指紋特征提取方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種指紋特征提取方法，包括以下步驟：初始方向場提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取指紋圖像的初始方向場，并將初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端；最終方向場估計(jì)步驟，服務(wù)器端根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將最終方向場發(fā)送至客戶端；特征提取步驟，客戶端利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠高效、安全可靠地提取出指紋特征。本發(fā)明還提出一種指紋特征提取裝置及指紋特征提取系統(tǒng)。
【專利說明】指紋特征提取方法、裝置及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及指紋識別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種指紋特征提取方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動終端智能化程度越來越高，將移動終端設(shè)備應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場指紋的特征提取變得可行。指紋特征提取的整個(gè)過程可以借助移動終端和服務(wù)器完成，縮短了時(shí)間，使得指紋特征提取變得更加高效，提高了破案效率。
[0003]目前，將移動終端應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場指紋的特征提取主要有以下兩種方式:(1)在移動終端中內(nèi)置指紋特征提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)中特征提取的所有步驟都可以在移動終端上完成，整個(gè)過程變得簡捷方便。但是，由于方向場估計(jì)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取過程對于硬件的存儲能力和計(jì)算能力要求很高，常用的移動終端無法滿足這樣的要求。因此，這種方式并不是最理想的。(2)由移動終端提取指紋圖像，然后將指紋圖像發(fā)送至服務(wù)器，利用服務(wù)器中構(gòu)建的指紋特征提取系統(tǒng)對指紋圖像進(jìn)行特征提取，并將最終結(jié)果返回至移動終端。這種方式可以充分利用服務(wù)器強(qiáng)大的存儲能力和計(jì)算能力，高效地實(shí)現(xiàn)指紋的特征提取。但是仍存在不足，即指紋圖像需要發(fā)送至服務(wù)器，不利于保護(hù)指紋隱私；指紋圖像的數(shù)據(jù)量大，傳輸?shù)某杀靖?、速度慢?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種高效、可靠的指紋特征提取方法。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種指紋特征提取裝置。
[0007]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種指紋特征提取系統(tǒng)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例的指紋特征提取方法，包括以下步驟:初始方向場提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取所述指紋圖像的初始方向場，并將所述初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端；最終方向場估計(jì)步驟，所述服務(wù)器端根據(jù)所述初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將所述最終方向場發(fā)送至所述客戶端；特征提取步驟，所述客戶端利用所述最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法，客戶端將初始方向場提取步驟提取到的初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0010]在一些示例中，所述初始方向場提取步驟具體包括:將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)；尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向；將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場。[0011]在一些示例中，所述最終方向場估計(jì)步驟具體包括:局部字典訓(xùn)練階段和方向場估計(jì)階段。
[0012]進(jìn)一步地，在一些示例中，在所述局部字典訓(xùn)練階段，對統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方向場進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對應(yīng)的方向塊字典。
[0013]進(jìn)一步地，在一些示例中，在所述方向場估計(jì)階段的具體步驟如下:對所述指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正；在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對所述指紋圖像不同位置的初始方向場進(jìn)行查詢，用所述方向塊字典中的方向塊替代所述指紋圖像對應(yīng)位置的方向塊，將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場。
[0014]在一些示例中，所述細(xì)節(jié)點(diǎn)包括指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明第二方面實(shí)施例的指紋特征提取裝置，包括:圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場指紋圖像；預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場；通信單元，用于將所述初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場；特征提取單元，用于從所述通信單元接收最終方向場，并利用所述最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取裝置，通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提聞了指紋特征提取的效率。
[0017]在一些示例中，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場:將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)；尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向；將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場。
[0018]本發(fā)明第三方面的實(shí)施例提出一種指紋特征提取系統(tǒng)，包括:客戶端，用于根據(jù)現(xiàn)場指紋圖像獲取特征提取結(jié)果；服務(wù)器，用于根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將所述最終方向場發(fā)送至所述客戶端。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)，客戶端的通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，由服務(wù)器端的方向場估計(jì)單元根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識進(jìn)行最終方向場估計(jì)，并將最終方向場發(fā)送至客戶端進(jìn)行特征提取，不僅對原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0020]在一些示例中，所述客戶端具體包括:圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場指紋圖像；預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場；客戶端通信單元，用于將所述初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場；特征提取單元，用于從所述客戶端通信單元接收最終方向場，并利用所述最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0021]進(jìn)一步地，在一些示例中，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場:將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)；尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向；將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場。
[0022]在一些示例中，所述服務(wù)器具體包括:方向場估計(jì)單元，用于進(jìn)行最終方向場估計(jì)；服務(wù)器通信單元，用于從所述客戶端通信單元接收所述初始方向場并將所述方向場估計(jì)單元得到的所述最終方向場發(fā)送給所述客戶端通信單元。
[0023]本發(fā)明附加的方面和優(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，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取方法的流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取方法的仿真結(jié)果示意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的客戶端的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的工作過程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]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。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0032]本發(fā)明第一方面實(shí)施例的指紋特征提取方法，包括以下步驟:初始方向場提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取指紋圖像的初始方向場，并將初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端；最終方向場估計(jì)步驟，服務(wù)器端根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將最終方向場發(fā)送至所述客戶端；特征提取步驟，客戶端利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取方法的流程圖。結(jié)合圖1具體描述本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法如下:
[0034]步驟SlOl:初始方向場提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取指紋圖像的初始方向場，并將初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端。
[0035]其中，初始方向場提取步驟具體包括:
[0036](I)將指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，η取值為16。
[0037](2)尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向。
[0038](3)將所有上述圖像塊的方向集合構(gòu)成該指紋圖像的初始方向場。
[0039]步驟S102:最終方向場估計(jì)步驟，服務(wù)器端根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將最終方向場發(fā)送至客戶端。
[0040]由于步驟SlOl得到的初始方向場可能包含較多錯(cuò)誤，該步驟利用指紋方向場分布的先驗(yàn)知識進(jìn)行錯(cuò)誤校正。本發(fā)明的實(shí)施例中不局限于特定的方向場修正方法，可以利用任意的方向場修正方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中米用基于局部字典法的指紋方向場估計(jì)方法。該方法分為兩個(gè)階段，在局部字典訓(xùn)練階段，通過聚類的方式對統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方向塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對應(yīng)的方向塊字典。在方向場估計(jì)階段，對獲取指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正；在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對獲取的指紋圖像不同位置的初始方向場進(jìn)行查詢，用方向塊字典中的方向塊替代獲取的指紋圖像對應(yīng)位置的方向塊；將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場。
[0041]步驟S103:特征提取步驟，客戶端利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0042]其中，指紋增強(qiáng)是指通過一定的算法處理，使指紋紋線結(jié)構(gòu)清晰，盡量突出和保留固有的特征信息，避免產(chǎn)生偽特征信息，目的是保持特征信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。指紋增強(qiáng)方面存在多個(gè)成熟方法，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用基于Gabor濾波的增強(qiáng)。細(xì)節(jié)點(diǎn)包含指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)，指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取是指提取指紋中這兩類細(xì)節(jié)特征。這兩類特征點(diǎn)在指紋中出現(xiàn)的機(jī)會最多、最穩(wěn)定，且足以描述指紋的唯一性。細(xì)節(jié)點(diǎn)提取方面存在多個(gè)成熟的方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中采用VeriFinger軟件包來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)的提取。
[0043]具體地，采用本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法做了相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。
[0044]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法，客戶端將初始方向場提取步驟將提取到的初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0045]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提出了一種指紋特征提取裝置，如圖3所示，包括:圖像采集單元100、預(yù)處理單元200、通信單元300和特征提取單元400。
[0046]其中，圖像采集單元100，用于獲取現(xiàn)場指紋圖像。預(yù)處理單元200用于提取指紋圖像的初始方向場。通信單元300用于將初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，并從服務(wù)器端接收最終方向場。特征提取單元400用于從通信單元300接收最終方向場，并利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0047]具體地，預(yù)處理單元200具體執(zhí)行以下步驟以提取指紋圖像的初始方向場:
[0048](I)將指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，η取值為16。
[0049](2)尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng),通過一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向。
[0050](3)將所有圖像塊的方向集合構(gòu)成指紋圖像的初始方向場。
[0051]特征提取單元400，利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。其中，指紋增強(qiáng)是指通過一定的算法處理，使指紋紋線結(jié)構(gòu)清晰，盡量突出和保留固有的特征信息，避免產(chǎn)生偽特征信息，目的是保持特征信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。指紋增強(qiáng)方面存在多個(gè)成熟方法，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用基于Gabor濾波的增強(qiáng)。細(xì)節(jié)點(diǎn)包含指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)，指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取是指提取指紋中這兩類細(xì)節(jié)特征。這兩類特征點(diǎn)在指紋中出現(xiàn)的機(jī)會最多、最穩(wěn)定，且足以描述指紋的唯一性。細(xì)節(jié)點(diǎn)提取方面存在多個(gè)成熟的方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中采用VeriFinger軟件包來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)的提取。
[0052]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋提取裝置，通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提聞了指紋特征提取的效率。
[0053]本發(fā)明第三方面的實(shí)施例中提出一種指紋特征提取系統(tǒng)，如圖4所示，包括:客戶端10和服務(wù)器20。
[0054]其中，客戶端10，用于根據(jù)現(xiàn)場指紋圖像獲取特征提取結(jié)果。服務(wù)器20，用于根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將最終方向場發(fā)送至客戶端10。
[0055]具體地，如圖5所示，客戶端包括:圖像采集單元11、預(yù)處理單元12、客戶端通信單元13和特征提取單元14。其中，圖像采集單元11，用于獲取現(xiàn)場指紋圖像。預(yù)處理單元12用于提取指紋圖像的初始方向場?？蛻舳送ㄐ艈卧?3用于將初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，并從服務(wù)器端接收最終方向場。特征提取單元14用于從客戶端通信單元13接收最終方向場，并利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0056]進(jìn)一步地，預(yù)處理單元12具體執(zhí)行以下步驟以提取指紋圖像的初始方向場:
[0057](I)將指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，η取值為16。
[0058](2)尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng),通過一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向。
[0059](3)將所有圖像塊的方向集合構(gòu)成指紋圖像的初始方向場。
[0060]進(jìn)一步地，特征提取單元14，利用最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。其中，指紋增強(qiáng)是指通過一定的算法處理，使指紋紋線結(jié)構(gòu)清晰，盡量突出和保留固有的特征信息，避免產(chǎn)生偽特征信息，目的是保持特征信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。指紋增強(qiáng)方面存在多個(gè)成熟方法，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用基于Gabor濾波的增強(qiáng)。細(xì)節(jié)點(diǎn)包含指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)，指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取是指提取指紋中這兩類細(xì)節(jié)特征。這兩類特征點(diǎn)在指紋中出現(xiàn)的機(jī)會最多、最穩(wěn)定，且足以描述指紋的唯一性。細(xì)節(jié)點(diǎn)提取方面存在多個(gè)成熟的方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中采用VeriFinger軟件包來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)的提取。
[0061]如圖6所示，服務(wù)器包括:方向場估計(jì)單元21和服務(wù)器通信單元22。
[0062]其中，方向場估計(jì)單元21，用于進(jìn)行最終方向場估計(jì)。服務(wù)器通信單元22用于從客戶端通信單元13接收初始方向場并將方向場估計(jì)單元21得到的最終方向場發(fā)送給客戶端通信單元13。
[0063]特別地，由預(yù)處理單元12得到的初始方向場可能包含較多錯(cuò)誤，方向場估計(jì)單元21利用指紋方向場分布的先驗(yàn)知識進(jìn)行錯(cuò)誤校正。本發(fā)明的實(shí)施例中不局限于特定的方向場修正方法，可以利用任意的方向場修正方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中米用基于局部字典法的指紋方向場估計(jì)方法。該方法分為兩個(gè)階段，在局部字典訓(xùn)練階段，通過聚類的方式對統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方向塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對應(yīng)的方向塊字典。在方向場估計(jì)階段，對獲取的指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正；在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對獲取的指紋圖像不同位置的初始方向場進(jìn)行查詢，用方向塊字典中的方向塊替代獲取的指紋圖像對應(yīng)位置的方向塊；將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場。
[0064]在本發(fā)明的指紋特征提取系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)流程如圖7所
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[0065]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)，客戶端的通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，由服務(wù)器端的方向場估計(jì)單元根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識進(jìn)行最終方向場估計(jì)，并將最終方向場發(fā)送至客戶端進(jìn)行特征提取，不僅對原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0066]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“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。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(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)人員可以將本說明書中描述的不同實(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。
[0067]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】
1.一種指紋特征提取方法，其特征在于，包括以下步驟: 初始方向場提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取所述指紋圖像的初始方向場，并將所述初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端； 最終方向場估計(jì)步驟，所述服務(wù)器端根據(jù)所述初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將所述最終方向場發(fā)送至所述客戶端； 特征提取步驟，所述客戶端利用所述最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始方向場提取步驟具體包括: 將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)； 尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向； 將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述最終方向場估計(jì)步驟具體包括:局部字典訓(xùn)練階段和方向場估計(jì)階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述局部字典訓(xùn)練階段，對統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方 向場進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對應(yīng)的方向塊字典。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述方向場估計(jì)階段的具體步驟如下: 對所述指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正； 在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對所述指紋圖像不同位置的初始方向場進(jìn)行查詢，用所述方向塊字典中的方向塊替代所述指紋圖像對應(yīng)位置的方向塊，將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述細(xì)節(jié)點(diǎn)包括指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)。
7.一種指紋特征提取裝置，其特征在于，包括: 圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場指紋圖像； 預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場； 通信單元，用于將所述初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場； 特征提取單元，用于從所述通信單元接收最終方向場，并利用所述最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的指紋特征提取裝置，其特征在于，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場: 將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)； 尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向； 將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場。
9.一種指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，包括: 客戶端，用于根據(jù)現(xiàn)場指紋圖像獲取特征提取結(jié)果；服務(wù)器，用于根據(jù)初始方向場和指紋方向場分布的先驗(yàn)知識估計(jì)最終方向場，并將所述最終方向場發(fā)送至所述客戶端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，所述客戶端具體包括: 圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場指紋圖像； 預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場； 客戶端通信單元，用于將所述初始方向場發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場； 特征提取單元，從所述通信單元接收最終方向場，并利用所述最終方向場進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場: 將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)； 尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向； 將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器具體包括: 方向場估計(jì)單元，用于進(jìn)行最終方向場估計(jì)； 服務(wù)器通信單元，用于從所述客戶端通信單元接收所述初始方向場并將所述方向場估計(jì)單元得到的所述最終方向場發(fā)送給所述客戶端通信單元。
【文檔編號】G06K9/00GK103996026SQ201410206169
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】馮建江, 周杰, 朱海洋 申請人:清華大學(xué)