基於細節點的指紋特徵構造方法
2023-10-10 13:20:19 4
基於細節點的指紋特徵構造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於細節點的指紋特徵構造方法，並將其用於指紋匹配時獲取細節點對，屬於自動指紋識別【技術領域】。包括4個步驟：(1)對指紋圖像進行預處理；(2)建立直角坐標系稱為RCS，並確定坐標系方向；(3)定義並尋找屬於RCS坐標系的有效細節點；(4)計算與有效細節點相關的脊線數並進行檢驗。本發明的優點在於：(1)此特徵將細節點本身具有的特徵和該細節點相關的脊線信息結合在一起，提高了所提取特徵的可靠性；(2)確定坐標系方向，可以有效提高算法的抗旋轉性；(3)詳細說明並實現了脊線數計算的方法，經檢驗，計算結果非常準確；(4)只提取屬於RCS坐標系的細節點特徵，減少細節點特徵提取的數量，提高算法運行效率。
【專利說明】基於細節點的指紋特徵構造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及自動指紋識別【技術領域】，具體涉及一種基於脊線數的細節點特徵提取 算法。
【背景技術】
[0002] 在自動識別系統中，指紋是最常用的生物模式，因為它可靠的表現力，實用性以及 廉價性。目前已經提出了多種方法來解決指紋圖像的形變問題以提高匹配率，其中有一種 方法是將脊線特徵和傳統的細節點特徵結合來抵抗非線性形變，提高指紋匹配率。我們知 道脊線特徵對於旋轉、扭曲等幾何變換具有不變性，同時脊線也簡明的代表了細節點之間 的關係。於是該方法建立了以脊線為基礎的直角坐標系，稱為RCS坐標系，並且通過它提取 脊線特徵。但是此方法存在的缺點有：第一是RCS坐標系非常複雜因為它不止一條水平軸， 水平軸的數量由RCS坐標系中的有效細節點的數量決定；第二是脊線特徵提取算法花費更 多的時間。
【發明內容】
[0003] 本發明為了解決上述技術問題，通過建立RCS坐標系，定義並尋找屬於RCS坐標系 的有效細節點，並提取與有效細節點有關的脊線數這一特徵，以提高算法的抗形變能力。
[0004] 4、本發明採用以下技術方案：基於細節點的指紋特徵構造方法，其特徵在於，包括 以下步驟，
[0005] 步驟一、對指紋圖像進行預處理；
[0006] (1)任選指紋T的第i個細節點Ii，從此細節點開始通過八鄰域邊界跟蹤算法， 跟蹤脊線，並將此細節點全局坐標系下的坐標值存入結構體Img_thintemp中，由於一條 脊線有兩個端點，最多有兩個細節點與之相關，在有兩個細節點的情況下，結構體表示為 Img_thintemp(y,x).minutiaelx,Img_thintemp(y,x).minutiaely,Img_thintemp(y, x) ?minutiae2x，Img_thintemp(y，x) ?minutiae2y，其中（y，x)表示脊線上原像素圖像的矩 陣坐標，（minutiaelx，minutiaely)和（minutiae2x，minutiae2y)分別為脊線上兩個細節 點的坐標；在有一個細節點的情況下，該細節點的坐標為（minutiaelx,minutiaely);
[0007]⑵遍歷細節點集I，重複⑴的過程；
[0008] 步驟二、建立直角坐標系RCS，並確定坐標系方向；從指紋T的細節點集I中任取 一細節點記為OUtl,y(l，e)，將其作為坐標系的原點，其中（X(l，y(l)表示細節點〇的坐標，e 表示細節點〇的方向；定義平行於細節點〇方向的軸為水平軸H，垂直於細節點0方向的軸 為垂直軸V，將指紋圖像分成四個區域AI、All、AIII和AIV，確定每個區域相對於水平軸H 以及垂直軸V的方向；
[0009] 步驟三、尋找屬於RCS坐標系的有效細節點；將在穿過垂直軸V的脊線上存在的細 節點稱作屬於RCS坐標系的有效細節點，記為Mp，有效細節點的方向計算公式如下：
[0010]
【權利要求】
1. 基於細節點的指紋特徵構造方法，其特徵在於，包括以下步驟， 步驟一、對指紋圖像進行預處理； (1) 任選指紋T的第i個細節點Ii,從此細節點開始通過八鄰域邊界跟蹤算法，跟 蹤脊線，並將此細節點全局坐標系下的坐標值存入結構體Img_thintemp中，由於一條脊 線有兩個端點，最多有兩個細節點與之相關，在有兩個細節點的情況下，結構體表示為 Img_thintemp(y, x). minutiaelx, Img_thintemp(y, x). minutiaely, Img_thintemp(y, x) ? minutiae2x，Img_thintemp (y，x) ? minutiae2y，其中（y，x)表示脊線上原像素圖像的矩 陣坐標，（minutiaelx，minutiaely)和（minutiae2x，minutiae2y)分別為脊線上兩個細節 點的坐標；在有一個細節點的情況下，該細節點的坐標為（minutiaelx, minutiaely); (2) 遍歷細節點集I，重複（1)的過程； 步驟二、建立直角坐標系RCS，並確定坐標系方向；從指紋T的細節點集I中任取一細 節點記為O(Xc^yt), 0),將其作為坐標系的原點,其中（Xc^ytl)表示細節點O的坐標，0表示 細節點〇的方向；定義平行於細節點〇方向的軸為水平軸H，垂直於細節點0方向的軸為垂 直軸V，將指紋圖像分成四個區域AI、All、AIII和AIV，確定每個區域相對於水平軸H以及 垂直軸V的方向； 步驟三、尋找屬於RCS坐標系的有效細節點；將在穿過垂直軸V的脊線上存在的細節點 稱作屬於RCS坐標系的有效細節點，記為MP，有效細節點的方向計算公式如下： Mp = (x? - Xi,) X F - (yp - yc) X H 其中Mp表示有效細節點在RCS坐標系下的方向,F和示分別代表垂直軸和水平軸的方 向，表示原點坐標位置，（xp，yp)表示有效點Mp的坐標位置，有效點M p所在區域表示 如下：
步驟四、計算與有效細節點相關的脊線數並進行檢驗；建立RCS坐標系後，根據垂直軸 V的函數解析式求解出其與脊線的交點並存儲在數組intersection(i, k)中，k表示第k 個交點，i的取值為1或2, intersection(l, k)中存儲的是第k個交點的全局坐標系下的 y取整值，intersection (2, k)中存儲的是第k個交點的全局坐標系下的X取整值；尋找數 組intersection中存放的原點坐標，記錄其序號值origin_sequence，定義變量count的 初始值為1，向前、向後遍歷垂直軸V與脊線的交點，即遍歷數組intersection,每搜索到一 個交點，count自加1，同時，判斷此交點所在結構體Img_thintemp(y，X)中成員變量的值， 若不為空，那麼將count值賦給有效細節點（minutiaelx, minutiaely)或（minutiae2x， minutiae2y)的結構體成員 ridgecount。
2. 根據權利要求1所述的基於細節點的指紋特徵構造方法，其特徵在於：所述步驟一 (1)中一條脊線上存在一個細節點，該細節點的坐標為（minutiaelx, minutiaely)。
3. 根據權利要求1所述的基於細節點的指紋特徵構造方法，其特徵在於：所述步驟一 (2)中確定水平軸H和垂直軸V的方向，公式如下：
其中7為全局坐標系X軸方向，為全局坐標系y軸方向，0為原點方向。
4.根據權利要求1所述的基於細節點的指紋特徵構造方法，其特徵在於：所述步驟三 中尋找屬於RCS坐標系的有效細節點時如果遇到分叉點，則此分叉點屬於RCS坐標系，分叉 點以下脊線上的細節點不進RCS坐標系。
【文檔編號】G06K9/00GK104361325SQ201410650866
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】梅園, 丁夢茹 申請人:南京信息工程大學