)；S為待識(shí)指紋相對(duì)于模板指紋的旋轉(zhuǎn)角度-，(5.6)按以下步驟進(jìn)行精確匹配；(5.6.1) 對(duì)于(5.5.1)所說(shuō)的一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，分別以模板圖像的基準(zhǔn)點(diǎn)和待 識(shí)圖像的基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，在(4)所說(shuō)的模板指紋和待識(shí)指紋的細(xì)化圖中，按設(shè)定 形狀做一個(gè)相同面積的特征區(qū)域；(5.6.2) 分別在(5.6.1)所說(shuō)的模板指紋細(xì)化圖和待識(shí)指紋細(xì)化圖的特征 區(qū)域內(nèi)，計(jì)算以下確定性編碼特征值，包括指紋脊線總長(zhǎng)度、脊線方向場(chǎng)的主方向 和像素點(diǎn)的方向熵3個(gè)參數(shù)，其中指紋脊線總長(zhǎng)度為該相應(yīng)的特征區(qū)域內(nèi)像素值為0的像素點(diǎn)數(shù)目； 脊線方向場(chǎng)的主方向按以下步驟求得首先以度為單位計(jì)算特征區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)所在的指紋脊線的切線方向，其次 統(tǒng)計(jì)像素點(diǎn)所在的指紋脊線的切線方向等于某一角度值的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，再次以角度 為橫坐標(biāo)，像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為縱坐標(biāo)建立直方圖，最后取直方圖中像素點(diǎn)個(gè)數(shù)最少的角 度方向的反方向?yàn)榧咕€方向場(chǎng)的主方向；像素點(diǎn)的方向熵定義為特征區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的方向熵-^A(l-巧)其中P,是將360度以45度為間隔分為8個(gè)方向域，第J'個(gè)方向域的所有像素 點(diǎn)數(shù)目占全部8個(gè)方向域的像素點(diǎn)數(shù)目的比例；(5.6.3) 對(duì)于(5.6.2)得到的模板指紋和待識(shí)指紋的確定性編碼特征值， 將各參數(shù)的十進(jìn)制計(jì)算結(jié)果分別轉(zhuǎn)化為用"01"串表示的二進(jìn)制結(jié)果；(5.6.4) 分別對(duì)(5.6.3)得到模板指紋和待識(shí)指紋的確定性編碼每個(gè)參數(shù) 的2個(gè)二進(jìn)制結(jié)果的各位二進(jìn)制數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，如果3個(gè)參數(shù)的每位二進(jìn)制數(shù)值比 對(duì)結(jié)果完全相同，則認(rèn)定兩指紋通過(guò)比對(duì)，輸出指紋匹配成功的結(jié)果，否則，轉(zhuǎn)(5.5)，選擇另外一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，按(5.5)到(5.6.4)進(jìn)行比對(duì)；(5.6.5) 相應(yīng)于所說(shuō)的兩指紋通過(guò)比對(duì)，對(duì)(5.4)所說(shuō)的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)集中的 每一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)按(5.6)進(jìn)行精確匹配，如均未通過(guò)比對(duì)，則認(rèn)為兩指紋不能通過(guò) 對(duì)比，輸出指紋匹配不成功的結(jié)果；本發(fā)明的系統(tǒng)其特征在于，它含有中央處理器，經(jīng)總線與中央處理器相連的指紋圖像采 集設(shè)備，圖像顯示設(shè)備、鍵盤、鼠標(biāo)以及內(nèi)存儲(chǔ)器。使用本發(fā)明的指紋識(shí)別方法，對(duì)3幅圖像/手指110手指=30幅不同類型、背景噪音、圖 像大小、采集者性別、年齡的圖像進(jìn)行測(cè)試表明，該方法的識(shí)別正確率為FRR = 2/60 = 0.0333333、層=1/405 = 0.00246914。采用前述現(xiàn)有基于點(diǎn)模式的指紋識(shí)別方法，識(shí)別正 確率則為FRR = 5/60 = 0. 116667、 FAR = 2/405 = 0.00493827。本發(fā)明的優(yōu)越性在于由于采用了確定性編碼的方法來(lái)進(jìn)行指紋識(shí)別，即在傳統(tǒng)點(diǎn)模 式匹配算法初步匹配成功后，更進(jìn)一步利用確定性編碼特征來(lái)實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別過(guò)程的精確 匹配，因此，克服了傳統(tǒng)基于點(diǎn)模式的指紋識(shí)別系統(tǒng)中采用模糊匹配算法造成的正確率 低、存在安全隱患等缺點(diǎn)。這種采用確定性編碼來(lái)進(jìn)行指紋識(shí)別的方法以及采用該方法 構(gòu)建的系統(tǒng)可用于指紋識(shí)別、大規(guī)模指紋庫(kù)的檢索，以及用于安全級(jí)別較高的軍事禁區(qū)、 銀行、國(guó)家安全部門的門禁系統(tǒng)、密碼驗(yàn)證等應(yīng)用環(huán)境。


圖1適用于本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 圖2確定性編碼指紋識(shí)別系統(tǒng)流程圖。 圖3設(shè)定形狀取圓形的特征區(qū)域示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明中提出的指紋識(shí)別中確定性編碼方法主要包括以下步驟，結(jié)合附圖詳細(xì)描述如下 圖1描述了一個(gè)適用于本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括中央處理器(CPU) 和一些輸入輸出設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器，還可以包括指紋圖像采集設(shè)備等。實(shí)施本發(fā) 明的軟件存儲(chǔ)在內(nèi)存中，CPU可以對(duì)內(nèi)存進(jìn)行存取，并進(jìn)行相應(yīng)指令，以獲得本發(fā)明的實(shí)施結(jié)果。圖2是確定性編碼指紋識(shí)別系統(tǒng)流程圖。圖中包括原始圖像采集、圖像二值化及細(xì)化、確 定性編碼提取與編碼匹配四部分。首先先給出具體實(shí)施例中的一些相關(guān)的定義，在該實(shí)施例中，設(shè)定形狀的特征區(qū)域取圓 形區(qū)域，稱為特征圓。圖3為指紋特征圓區(qū)域定義示意圖。特征圓以特征點(diǎn)(指紋脊線分叉點(diǎn)、端點(diǎn))為圓心，設(shè)定值R為半徑的一個(gè)圓形區(qū)域， R的范圍為50-80個(gè)像素長(zhǎng)度，稱為該特征點(diǎn)的特征圓。特征圓內(nèi)指紋脊線總長(zhǎng)度為該相應(yīng)的特征區(qū)域內(nèi)像素值為1的像素點(diǎn)數(shù)目；特征圓內(nèi)脊線方向場(chǎng)的主方向按以下步驟求得首先以度為單位計(jì)算特征區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)所在的指紋脊線的切線方向，其次統(tǒng)計(jì)像素點(diǎn) 所在的指紋脊線的切線方向等于某一角度值的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，再次以角度為橫坐標(biāo)，像素點(diǎn)個(gè) 數(shù)為縱坐標(biāo)建立直方圖，最后取直方圖中像素點(diǎn)個(gè)數(shù)最少的角度方向的反方向?yàn)榧咕€方向場(chǎng) 的主方向；特征圓內(nèi)像素點(diǎn)的方向熵定義為特征圓內(nèi)像素點(diǎn)的方向熵<formula>formula see original document page 10</formula>其中P,是將360度以45度為間隔分為8個(gè)方向域，第y個(gè)方向域的所有像素點(diǎn)數(shù)目占全 部8個(gè)方向域的像素點(diǎn)數(shù)目的比例；1、 指紋圖像處理及特征點(diǎn)提取在指紋識(shí)別中確定性編碼方法的特征信息提取之前，首先通過(guò)二值化和細(xì)化進(jìn)行指紋圖 像預(yù)處理，得到指紋圖像的細(xì)化圖，其次在指紋圖像的細(xì)化圖上提取指紋端點(diǎn)和分叉點(diǎn)信息。1) 原始圖像二值化及細(xì)化在模板指紋和待識(shí)指紋的圖像中，將各像素點(diǎn)的像素值歸一化到[O， l]區(qū)間，其中像素 值為0的點(diǎn)為黑色點(diǎn)，像素值為1的點(diǎn)為白色點(diǎn)，得到模板指紋和待識(shí)指紋的歸一化圖像， 計(jì)算公式為賴吝A^,b f0，像素點(diǎn)的像素值大于等于閾值T像素點(diǎn)的歸一化像素值<formula>formula see original document page 10</formula>ll，像素點(diǎn)的像素值小于閾值T分別在模板指紋和待識(shí)指紋的歸一化圖像中，將指紋脊線細(xì)化為只有一個(gè)像素點(diǎn)寬度的 紋線，細(xì)化方法為對(duì)于所說(shuō)的歸一化圖像，在滿足不改變指紋脊線長(zhǎng)度的前提下，將像素值 為0的像素點(diǎn)，其像素值更改為l，得到模板指紋和待識(shí)指紋的細(xì)化圖；2) 提取指紋特征點(diǎn)對(duì)于任一像素點(diǎn)(x， y)，令數(shù)組Ng(x' y)為描述包括(x， y)與其8鄰域像素點(diǎn)的3 X3點(diǎn)集，若(x，y)的像素值為0，則根據(jù)^(x' y)的取值判斷點(diǎn)(x，y)的類型若^(x' Y)中，除點(diǎn)(x， y)之外，有且只有l(wèi)個(gè)黑色點(diǎn)，則點(diǎn)(x， y)為端點(diǎn)；若&(x' y)中，除點(diǎn) (x， y)之外，有且只有3個(gè)黑色點(diǎn)，則點(diǎn)(x， y)為分叉點(diǎn)；其余情況不予考慮。2、 確定性編碼特征提取與匹配 1)特征點(diǎn)的選取如果指紋特征點(diǎn)滿足兩個(gè)條件，則作為采樣特征點(diǎn)P點(diǎn)為指紋脊線端點(diǎn)且指紋圖像中 以P點(diǎn)為中心，以設(shè)定值^為半徑的區(qū)域內(nèi)不存在其它特征點(diǎn)。要求采樣特征點(diǎn)周圍一定區(qū)域內(nèi)沒有其它特征點(diǎn)則是因?yàn)檫@樣的特征點(diǎn)可靠性高，^的取值可以控制采樣特征點(diǎn)的數(shù)量。2) 紋線離散采樣對(duì)模板和待識(shí)圖像中所有采樣特征點(diǎn)所在的紋線進(jìn)行跟蹤，每隔。。個(gè)像素點(diǎn)采樣一點(diǎn)， 即記錄像素點(diǎn)的坐標(biāo)。統(tǒng)一設(shè)定每條紋線采樣N點(diǎn)，以特征點(diǎn)本身為第0采樣點(diǎn)。如果紋線 長(zhǎng)度不夠，則放棄采樣，不保留所跟蹤紋線的任何信息。3) 基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)的初步確定 定義兩條指紋脊線的擬合度函數(shù)為<formula>formula see original document page 11</formula>其中，《°——待識(shí)圖像中某一采樣紋線上第i采樣點(diǎn)和第O采樣點(diǎn)(特征點(diǎn))之間的距離 A，°——模板圖像中同一采樣紋線上第i采樣點(diǎn)和第O采樣點(diǎn)(特征點(diǎn))之間的距離對(duì)待識(shí)圖像中任一采樣特征點(diǎn)和模板圖像中任一采樣特征點(diǎn)，計(jì)算他們的擬合度函數(shù)。 如果&大于設(shè)定值閾值77。，則初步認(rèn)定這兩條紋線所對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)為一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)。4) 基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)的進(jìn)一步篩選對(duì)每一對(duì)初步認(rèn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)，分別在待識(shí)圖像和模板圖像中搜索與其距離最近的3個(gè) 特征點(diǎn)，連同其自身，組成兩個(gè)各包含4個(gè)特征點(diǎn)的子模式?？疾爝@兩個(gè)子模式的相似性， 如果相似程度不高，則將該對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)刪除；否則予以保留。5) 圖像姿勢(shì)糾正在保留下來(lái)的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)中，任選一對(duì)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算待識(shí)圖像相對(duì)于模板圖像的平移、 旋轉(zhuǎn)參數(shù)<formula>formula see original document page 11</formula> ——待識(shí)指紋圖像中該特征點(diǎn)所在紋線的第i各采樣點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。D"'A>——模板指紋圖像中該特征點(diǎn)所在紋線的第i各采樣點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。。 分別為待識(shí)指紋圖像相對(duì)于模板指紋圖像橫向平移、縱向平移和旋轉(zhuǎn)角度，待識(shí)指紋相對(duì)于模板指紋的旋轉(zhuǎn)角度P通過(guò)計(jì)算該對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的方向之差求得。將模版指紋圖像與待 匹配指紋圖像校正到同一個(gè)直角坐標(biāo)系，計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 12</formula>其中，(x, y)為模板指紋像素點(diǎn)的直角坐標(biāo)，(u， v)為待識(shí)指紋像素點(diǎn)的直角坐標(biāo)，p 為圖像伸縮系數(shù)，e為待識(shí)指紋相對(duì)于模板指紋的旋轉(zhuǎn)角度。 6)進(jìn)行精確匹配以保留下來(lái)的模板圖像和待識(shí)圖像中的任意一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心，設(shè)定值^為半徑構(gòu)成特 征圓。分別計(jì)算特征圓的圓內(nèi)紋線總長(zhǎng)度、園內(nèi)方向場(chǎng)主方向和圓內(nèi)方向熵。將十進(jìn)制計(jì)算 結(jié)果轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制"01"串表示，并對(duì)得到的兩個(gè)二進(jìn)制確定性編碼特征進(jìn)行各數(shù)位數(shù)值的 比對(duì)。如各數(shù)位數(shù)值完全相同，則認(rèn)定兩指紋通過(guò)比對(duì)。否則，轉(zhuǎn)第5)步，使用其它基準(zhǔn) 點(diǎn)對(duì)進(jìn)行比對(duì)。如均未通過(guò)比對(duì)，則認(rèn)為兩指紋對(duì)比不能通過(guò)。
權(quán)利要求
1、一種指紋識(shí)別的方法，其特征在于該指紋識(shí)別方法是在DSP中依次按以下步驟完成的:步驟(1)，采集一個(gè)指紋作為模板指紋；步驟(2)，采集一個(gè)待識(shí)別指紋作為待識(shí)指紋；步驟(3)，在模板指紋和待識(shí)指紋的圖像中，將各像素點(diǎn)的像素值歸一化到[O， l]區(qū)間， 其中像素值為O的點(diǎn)為黑色點(diǎn)，像素值為l的點(diǎn)為白色點(diǎn)，得到模板指紋和待識(shí)指紋的歸一 化圖像，計(jì)算公式為像素點(diǎn)的歸一化像素值40， ^，m^:tt:定r^ll，像素點(diǎn)的像素值小于設(shè)定值閾值T所說(shuō)的設(shè)定值閾值T取值范圍為0. 5-0. 7;步驟(4)，分別在步驟(3)所說(shuō)的模板指紋和待識(shí)指紋的歸一化圖像中，將指紋脊線 細(xì)化為只有一個(gè)像素點(diǎn)寬度的紋線，細(xì)化方法為對(duì)于所說(shuō)的歸一化圖像，在滿足不改變指紋 脊線長(zhǎng)度的前提下，將像素值為0的像素點(diǎn)，其像素值更改為1，得到模板指紋和待識(shí)指紋 的細(xì)化圖；步驟(5)，確定性編碼特征的提取與匹配步驟(5.1)，分別選取模版指紋與待識(shí)指紋的脊線端點(diǎn)作為待選特征點(diǎn)；步驟(5.2)，分別對(duì)模板指紋細(xì)化圖和待識(shí)指紋細(xì)化圖中所有待選特征點(diǎn)所在的紋線進(jìn)行跟蹤及離散采樣，每隔設(shè)定值"。個(gè)像素點(diǎn)采樣一點(diǎn)，D。取值范圍為8-12，記錄 像素點(diǎn)的坐標(biāo)，統(tǒng)一設(shè)定每條紋線采樣N點(diǎn)，N取值范圍為3-5，以特征點(diǎn)本身為第0 采樣點(diǎn)，如果紋線長(zhǎng)度不足以采樣N點(diǎn)，則放棄采樣；步驟(5.3)，對(duì)待識(shí)指紋中的任一待選特征點(diǎn)和模板指紋中的任一待選特征點(diǎn)，通 過(guò)以下公式計(jì)算2個(gè)特征點(diǎn)所在的2條紋線的擬合度函數(shù)其中，《，?！R(shí)指紋細(xì)化圖中所說(shuō)的采樣紋線上第i采樣點(diǎn)和第0采樣點(diǎn)(特征點(diǎn)) 之間的距離，/取值范圍為1到",?！０逯讣y細(xì)化圖中所說(shuō)的采樣紋線上第i采樣點(diǎn)和第0采樣點(diǎn)(特征點(diǎn))之間的距離，Y取值范圍為1到A^1;如果&大于某一設(shè)定值閾值&，則初步認(rèn)定這兩條紋線所對(duì)應(yīng)的待選特征點(diǎn)為一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，保留這對(duì)特征點(diǎn)，進(jìn)行步驟(5.4)，若不能滿足&大于設(shè)定值閾值&，則舍棄這對(duì)特征點(diǎn)，重復(fù)步驟(5.3)，所說(shuō)的A取值范圍0.01-0. 1;步驟(5.4),對(duì)步驟(5.1)中所說(shuō)的待識(shí)圖像和模板圖像中的任2個(gè)待選特征點(diǎn) 重復(fù)步驟(5.3)，得到基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)集；步驟(5.5)，按以下步驟進(jìn)行指紋圖像姿勢(shì)糾正；步驟(5.5.1)，在步驟(5.4)得到的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)集中，任選一對(duì)作為基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)； 步驟(5.5.2)，按以下步驟計(jì)算待識(shí)圖像相對(duì)于模板圖像的平移參數(shù)(~, )和旋轉(zhuǎn)角度^<formula>formula see original document page 3</formula>其中，"h，^v一待識(shí)指紋圖像中該基準(zhǔn)點(diǎn)所在紋線的第k個(gè)采樣點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐 標(biāo)，k取值范圍為O到(l"fa，D&——模板指紋圖像中該基準(zhǔn)點(diǎn)所在紋線的第k個(gè)采樣點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，k取值范圍為O到AM^，^分別為待識(shí)指紋圖像相對(duì)于模板指紋圖像橫向平移參數(shù)和縱向平移參數(shù)，待識(shí)指紋相對(duì)于模板指紋的旋轉(zhuǎn)角度《為該對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)中的待識(shí)指紋特征點(diǎn)所 在脊線的切線方向與模板指紋特征點(diǎn)所在脊線的切線方向之差；步驟(5.5.3)，將模版指紋的所有像素點(diǎn)坐標(biāo)"力按下式轉(zhuǎn)化為像素點(diǎn)坐 標(biāo)("，k)，計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 3</formula>其中，P為圖像伸縮系數(shù)，^=1;分別為步驟(5.5.2)所得到的待識(shí)指紋圖像相對(duì)于模板指紋圖像橫向平移參數(shù)和縱向平移參數(shù)；《力待識(shí)指紋相對(duì)于模板指紋的旋轉(zhuǎn)角度；步驟(5.6)，按以下步驟進(jìn)行精確匹配；步驟(5.6.1)，對(duì)于步驟(5.5.1)所說(shuō)的一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，分別以模板圖像的基 準(zhǔn)點(diǎn)和待識(shí)圖像的基準(zhǔn)點(diǎn)為中心，在步驟(4)所說(shuō)的模板指紋和待識(shí)指紋的細(xì)化 圖中，按設(shè)定形狀做一個(gè)相同面積的特征區(qū)域；步驟(5.6.2)，分別在步驟(5.6.1)所說(shuō)的模板指紋細(xì)化圖和待識(shí)指紋細(xì)化 圖的特征區(qū)域內(nèi)，計(jì)算以下確定性編碼特征值，包括指紋脊線總長(zhǎng)度、脊線方向場(chǎng) 的主方向和像素點(diǎn)的方向熵3個(gè)參數(shù)，其中指紋脊線總長(zhǎng)度為該相應(yīng)的特征區(qū)域內(nèi)像素值為0的像素點(diǎn)數(shù)目；脊線方向場(chǎng)的主方向按以下歩驟求得首先以度為單位計(jì)算特征區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)所在的指紋脊線的切線方向，其次 統(tǒng)計(jì)像素點(diǎn)所在的指紋脊線的切線方向等于某一角度值的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，再次以角度 為橫坐標(biāo)，像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為縱坐標(biāo)建立直方圖，最后取直方圖中像素點(diǎn)個(gè)數(shù)最少的角 度方向的反方向?yàn)榧咕€方向場(chǎng)的主方向；像素點(diǎn)的方向熵定義為特征區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的方向熵=^^.(1-^.)其中P,是將360度以45度為間隔分為8個(gè)方向域，第j'個(gè)方向域的所有像素 點(diǎn)數(shù)目占全部8個(gè)方向域的像素點(diǎn)數(shù)目的比例；步驟(5.6.3)，對(duì)于步驟(5.6.2)得到的模板指紋和待識(shí)指紋的確定性編碼 特征值，將各參數(shù)的十進(jìn)制計(jì)算結(jié)果分別轉(zhuǎn)化為用"01"串表示的二進(jìn)制結(jié)果；步驟(5.6.4)，分別對(duì)步驟(5.6.3)得到模板指紋和待識(shí)指紋的確定性編碼 每個(gè)參數(shù)的2個(gè)二進(jìn)制結(jié)果的各位二進(jìn)制數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，如果3個(gè)參數(shù)的每位二進(jìn) 制數(shù)值比對(duì)結(jié)果完全相同，則認(rèn)定兩指紋通過(guò)比對(duì)，輸出指紋匹配成功的結(jié)果，否 貝'J，轉(zhuǎn)步驟(5.5),選擇另外一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)，按步驟(5.5)到(5.6.4)進(jìn)行比對(duì)；步驟(5.6.5)，相應(yīng)于所說(shuō)的兩指紋通過(guò)比對(duì)，對(duì)歩驟(5.4)所說(shuō)的基準(zhǔn)點(diǎn) 對(duì)集中的每一對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)按步驟(5.6)進(jìn)行精確匹配，如均未通過(guò)比對(duì)，則認(rèn)為兩 指紋不能通過(guò)對(duì)比，輸出指紋匹配不成功的結(jié)果。
2、根據(jù)權(quán)利要求1的確定性編碼特征實(shí)現(xiàn)指紋精確匹配方法所設(shè)計(jì)的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其 特征在于，它含有中央處理器，經(jīng)總線與中央處理器相連的指紋圖像采集設(shè)備，圖像顯示設(shè) 備、鍵盤、鼠標(biāo)以及內(nèi)存儲(chǔ)器。
全文摘要
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在指紋比對(duì)的過(guò)程中，采用確定性編碼來(lái)進(jìn)行指紋精確匹配的方法及系統(tǒng)。所說(shuō)的利用確定性編碼特征進(jìn)行精確匹配是通過(guò)在指紋圖像中選取某一特定形狀的特征區(qū)域，并求出該特征區(qū)域所對(duì)應(yīng)的特征值——指紋脊線總長(zhǎng)、脊線方向場(chǎng)的主方向和像素點(diǎn)的方向熵來(lái)進(jìn)行匹配。該確定性編碼方法及由該方法所構(gòu)建的指紋識(shí)別系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)點(diǎn)模式的指紋識(shí)別系統(tǒng)中采用模糊匹配算法所造成的正確率低、存在安全隱患等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101145198SQ20071012208
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者彭振云, 蔡蓮紅, 珈 賈 申請(qǐng)人:清華大學(xué);北京東鳥軟件技術(shù)有限公司