指紋扭曲度估計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種指紋扭曲度估計(jì)方法，包括以下步驟：選取輸入指紋和參考指紋，并計(jì)算參考指紋的扭曲度；分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取輸入指紋的特征向量和參考指紋的特征向量；根據(jù)扭曲度和參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器；將輸入指紋的特征向量輸入到扭曲度估計(jì)器，以得到輸入指紋的扭曲度。本發(fā)明提出的方法，具有較高的分辨能力，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)指紋的扭曲度，且該方法適用性強(qiáng)，能夠很好地適用于現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】指紋扭曲度估計(jì)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及指紋識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種指紋扭曲度估計(jì)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]指紋作為最流行和最成功的身份識(shí)別特征，在生物特征識(shí)別中扮演著非常重要的角色。在過(guò)去的幾十年間，指紋識(shí)別技術(shù)取得了快速發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)用到從刑偵到民用的眾多領(lǐng)域，并在其中發(fā)揮著重要作用。雖然如此，但指紋識(shí)別技術(shù)中仍然存在著很多挑戰(zhàn)，扭曲指紋的估計(jì)就是其中一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。扭曲發(fā)生是由于手指皮膚具有彈性以及采集者在采集指紋時(shí)使用了側(cè)面的力或者力矩。當(dāng)側(cè)面的力或者力矩比較大時(shí)，采集者的指紋將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重扭曲，從而導(dǎo)致匹配失敗，進(jìn)而給不法分子留下可乘之機(jī)。
[0003]對(duì)于不同的指紋識(shí)別系統(tǒng)，無(wú)法匹配扭曲指紋這一缺陷將產(chǎn)生不同的負(fù)面影響。指紋識(shí)別系統(tǒng)可以分為兩類:身份認(rèn)證系統(tǒng)和身份辨識(shí)系統(tǒng)。在身份認(rèn)證系統(tǒng)中，常見(jiàn)的應(yīng)用有重要場(chǎng)所、電腦的訪問(wèn)控制以及指紋支付等。在此系統(tǒng)中，此缺陷將帶給用戶帶來(lái)一些不便，因?yàn)橛脩舨坏貌欢啻螄L試按捺指紋，直到可以通過(guò)認(rèn)證。在身份辨識(shí)系統(tǒng)中，常見(jiàn)的應(yīng)用有黑名單人員識(shí)別和身份查重等。在此系統(tǒng)中，此缺陷可能會(huì)被一些不法分子利用，例如他們?cè)诎粗讣y的過(guò)程中故意扭曲指紋，以避免其真實(shí)身份被正確識(shí)別，從而逃避法律制裁，進(jìn)而對(duì)人類安全造成威脅。鑒于這些，指紋扭曲度估計(jì)對(duì)于指紋識(shí)別系統(tǒng)非常重要。
[0004]目前的處理扭曲指紋的技術(shù)可以被粗略地分為三類:
[0005]A)指紋傳感器的合理設(shè)計(jì)以及指紋采集者的合理操作。將指紋的采集平面設(shè)計(jì)成手形的凹槽，在一定程度上限制了手指的活動(dòng)范圍，因而可以減少扭曲；同時(shí)采集四指指紋也可減少扭曲；采集者按照刑偵人員設(shè)計(jì)的合理步驟進(jìn)行指紋采集，也能減少扭曲。然而這種方法的缺點(diǎn)為:1)不能處理過(guò)去已經(jīng)采集的扭曲指紋；2)在非刑偵應(yīng)用中，讓指紋采集者按照非常嚴(yán)厲的步驟進(jìn)行指紋采集，往往使人們難以接受，而且效率低下；3)無(wú)法應(yīng)對(duì)皮膚本身存在扭曲的指紋，比如不法分子可能通過(guò)化學(xué)藥劑或者外科手術(shù)來(lái)扭曲他們的手指皮膚。
[0006]B)利用硬件設(shè)備進(jìn)行扭曲檢測(cè)。在指紋采集儀采集平面下安裝壓力傳感器，并在采集過(guò)程中根據(jù)壓力傳感器上力的變化來(lái)確定指紋是否扭曲，或者采集指紋按捺的視頻，根據(jù)視頻中多幅圖像之間的匹配來(lái)判斷指紋是否扭曲。這種算法的不足在于:1)需要特殊的壓力傳感器或者具有視頻采集功能的指紋傳感器，這增加了硬件的成本和尺寸，不適于許多應(yīng)用場(chǎng)合；2)不能處理過(guò)去已經(jīng)采集的扭曲指紋；3)無(wú)法應(yīng)對(duì)皮膚本身存在扭曲的指紋，即通過(guò)化學(xué)藥劑或者外科手術(shù)扭曲的手指的指紋。
[0007]C)在匹配時(shí)容忍扭曲。在指紋匹配算法中對(duì)扭曲設(shè)置一個(gè)門限，為了對(duì)付嚴(yán)重的扭曲，門限的設(shè)置必須很大。然而大的門限可能導(dǎo)致原本不匹配的細(xì)節(jié)點(diǎn)相互匹配，從而導(dǎo)致不匹配指紋的相似度上升。
[0008]另外，目前還出現(xiàn)一種相關(guān)的技術(shù)方案，其核心思想是分析指紋的脊線周期和方向場(chǎng)信息，通過(guò)檢測(cè)脊線周期和方向場(chǎng)信息的異常，來(lái)判斷指紋是否扭曲。該方案的缺點(diǎn)在于特征維數(shù)太低，而且特征是由人為定義的，而非從實(shí)際數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)出來(lái)的，因而難以準(zhǔn)確估計(jì)指紋的扭曲度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0010]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種指紋扭曲度估計(jì)方法，該方法具有較高的分辨能力，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)指紋的扭曲度，且該方法適用性強(qiáng)，能夠很好地適用于現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種指紋扭曲度估計(jì)方法，包括以下步驟:選取輸入指紋和參考指紋，并計(jì)算所述參考指紋的扭曲度；分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量；根據(jù)所述扭曲度和所述參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器；將所述輸入指紋的特征向量輸入到所述扭曲度估計(jì)器，以得到所述輸入指紋的扭曲度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法，首先計(jì)算參考指紋的扭曲度，并分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得各自的特征向量，通過(guò)參考指紋的扭曲度和其特征向量生成扭曲度估計(jì)器，最后將輸入指紋的特征向量輸入到扭曲度估計(jì)器即可得到輸入指紋的扭曲度。因此，本發(fā)明的方法使用的特征更豐富，可以從真實(shí)的扭曲指紋中學(xué)習(xí)扭曲規(guī)律，具有較高的分辨能力，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)指紋的扭曲度，且實(shí)用性強(qiáng)，能夠很好地適用于現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
[0014]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0015]在一些示例中,所述計(jì)算所述參考指紋的扭曲度,進(jìn)一步包括:選取所述參考指紋對(duì)應(yīng)的正常指紋，并分別對(duì)所述參考指紋和正常指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，并得到各自對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述參考指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于所述正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度得到所述參考指紋的扭曲度。
[0016]在一些示例中，所述分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量，進(jìn)一步包括:將所述參考指紋配準(zhǔn)至同一坐標(biāo)系下，并將所述參考指紋的中心平移至所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以及將所述參考指紋的方向調(diào)整為豎直方向以完成所述參考指紋的配準(zhǔn)；對(duì)配準(zhǔn)后的參考指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述參考指紋的特征向量，其中，所述特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖和從所述方向場(chǎng)、周期圖提取的其他特征圖。
[0017]在一些示例中，所述分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量，還包括:通過(guò)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法估算最佳的配準(zhǔn)參數(shù)，其中，所述配準(zhǔn)參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)；根據(jù)所述配準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)搜索算法得到所述輸入指紋的姿態(tài)信息；根據(jù)所述姿態(tài)信息對(duì)所述輸入指紋及其對(duì)應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖進(jìn)行配準(zhǔn)；對(duì)配準(zhǔn)后的輸入指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述輸入指紋的特征向量。
[0018]在一些示例中，所述目標(biāo)函數(shù)為:[0019]argmaxx； y； α ； i I | OrientDiff (ROi (x, y, a ),10) ^ QtI10,
[0020]其中，X和y分別表示X方向和y方向的平移參數(shù)，α表示旋轉(zhuǎn)參數(shù)，i表示參考指紋的編號(hào)，IO表示輸入指紋的方向場(chǎng)，ROi表示第i個(gè)參考指紋的方向場(chǎng)，函數(shù)OrientDiffO用于計(jì)算兩個(gè)方向場(chǎng)的差異，I I I IC1表示非零元素的個(gè)數(shù)，Θ t表示角度閾值，Qt通常被設(shè)為10°，(x，y，α)為所述輸入指紋的姿態(tài)信息。
[0021]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提供了一種指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，包括:扭曲度計(jì)算模塊，所述扭曲度計(jì)算模塊根據(jù)選取的輸入指紋和參考指紋，來(lái)計(jì)算所述參考指紋的扭曲度；特征向量獲取模塊，所述特征向量獲取模塊用于分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量；扭曲度估計(jì)器生成模塊，所述扭曲度估計(jì)器生成模塊用于根據(jù)所述扭曲度和所述參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器；扭曲度估計(jì)模塊，所述扭曲度估計(jì)模塊用于將到所述輸入指紋的特征向量輸入所述扭曲度估計(jì)器，以得到所述輸入指紋的扭曲度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，首先計(jì)算參考指紋的扭曲度，并分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得各自的特征向量，通過(guò)參考指紋的扭曲度和其特征向量生成扭曲度估計(jì)器，最后將輸入指紋的特征向量輸入值扭曲度估計(jì)器即可得到輸入指紋的扭曲度。因此，該系統(tǒng)使用的特征更豐富，可以從真實(shí)的扭曲指紋中學(xué)習(xí)扭曲規(guī)律，具有較高的分辨能力，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)指紋的扭曲度，且兼容性好，能夠很好地兼容于現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng)，無(wú) 需改動(dòng)已有的指紋傳感器，因此，可節(jié)約成本。
[0023]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0024]在一些示例中，所述扭曲度計(jì)算模塊用于選取所述參考指紋對(duì)應(yīng)的正常指紋，并分別對(duì)所述參考指紋和正常指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，并得到各自對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述參考指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于所述正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度得到所述參考指紋的扭曲度。
[0025]在一些示例中，所述特征向量獲取模塊用于將所述參考指紋配準(zhǔn)至同一坐標(biāo)系下，并將所述參考指紋的中心平移至所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以及將所述參考指紋的方向調(diào)整為豎直方向以完成所述參考指紋的配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的參考指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述參考指紋的特征向量，其中，所述特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖和從所述方向場(chǎng)、周期圖提取的其他特征圖。
[0026]在一些示例中，所述特征向量獲取模塊還用于通過(guò)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法估算最佳的配準(zhǔn)系數(shù)，其中，所述配準(zhǔn)參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)，并根據(jù)所述配準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)搜索算法得到所述輸入指紋的姿態(tài)信息，并根據(jù)所述姿態(tài)信息對(duì)所述輸入指紋及其對(duì)應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的輸入指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述輸入指紋的特征向量。
[0027]在一些示例中，所述目標(biāo)函數(shù)為:
[0028]argmaxx； y； α ； i I | OrientDiff (ROi (x, y, a ),10) ^ QtI10,
[0029]其中，X和y分別表示X方向和y方向的平移參數(shù)，α表示旋轉(zhuǎn)參數(shù)，i表示參考指紋的編號(hào)，IO表示輸入指紋的方向場(chǎng)，ROi表示第i個(gè)參考指紋的方向場(chǎng)，函數(shù)OrientDiffO用于計(jì)算兩個(gè)方向場(chǎng)的差異，I I I IC1表示非零元素的個(gè)數(shù)，Θ t表示角度閾值，et通常被設(shè)為10°，(x，y，α)為所述輸入指紋的姿態(tài)信息。
[0030]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0032]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法的流程圖；
[0033]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的參考指紋配準(zhǔn)和特征向量提取流程示意圖；
[0034]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的三種類型的方向場(chǎng)示意圖；以及
[0035]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0037]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法及系統(tǒng)。
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法，包括以下步驟:
[0039]步驟S101，選取輸入指紋和參考指紋，并計(jì)算參考指紋的扭曲度。具體而言，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，首先選取與參考指紋對(duì)應(yīng)的正常指紋，并分別對(duì)參考指紋和正常指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，并得到各自對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)參考指紋和正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較分析，根據(jù)參考指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度得到參考指紋的扭曲度。
[0040]作為一個(gè)具體示例，對(duì)于參考指紋，其扭曲度指的是其相對(duì)于其對(duì)應(yīng)的正常指紋的偏離程度。將某個(gè)參考指紋和其對(duì)應(yīng)的正常指紋分別完成配準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度對(duì)應(yīng)該參考指紋的扭曲程度。而衡量偏離程度的方法是多種多樣的?？梢允羌?xì)節(jié)點(diǎn)距離的平均值或方差，也可以是細(xì)節(jié)點(diǎn)角度差的平均值或者方差，也可以是這些特征的組合。作為一個(gè)具體地例子，例如將細(xì)節(jié)點(diǎn)距離的平均值和細(xì)節(jié)點(diǎn)角度差的平均值融合為扭曲程度，扭曲程度與距離的平均值成正比，與角度差的平均值也成正比。值得注意的是，扭曲度的具體形式不限于這種組合，可以根據(jù)實(shí)際情況而定。
[0041]步驟S102，分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取輸入指紋的特征向量和參考指紋的特征向量。
[0042]具體而言，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在獲取參考指紋的特征向量時(shí)，首先將所有參考指紋配準(zhǔn)至同一坐標(biāo)系下，即將參考指紋的中心平移至該坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以及將參考指紋的方向調(diào)整為豎直方向以完成參考指紋的配準(zhǔn)，并進(jìn)一步對(duì)配準(zhǔn)后的參考指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到參考指紋的特征向量。其中，特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖和從方向場(chǎng)、周期圖提取的其他特征圖。
[0043]更為具體地，在一些示例中，為了提取有意義的特征向量，首先將所有指參考紋統(tǒng)一配準(zhǔn)到同一個(gè)坐標(biāo)系下?，F(xiàn)有的指紋配準(zhǔn)方法是多種多樣地，比如基于奇異點(diǎn)、基于焦點(diǎn)等，這些方法都可以用于指紋配準(zhǔn)這一步。而本發(fā)明的實(shí)施例采用基于參考的指紋配準(zhǔn)方法，其優(yōu)點(diǎn)在于避免了指紋間奇異點(diǎn)或焦點(diǎn)等分布并不一致的缺陷，也避免了有些指紋的奇異點(diǎn)或焦點(diǎn)難以檢測(cè)的缺陷，使得配準(zhǔn)效果更好。
[0044]進(jìn)一步地,在該示例中，參考指紋包括一個(gè)或者多個(gè)指紋,這些指紋可以全部是正常指紋，也可以包含一些扭曲指紋。而本發(fā)明的實(shí)施例采用了多個(gè)參考指紋，其中既含有正常指紋又含有扭曲指紋，并對(duì)這些指紋進(jìn)行特征提取。其中，采用扭曲指紋主要是為了使在線階段配準(zhǔn)扭曲指紋取得更好的效果。具體而言，首先將這些參考指紋配準(zhǔn)到同一個(gè)坐標(biāo)系中，配準(zhǔn)參考指紋依據(jù)的特征為其中心和方向。不失一般性地，參考指紋中偏上的中心點(diǎn)被視為參考指紋的中心，如果此中心點(diǎn)沒(méi)有被檢測(cè)出來(lái)(因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題或者指紋是弓形)，這些參考指紋的中心將被手工標(biāo)注。參考指紋的方向?yàn)榇怪庇谥腹?jié)的方向，將全部采用手工標(biāo)注。由于參考指紋的配準(zhǔn)處于學(xué)習(xí)階段(離線階段)，而且其配準(zhǔn)的結(jié)果會(huì)對(duì)扭曲度估計(jì)算法中(在線階段)正確配準(zhǔn)輸入指紋起著至關(guān)重要的作用，因此引入手工標(biāo)注是合適地。首先，這些參考指紋的中心被平移到坐標(biāo)系的原點(diǎn)(通常為圖像的中心)，其次，參考指紋的方向被調(diào)整為豎直方向。這即完成了參考指紋的配準(zhǔn)。當(dāng)所有的參考指紋都配準(zhǔn)完畢后，它們的方向場(chǎng)和周期圖也同時(shí)被配準(zhǔn)。值得注意的是，在一個(gè)具體示例中，本發(fā)明中提到的方向場(chǎng)和周期圖都是按照16X 16的像素塊生成的，即在某個(gè)16X 16的像素塊內(nèi)，方向場(chǎng)和周期圖是相同的。之后的描述中，方向場(chǎng)和周期圖的生成都是如此。
[0045]進(jìn)一步地，對(duì)參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)后進(jìn)行采樣以得到其特征向量。特征向量是通過(guò)對(duì)已配準(zhǔn)的特征圖進(jìn)行采樣得到的。特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖以及從方向場(chǎng)、周期圖提取出的其他特征圖，如曲率圖等。特征向量可以使用一種特征圖或者多種特征圖。各種特征圖可以采用相同的覆蓋整個(gè)參考指紋的均勻采樣網(wǎng)格，也可以對(duì)不同特征圖采用不同的采樣網(wǎng)格。例如，對(duì)于方向場(chǎng)及其基于方向場(chǎng)的特征圖，可以只采樣指紋的上半部分。例如圖2所示，方向場(chǎng)的采樣網(wǎng)格和周期圖的采樣網(wǎng)格是不同的。周期圖的采樣網(wǎng)格覆蓋了整個(gè)指紋區(qū)域，而方向場(chǎng)的采樣網(wǎng)格僅僅包含指紋的上部區(qū)域，原因是正常指紋的方向場(chǎng)在下部區(qū)域的變化也是很大的，并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)律，例如圖3所示。因此對(duì)于區(qū)分扭曲指紋和正常指紋而言，下部區(qū)域的方向場(chǎng)并不是好的特征。
[0046]在該示例中，在獲取特征向量后，對(duì)該特征向量進(jìn)行定義。具體而言，可直接利用特征圖中的原始特征定義特征向量，也可以將原始特征進(jìn)行歸一化或者轉(zhuǎn)化成更有區(qū)分能力的特征，以提高特征向量的區(qū)分能力。歸一化或者轉(zhuǎn)化的方法是多樣地，作為一個(gè)具體的例子，例如特征向量的定義為:[sin(20)COS(20)P]，其中O代表采樣網(wǎng)格點(diǎn)上的方向場(chǎng)向量，P代表采樣網(wǎng)格點(diǎn)上的周期向量。采用正弦和余弦就是為了使得方向場(chǎng)更具區(qū)分性，對(duì)于采樣點(diǎn)處于指紋區(qū)域之外的點(diǎn)，特征向量中對(duì)應(yīng)的值將被設(shè)為O。值得注意的是，對(duì)于定義特征向量，本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于上述方式，可根據(jù)實(shí)際需求而選取。
[0047]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在獲取輸入指紋的特征向量時(shí)，首先通過(guò)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法估算最佳的配準(zhǔn)參數(shù)，其中，該配準(zhǔn)參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)，并根據(jù)配準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)搜索算法得到輸入指紋的姿態(tài)信息，根據(jù)姿態(tài)信息對(duì)輸入指紋及其對(duì)應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的輸入指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到輸入指紋的特征向量。在該示例中，目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法中的目標(biāo)函數(shù)例如為:[0048]argmaxx； y； α ； i I | OrientDiff (ROi (x, y, a ),10) ^ QtI10,
[0049]其中，X和y分別表示X方向和y方向的平移參數(shù)，α表示旋轉(zhuǎn)參數(shù)，i表示參考指紋的編號(hào)，IO表示輸入指紋的方向場(chǎng)，ROi表示第i個(gè)參考指紋的方向場(chǎng)，函數(shù)OrientDiffO用于計(jì)算兩個(gè)方向場(chǎng)的差異，I I I IC1表示非零元素的個(gè)數(shù)，Θ t表示角度閾值，9t通常被設(shè)為10°，(x，y，α)為所述輸入指紋的姿態(tài)信息。進(jìn)一步地，該姿態(tài)信息(x，y，α)將被用來(lái)配準(zhǔn)輸入指紋以及相應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖。值得注意的時(shí)，上述提及的目標(biāo)函數(shù)有很多種，可以根據(jù)實(shí)際情況而選定，此處只是作為一個(gè)具體地例子來(lái)說(shuō)明。
[0050]步驟S103，根據(jù)扭曲度和參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器。具體而言，根據(jù)得到的參考指紋的特征向量和扭曲度，學(xué)習(xí)從特征向量到扭曲度的映射，該映射即為扭曲度估計(jì)器。更為具體地，扭曲度估計(jì)可以視為一個(gè)兩類分類問(wèn)題或者多類分類問(wèn)題，也可以視為一個(gè)回歸問(wèn)題。比如，可以將步驟SlOl中定義的指紋扭曲程度量化為4個(gè)級(jí)別(0，1，2，3)，O為正常，I為輕微扭曲，2為中度扭曲，3為嚴(yán)重扭曲。對(duì)于扭曲度估計(jì)具體的實(shí)施辦法，可以采用不同的統(tǒng)計(jì)分類方法或者回歸方法。此處列舉一個(gè)具體的兩類分類的例子，將扭曲指紋視為正樣本，而將正常指紋視為負(fù)樣本，然后利用SVM訓(xùn)練一個(gè)扭曲度估計(jì)器。值得注意的是，對(duì)于扭曲度估計(jì)的實(shí)施方法，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于兩類分類，而是可以是多類或者回歸問(wèn)題，也不限于采用SVM訓(xùn)練扭曲度估計(jì)器，而是可以采用任意的統(tǒng)計(jì)分類方法。
[0051]步驟S104，將輸入指紋的特征向量輸入到扭曲度估計(jì)器，以得到輸入指紋的扭曲度。
[0052]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明上述實(shí)施例的方法可適用于計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，即對(duì)操作系統(tǒng)沒(méi)有特殊需求，因此，適用范圍廣。
[0053]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)方法，首先計(jì)算參考指紋的扭曲度，并分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得各自的特征向量，通過(guò)參考指紋的扭曲度和其特征向量生成扭曲度估計(jì)器，最后將輸入指紋的特征向量輸入到扭曲度估計(jì)器即可得到輸入指紋的扭曲度。因此，本發(fā)明的方法使用的特征更豐富，可以從真實(shí)的扭曲指紋中學(xué)習(xí)扭曲規(guī)律，具有較高的分辨能力，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)指紋的扭曲度，且實(shí)用性強(qiáng)，能夠很好地適用于現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng)。
[0054]本發(fā)明還提供了一種指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)。圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)400，包括:扭曲度計(jì)算模塊410、特征向量獲取模塊420、扭曲度估計(jì)器生成模塊430和扭曲度估計(jì)模塊440。
[0055]具體而言，扭曲度計(jì)算模塊410根據(jù)選取的輸入指紋和參考指紋，來(lái)計(jì)算參考指紋的扭曲度。具體而言，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，扭曲度計(jì)算模塊410首先選取與參考指紋對(duì)應(yīng)的正常指紋，并分別對(duì)參考指紋和正常指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，并得到各自對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)，并對(duì)參考指紋和正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較分析，根據(jù)參考指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度得到參考指紋的扭曲度。
[0056]作為一個(gè)具體示例，對(duì)于參考指紋，其扭曲度指的是其相對(duì)于其對(duì)應(yīng)的正常指紋的偏離程度。將某個(gè)參考指紋和其對(duì)應(yīng)的正常指紋分別完成配準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度對(duì)應(yīng)該參考指紋的扭曲程度。而衡量偏離程度的方法是多種多樣的?？梢允羌?xì)節(jié)點(diǎn)距離的平均值或方差，也可以是細(xì)節(jié)點(diǎn)角度差的平均值或者方差，也可以是這些特征的組合。作為一個(gè)具體地例子，例如將細(xì)節(jié)點(diǎn)距離的平均值和細(xì)節(jié)點(diǎn)角度差的平均值融合為扭曲程度，扭曲程度與距離的平均值成正比，與角度差的平均值也成正比。值得注意的是，扭曲度的具體形式不限于這種組合，可以根據(jù)實(shí)際情況而定。
[0057]特征向量獲取模塊420用于分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取輸入指紋的特征向量和參考指紋的特征向量。
[0058]具體而言，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，特征向量獲取模塊420在獲取參考指紋的特征向量時(shí)，首先將所有參考指紋配準(zhǔn)至同一坐標(biāo)系下，即將參考指紋的中心平移至該坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以及將參考指紋的方向調(diào)整為豎直方向以完成參考指紋的配準(zhǔn)，并進(jìn)一步對(duì)配準(zhǔn)后的參考指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到參考指紋的特征向量。其中，特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖和從方向場(chǎng)、周期圖提取的其他特征圖。
[0059]更為具體地，在一些示例中，為了提取有意義的特征向量，首先將所有指參考紋統(tǒng)一配準(zhǔn)到同一個(gè)坐標(biāo)系下?，F(xiàn)有的指紋配準(zhǔn)方法是多種多樣的，比如基于奇異點(diǎn)、基于焦點(diǎn)等，這些方法都可以用于指紋配準(zhǔn)這一步。而本發(fā)明的實(shí)施例采用基于參考的指紋配準(zhǔn)方法，其優(yōu)點(diǎn)在于避免了指紋間奇異點(diǎn)或焦點(diǎn)等分布并不一致的缺陷，也避免了有些指紋的奇異點(diǎn)或焦點(diǎn)難以檢測(cè)的缺陷，使得配準(zhǔn)效果更好。
[0060]進(jìn)一步地,在該示例中，參考指紋包括一個(gè)或者多個(gè)指紋,這些指紋可以全部是正常指紋，也可以包含一些扭曲指紋。而本發(fā)明的實(shí)施例采用了多個(gè)參考指紋，其中既含有正常指紋又含有扭曲指紋，并對(duì)這些指紋進(jìn)行特征提取。其中，采用扭曲指紋主要是為了使在線階段配準(zhǔn)扭曲指紋取得更好地效果。具體而言，首先將這些參考指紋配準(zhǔn)到同一個(gè)坐標(biāo)系中，配準(zhǔn)參考指紋依據(jù)的特征為其中心和方向。不失一般性地，參考指紋中偏上的中心點(diǎn)被視為參考指紋的中心，如果此中心點(diǎn)沒(méi)有被檢測(cè)出來(lái)(因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題或者指紋是弓形)，這些參考指紋的中心將被手工標(biāo)注。參考指紋的方向?yàn)榇怪庇谥腹?jié)的方向，將全部采用手工標(biāo)注。由于參考指紋的配準(zhǔn)處于學(xué)習(xí)階段(離線階段)，而且其配準(zhǔn)的結(jié)果會(huì)對(duì)扭曲度估計(jì)算法中(在線階段)正確配準(zhǔn)輸入指紋起著至關(guān)重要的作用，因此引入手工標(biāo)注是合適的。首先，這些參考指紋的中心被平移到坐標(biāo)系的原點(diǎn)(通常為圖像的中心)，其次，參考指紋的方向被調(diào)整為豎直方向。這即完成了參考指紋的配準(zhǔn)。當(dāng)所有的參考指紋都配準(zhǔn)完畢后，它們的方向場(chǎng)和周期圖也同時(shí)被配準(zhǔn)。值得注意的是，在一個(gè)具體示例中，本發(fā)明中提到的方向場(chǎng)和周期圖都是按照16X 16的像素塊生成的，即在某個(gè)16X 16的像素塊內(nèi)，方向場(chǎng)和周期圖是相同的。之后的描述中，方向場(chǎng)和周期圖的生成都是如此。
[0061]進(jìn)一步地，對(duì)參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)后進(jìn)行采樣以得到其特征向量。特征向量是通過(guò)對(duì)已配準(zhǔn)的特征圖進(jìn)行采樣得到的。特征圖包括可以方向場(chǎng)、周期圖以及從方向場(chǎng)、周期圖提取出的其他特征圖，如曲率圖等。特征向量可以使用一種特征圖或者多種特征圖。各種特征圖可以采用相同的覆蓋整個(gè)參考指紋的均勻采樣網(wǎng)格，也可以對(duì)不同特征圖采用不同的采樣網(wǎng)格。例如，對(duì)于方向場(chǎng)及其基于方向場(chǎng)的特征圖，可以只采樣指紋的上半部分。例如圖2所示，方向場(chǎng)的采樣網(wǎng)格和周期圖的采樣網(wǎng)格是不同的。周期圖的采樣網(wǎng)格覆蓋了整個(gè)指紋區(qū)域，而方向場(chǎng)的采樣網(wǎng)格僅僅包含指紋的上部區(qū)域，原因是正常指紋的方向場(chǎng)在下部區(qū)域的變化也是很大的，并沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)律，例如圖3所示。因此對(duì)于區(qū)分扭曲指紋和正常指紋而言，下部區(qū)域的方向場(chǎng)并不是好的特征。[0062]在該示例中，在獲取特征向量后，對(duì)該特征向量進(jìn)行定義。具體而言，可直接利用特征圖中的原始特征定義特征向量，也可以將原始特征進(jìn)行歸一化或者轉(zhuǎn)化成更有區(qū)分能力的特征，以提高特征向量的區(qū)分能力。歸一化或者轉(zhuǎn)化的方法是多樣的，作為一個(gè)具體的例子，例如特征向量的定義為:[sin (20) Cos (20) P]，其中O代表采樣網(wǎng)格點(diǎn)上的方向場(chǎng)向量，P代表采樣網(wǎng)格點(diǎn)上的周期向量。采用正弦和余弦就是為了使得方向場(chǎng)更具區(qū)分性，對(duì)于采樣點(diǎn)處于指紋區(qū)域之外的點(diǎn)，特征向量中對(duì)應(yīng)的值將被設(shè)為O。值得注意的是，對(duì)于定義特征向量，本發(fā)明的實(shí)施例并不局限于上述方式，可根據(jù)實(shí)際需求而選取。
[0063]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，特征向量獲取模塊420在獲取輸入指紋的特征向量時(shí)，首先通過(guò)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法估算最佳的配準(zhǔn)參數(shù)，其中，該配準(zhǔn)參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)，并根據(jù)配準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)搜索算法得到輸入指紋的姿態(tài)信息，根據(jù)姿態(tài)信息對(duì)輸入指紋及其對(duì)應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的輸入指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到輸入指紋的特征向量。在該示例中，目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法中的目標(biāo)函數(shù)例如為:
[0064]argmaxx； y； α ； i I | OrientDiff (ROi (x, y, a ),10) ^ QtI10,
[0065]其中，X和y分別表示X方向和y方向的平移參數(shù)，α表示旋轉(zhuǎn)參數(shù)，i表示參考指紋的編號(hào)，IO表示輸入指紋的方向場(chǎng)，ROi表示第i個(gè)參考指紋的方向場(chǎng)，函數(shù)OrientDiffO用于計(jì)算兩個(gè)方向場(chǎng)的差異，I I I IC1表示非零元素的個(gè)數(shù)，Θ t表示角度閾值，9t通常被設(shè)為10°，(x，t，α)為所述輸入指紋的姿態(tài)信息。進(jìn)一步地，該姿態(tài)信息(x，y，α)將被用來(lái)配準(zhǔn)輸入指紋以及相應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖。值得注意的時(shí)，上述提及的目標(biāo)函數(shù)有很多種，可以根據(jù)實(shí)際情況而選定，此處只是作為一個(gè)具體地例子來(lái)說(shuō)明。
[0066]扭曲度估計(jì)器生成模塊430用于根據(jù)扭曲度和參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器。具體而言， 扭曲度估計(jì)器生成模塊430根據(jù)得到的參考指紋的特征向量和扭曲度，學(xué)習(xí)從特征向量到扭曲度的映射，該映射即為扭曲度估計(jì)器。更為具體地，扭曲度估計(jì)可以視為一個(gè)兩類分類問(wèn)題或者多類分類問(wèn)題，也可以視為一個(gè)回歸問(wèn)題。比如，可以將上述定義的指紋扭曲程度量化為4個(gè)級(jí)別(O，I，2，3)，O為正常，I為輕微扭曲，2為中度扭曲，3為嚴(yán)重扭曲。對(duì)于扭曲度估計(jì)具體的實(shí)施辦法，可以采用不同的統(tǒng)計(jì)分類方法或者回歸方法。此處列舉一個(gè)具體的兩類分類的例子，將扭曲指紋視為正樣本，而將正常指紋視為負(fù)樣本，然后利用SVM訓(xùn)練一個(gè)扭曲度估計(jì)器。值得注意的是，對(duì)于扭曲度估計(jì)的實(shí)施方法，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于兩類分類，而是可以是多類或者回歸問(wèn)題，也不限于采用SVM訓(xùn)練扭曲度估計(jì)器，而是可以采用任意的統(tǒng)計(jì)分類方法。
[0067]扭曲度估計(jì)模塊440用于將輸入指紋的特征向量輸入到扭曲度估計(jì)器，以得到輸入指紋的扭曲度。
[0068]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明上述實(shí)施例的系統(tǒng)可適用于計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，即對(duì)操作系統(tǒng)沒(méi)有特殊需求，因此，兼容性好，適用性強(qiáng)。
[0069]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，首先計(jì)算參考指紋的扭曲度，并分別對(duì)輸入指紋和參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得各自的特征向量，通過(guò)參考指紋的扭曲度和其特征向量生成扭曲度估計(jì)器，最后將輸入指紋的特征向量輸入到扭曲度估計(jì)器即可得到輸入指紋的扭曲度。因此，該系統(tǒng)使用的特征更豐富，可以從真實(shí)的扭曲指紋中學(xué)習(xí)扭曲規(guī)律，具有較高的分辨能力，能夠準(zhǔn)確地估計(jì)指紋的扭曲度，且兼容性好，能夠很好地兼容于現(xiàn)有的指紋識(shí)別系統(tǒng)，無(wú)需改動(dòng)已有的指紋傳感器，因此，可節(jié)約成本。[0070]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)
針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0071]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0072]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0073]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0074]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0075]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種指紋扭曲度估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟: 選取輸入指紋和參考指紋，并計(jì)算所述參考指紋的扭曲度； 分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量； 根據(jù)所述扭曲度和所述參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器； 將所述輸入指紋的特征向量輸入到所述扭曲度估計(jì)器，以得到所述輸入指紋的扭曲度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋扭曲度估計(jì)方法，其特征在于，所述計(jì)算所述參考指紋的扭曲度，進(jìn)一步包括: 選取所述參考指紋對(duì)應(yīng)的正常指紋，并分別對(duì)所述參考指紋和正常指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，并得到各自對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)所述參考指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于所述正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度得到所述參考指紋的扭曲度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋扭曲度估計(jì)方法，其特征在于，所述分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn) 行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量，進(jìn)一步包括: 將所述參考指紋配準(zhǔn)至同一坐標(biāo)系下，并將所述參考指紋的中心平移至所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以及將所述參考指紋的方向調(diào)整為豎直方向以完成所述參考指紋的配準(zhǔn)； 對(duì)配準(zhǔn)后的參考指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述參考指紋的特征向量，其中，所述特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖和從所述方向場(chǎng)、周期圖提取的其他特征圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的指紋扭曲度估計(jì)方法，其特征在于，所述分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量，還包括: 通過(guò)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法估算最佳的配準(zhǔn)參數(shù)，其中，所述配準(zhǔn)參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)； 根據(jù)所述配準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)搜索算法得到所述輸入指紋的姿態(tài)信息； 根據(jù)所述姿態(tài)信息對(duì)所述輸入指紋及其對(duì)應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖進(jìn)行配準(zhǔn)； 對(duì)配準(zhǔn)后的輸入指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述輸入指紋的特征向量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的指紋扭曲度估計(jì)方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)為: argmaxx；y； a；i | | OrientDiff (ROi (x, y, a ), 10) ^ QtI10, 其中，X和y分別表示X方向和y方向的平移參數(shù)，a表示旋轉(zhuǎn)參數(shù)，i表示參考指紋的編號(hào)，IO表示輸入指紋的方向場(chǎng)，ROi表示第i個(gè)參考指紋的方向場(chǎng)，函數(shù)OrientDiffO用于計(jì)算兩個(gè)方向場(chǎng)的差異，I I I Ici表示非零元素的個(gè)數(shù)，9,表示角度閾值，01通常被設(shè)為10° , (x，y, a)為所述輸入指紋的姿態(tài)信息。
6.一種指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 扭曲度計(jì)算模塊，所述扭曲度計(jì)算模塊根據(jù)選取的輸入指紋和參考指紋，來(lái)計(jì)算所述參考指紋的扭曲度； 特征向量獲取模塊，所述特征向量獲取模塊用于分別對(duì)所述輸入指紋和所述參考指紋進(jìn)行配準(zhǔn)以獲取所述輸入指紋的特征向量和所述參考指紋的特征向量；扭曲度估計(jì)器生成模塊，所述扭曲度估計(jì)器生成模塊用于根據(jù)所述扭曲度和所述參考指紋的特征向量得到扭曲度估計(jì)器； 扭曲度估計(jì)模塊，所述扭曲度估計(jì)模塊用于將所述輸入指紋的特征向量輸入到所述扭曲度估計(jì)器，以得到所述輸入指紋的扭曲度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述扭曲度計(jì)算模塊用于選取所述參考指紋對(duì)應(yīng)的正常指紋，并分別對(duì)所述參考指紋和正常指紋進(jìn)行配準(zhǔn)，并得到各自對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)所述參考指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于所述正常指紋對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏離程度得到所述參考指紋的扭曲度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征向量獲取模塊用于將所述參考指紋配準(zhǔn)至同一坐標(biāo)系下，并將所述參考指紋的中心平移至所述坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以及將所述參考指紋的方向調(diào)整為豎直方向以完成所述參考指紋的配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的參考指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述參考指紋的特征向量，其中，所述特征圖可以包括方向場(chǎng)、周期圖和從所述方向場(chǎng)、周期圖提取的其他特征圖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征向量獲取模塊還用于通過(guò)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)化方法估算最佳的配準(zhǔn)系數(shù)，其中，所述配準(zhǔn)參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)參數(shù)和平移參數(shù)，并根據(jù)所述配準(zhǔn)參數(shù)通過(guò)搜索算法得到所述輸入指紋的姿態(tài)信息，并根據(jù)所述姿態(tài)信息對(duì)所述輸入指紋及其對(duì)應(yīng)的方向場(chǎng)和周期圖進(jìn)行配準(zhǔn)，并對(duì)配準(zhǔn)后的輸入指紋的特征圖進(jìn)行采樣以得到所述輸入指紋的特征向量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋扭曲度估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)為:
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK103996025SQ201410206168
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】周杰, 馮建江, 司軒斌 申請(qǐng)人:清華大學(xué)