指紋識(shí)別方法及其指紋識(shí)別裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于生物識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種指紋識(shí)別方法及其指紋識(shí)別裝置，所述方法包括：利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的細(xì)節(jié)點(diǎn)；根據(jù)所述提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指紋匹配，得到指紋識(shí)別結(jié)果。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法利用統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，為細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意義的描述子，在匹配過程中，增加利用描述子進(jìn)行細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度計(jì)算以及利用重合區(qū)域的方向場(chǎng)與梯度場(chǎng)信息進(jìn)行區(qū)域匹配，避免了傳統(tǒng)算法中指紋特征表達(dá)的不穩(wěn)定及特異性不強(qiáng)，提高了指紋識(shí)別的準(zhǔn)確性。
【專利說明】指紋識(shí)別方法及其指紋識(shí)別裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種指紋識(shí)別方法及其指紋識(shí)別裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們?cè)絹碓蕉嗟膽?yīng)用網(wǎng)絡(luò)的一些資源，個(gè) 人信息越來越多被輸入到網(wǎng)絡(luò)上，個(gè)人信息的泄露一直是一個(gè)待解決的問題，近年來生物 識(shí)別技術(shù)越來越受到人們的重視，因?yàn)橹讣y具有唯一性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的指紋識(shí)別方法如 圖1所示，包括指紋預(yù)處理、指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取、指紋配準(zhǔn)和匹配，其中在指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取時(shí)， 為了增加細(xì)節(jié)點(diǎn)的信息，除了記錄細(xì)節(jié)點(diǎn)的位置與方向外還增加了 3個(gè)參數(shù)，代表的是以 細(xì)節(jié)點(diǎn)為中心外接圓半徑為定值的正三角形上三個(gè)頂點(diǎn)的方向，所以傳統(tǒng)細(xì)節(jié)點(diǎn)的表達(dá)結(jié) 構(gòu)為：[(xy) 9a Θ。]，0a、0b、Θ。分別代表細(xì)節(jié)點(diǎn)周圍3個(gè)頂點(diǎn)的方向。而指紋很 容易發(fā)生變形，上述傳統(tǒng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的表達(dá)的穩(wěn)定性與特異性不夠強(qiáng)，導(dǎo)致后續(xù)配準(zhǔn)及匹配 的不準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種指紋識(shí)別方法及其指紋識(shí)別裝置，旨在解決現(xiàn) 有的指紋識(shí)別方法在指紋變形時(shí)無法準(zhǔn)確表達(dá)細(xì)節(jié)點(diǎn)的問題。
[0004] 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種指紋識(shí)別方法，所述方法包括如下步驟：
[0005] 利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的細(xì)節(jié)點(diǎn)；
[0006] 根據(jù)所述提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指紋匹配，得到指紋識(shí)別結(jié)果。
[0007] 進(jìn)一步地，所述利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的細(xì)節(jié)點(diǎn)包括：
[0008] 利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向；
[0009] 根據(jù)所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，為所述細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意義的描述子；
[0010] 提取所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的三角頂點(diǎn)方向。
[0011] 進(jìn)一步地，所述利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向包括：
[0012] 選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)區(qū)域；
[0013] 計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并加權(quán)；
[0014] 根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向及加權(quán)值，統(tǒng)計(jì)所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有 細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向分布；
[0015] 根據(jù)所述梯度方向分布做插值運(yùn)算，得到方向分布函數(shù)；
[0016] 對(duì)所述方向分布函數(shù)求最大值，得到該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，返回步驟選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn) 的統(tǒng)計(jì)區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
[0017] 進(jìn)一步地，所述為細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意義的描述子包括：
[0018] 選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域；
[0019] 根據(jù)所述描述子提取區(qū)域以及該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向確定區(qū)域四象限；
[0020] 計(jì)算所述區(qū)域四象限的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并做插值運(yùn)算；
[0021] 統(tǒng)計(jì)插值運(yùn)算后的區(qū)域四象限的梯度分布，形成該細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子，返回步驟選 擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
[0022] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指紋匹配包括：
[0023] 計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度；
[0024] 所述細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度滿足預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，調(diào)節(jié)指紋圖案；
[0025] 計(jì)算重疊區(qū)域的相似度；
[0026] 所述重疊區(qū)域的相似度滿足預(yù)設(shè)的第二閾值時(shí)，判定匹配成功。
[0027] 本發(fā)明還提出一種指紋識(shí)別裝置，其特征在于，所述裝置包括：
[0028] 提取模塊，用于利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的細(xì)節(jié)點(diǎn)；
[0029] 匹配模塊，用于根據(jù)所述提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指紋匹配，得到指紋識(shí)別結(jié)果。
[0030] 進(jìn)一步地，所述提取模塊包括：
[0031] 第一計(jì)算單元，用于利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向；
[0032] 描述子單元，用于根據(jù)所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，為所述細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意義的描 述子；
[0033] 提取頂點(diǎn)方向單元，用于提取所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的三角頂點(diǎn)方向。
[0034] 進(jìn)一步地，所述第一計(jì)算單元包括：
[0035] 第一選擇子單元，用于選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)區(qū)域；
[0036] 計(jì)算方向子單元，用于計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并加權(quán)；
[0037] 統(tǒng)計(jì)子單元，用于根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向及加權(quán)值，統(tǒng)計(jì)所 述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向分布；
[0038] 第一插值子單元，用于根據(jù)所述梯度方向分布做插值運(yùn)算，得到方向分布函數(shù)；
[0039] 第一循環(huán)子單元，用于對(duì)所述方向分布函數(shù)求最大值，得到該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，返回 步驟選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
[0040] 進(jìn)一步地，所述描述子單元包括：
[0041] 第二選擇子單元，用于選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域；
[0042] 確定子單元，用于根據(jù)所述描述子提取區(qū)域以及該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向確定區(qū)域四象 限；
[0043] 第二插值子單元，用于計(jì)算所述區(qū)域四象限的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并做插值 運(yùn)算；
[0044] 第二循環(huán)子單元，用于統(tǒng)計(jì)插值運(yùn)算后的區(qū)域四象限的梯度分布，形成該細(xì)節(jié)點(diǎn) 的描述子，返回步驟選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié) 點(diǎn)。
[0045] 進(jìn)一步地，所述匹配模塊包括：
[0046] 第二計(jì)算單元，用于計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度；
[0047] 調(diào)節(jié)單元，用于所述細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度滿足預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，調(diào)節(jié)指紋圖案；
[0048] 第三計(jì)算單元，用于計(jì)算重疊區(qū)域的相似度；
[0049] 判定單元，用于所述重疊區(qū)域的相似度滿足預(yù)設(shè)的第二閾值時(shí)，判定匹配成功。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例一的方法利用統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，為細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì) 意義的描述子，在匹配過程中，增加利用描述子進(jìn)行細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度計(jì)算以及利用重合區(qū)域 的方向場(chǎng)與梯度場(chǎng)信息進(jìn)行區(qū)域匹配，避免了傳統(tǒng)算法中指紋特征表達(dá)的不穩(wěn)定及特異性 不強(qiáng)，提高了指紋識(shí)別的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的指紋識(shí)別方法的流程圖；
[0052] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法的流程圖；
[0053] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中指紋預(yù)處理的流程圖；
[0054] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中端點(diǎn)示意圖；
[0055] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中非端點(diǎn)的細(xì)節(jié)點(diǎn)示意圖；
[0056] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中叉點(diǎn)示意圖；
[0057] 圖7本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中指紋特征表達(dá)的流程圖；
[0058] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)方向的流程圖；
[0059] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中增加描述子的流程圖；
[0060] 圖10是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中象限劃分示意圖；
[0061] 圖11是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中劃分區(qū)域四象限的示意圖；
[0062] 圖12是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中匹配的流程圖；
[0063] 圖13是本發(fā)明實(shí)施例一提供的指紋識(shí)別方法中圖像內(nèi)容相似度的流程圖；
[0064] 圖14是本發(fā)明實(shí)施例二提供的指紋識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0065] 圖15是本發(fā)明實(shí)施例二提供的指紋識(shí)別裝置中提取模塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0066] 圖16是本發(fā)明實(shí)施例二提供的指紋識(shí)別裝置中第一計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0067] 圖17是本發(fā)明實(shí)施例二提供的指紋識(shí)別裝置中描述子單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0068] 圖18是本發(fā)明實(shí)施例二提供的指紋識(shí)別裝置中匹配模塊的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0069] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0070] 實(shí)施例一
[0071] 本發(fā)明實(shí)施例一提出一種指紋識(shí)別方法。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例一的方法包 括如下步驟：
[0072] S1、輸入指紋圖像。
[0073] S2、指紋預(yù)處理。即對(duì)輸入的指紋圖像在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用之前進(jìn)行預(yù)備處理，將輸入 的指紋圖像轉(zhuǎn)化成我們想要的形式，如圖3所示，包括步驟：
[0074] S21、指紋圖像場(chǎng)的計(jì)算
[0075] 為了識(shí)別輸入圖像的指紋部分，首先分析圖像場(chǎng)。圖像場(chǎng)包括強(qiáng)度場(chǎng)、梯度場(chǎng)和方 向場(chǎng)等等。所謂強(qiáng)度場(chǎng)即反應(yīng)指紋圖像某點(diǎn)明暗強(qiáng)弱的信息；所謂梯度場(chǎng)就是函數(shù)增長(zhǎng)速 度最快的方向，梯度是一個(gè)向量，梯度的表達(dá)式可表示為：
[0076]

【權(quán)利要求】
1. 一種指紋識(shí)別方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的細(xì)節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)所述提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指紋匹配，得到指紋識(shí)別結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的 細(xì)節(jié)點(diǎn)包括： 利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向； 根據(jù)所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，為所述細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意義的描述子； 提取所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的三角頂點(diǎn)方向。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向 包括： 選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)區(qū)域； 計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并加權(quán)； 根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向及加權(quán)值，統(tǒng)計(jì)所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié) 點(diǎn)的梯度方向分布； 根據(jù)所述梯度方向分布做插值運(yùn)算，得到方向分布函數(shù)； 對(duì)所述方向分布函數(shù)求最大值，得到該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，返回步驟選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng) 計(jì)區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述為細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意 義的描述子包括： 選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域； 根據(jù)所述描述子提取區(qū)域以及該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向確定區(qū)域四象限； 計(jì)算所述區(qū)域四象限的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并做插值運(yùn)算； 統(tǒng)計(jì)插值運(yùn)算后的區(qū)域四象限的梯度分布，形成該細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子，返回步驟選擇某 一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指 紋匹配包括： 計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度； 所述細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度滿足預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，調(diào)節(jié)指紋圖案； 計(jì)算重疊區(qū)域的相似度； 所述重疊區(qū)域的相似度滿足預(yù)設(shè)的第二閾值時(shí)，判定匹配成功。
6. -種指紋識(shí)別裝置，其特征在于，所述裝置包括： 提取模塊，用于利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提取輸入指紋圖案的細(xì)節(jié)點(diǎn)； 匹配模塊，用于根據(jù)所述提取的細(xì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行指紋匹配，得到指紋識(shí)別結(jié)果。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述提取模塊包括： 第一計(jì)算單元，用于利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向； 描述子單元，用于根據(jù)所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，為所述細(xì)節(jié)點(diǎn)增加具有統(tǒng)計(jì)意義的描述 子； 提取頂點(diǎn)方向單元，用于提取所述細(xì)節(jié)點(diǎn)的三角頂點(diǎn)方向。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一計(jì)算單元包括： 第一選擇子單元，用于選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)區(qū)域； 計(jì)算方向子單元，用于計(jì)算所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并加權(quán)； 統(tǒng)計(jì)子單元，用于根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向及加權(quán)值，統(tǒng)計(jì)所述統(tǒng) 計(jì)區(qū)域內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向分布； 第一插值子單元，用于根據(jù)所述梯度方向分布做插值運(yùn)算，得到方向分布函數(shù)； 第一循環(huán)子單元，用于對(duì)所述方向分布函數(shù)求最大值，得到該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，返回步驟 選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
9. 如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述描述子單元包括： 第二選擇子單元，用于選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域； 確定子單元，用于根據(jù)所述描述子提取區(qū)域以及該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向確定區(qū)域四象限； 第二插值子單元，用于計(jì)算所述區(qū)域四象限的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)的梯度方向，并做插值運(yùn) 算； 第二循環(huán)子單元，用于統(tǒng)計(jì)插值運(yùn)算后的區(qū)域四象限的梯度分布，形成該細(xì)節(jié)點(diǎn)的描 述子，返回步驟選擇某一細(xì)節(jié)點(diǎn)的描述子提取區(qū)域直到遍歷輸入指紋圖像的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)。
10. 如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述匹配模塊包括： 第二計(jì)算單元，用于計(jì)算細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度； 調(diào)節(jié)單元，用于所述細(xì)節(jié)點(diǎn)相似度滿足預(yù)設(shè)的第一閾值時(shí)，調(diào)節(jié)指紋圖案； 第三計(jì)算單元，用于計(jì)算重疊區(qū)域的相似度； 判定單元，用于所述重疊區(qū)域的相似度滿足預(yù)設(shè)的第二閾值時(shí)，判定匹配成功。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK104156707SQ201410401491
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】李洪生, 徐洪偉, 葉金春 申請(qǐng)人:深圳市匯頂科技股份有限公司