指紋預檢質量和分割的製作方法

2023-05-30 03:04:01

專利名稱：指紋預檢質量和分割的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及質量鑑定和分割。更明確地，本發明的一個示例性方面 涉及諸如指紋、手印或腳印圖像信息的生物統計圖像信息的質量和分割鑑 定。
背景技術：
即時掃描裝置提供充當幫助操作者獲得手指方位和圖像逼真度的預檢 操作模式。由於處理能力、定時限制和帶寬要求，使得這些裝置和其相關質 量度量不能提供可以與登記應用或自動指紋識別系統(AFIS)以及其相關 配套發動機所使用的其他更複雜質量測量相關的輸出。硬體的限制同樣會導 致從手結構的其佘部分動態分割出指尖和從指尖分離出諸如汙點、微粒、潛 在印記等的圖像背景的能力的不足。
作為替代，即時掃描型裝置利用基於圖像對比的質量度量和靜態掃描儀 滾筒區域來分割。登記和AFIS/面己套應用內所使用的指紋質量度量通常由於 要求指紋影像的全解析度掃描(通常在500 ppi和1000 ppi)而不適用於此 預檢能力。

發明內容
來處理這個間隙。隨後，使用脊線流動圖通過結合脊線流動強度、脊線流動 連續性和局部圖像對比來鑑定指紋質量。也可以將此脊線流動圖用作分割的基礎。
本發明的另一個示例性方面是用於指紋圖像質量鑑定的基於脊線流動 的系統和方法，該指紋圖像鑑定與圖像解析度無關、可以實時處理並且包括 諸如指尖分割的分割，從而為用於單獨指尖的圖像質量評價提供四個手指平 面、雙拇指或整個手圖像。
例如， 一個示例性方面的目標在於使用即時掃描指紋裝置的登記應用， 即時掃描指紋裝置提供低解析度預檢圖像數據，諸如代表包括脊線流動的手 指、手或其他生物統計信息的圖像數據。
本發明的方面另外還涉及從一或多個掃描裝置接收隨後可以在質量、手 性、歷史信息分析和邊界框的分配中的 一或多個方面被評價的含影像脊線的 指紋質量模塊。
本發明的額外示例性方面涉及脊線流動鑑定。
本發明的另外示例性方面涉及指紋圖像的分割。
本發明的額外示例性方面涉及確定諸如指紋圖像的輸入圖像的質量。 本發明的另外方面涉及基於圖像解析度來修正脊線流動過程。 本發明的另外示例性方面涉及基於接收到的圖像來鑑定和提供反饋。 本發明的另外方面涉及識別 一或多個指尖，且如果需要那麼修整指間橫 紋處的尖端。
本發明的另外方面涉及確定邊界框並將其放置於識別到的指尖周圍。 本發明的另外示例性方面涉及實時鑑定即時掃描型裝置處的指紋質量。 此發明的這些和其他性質以及優點將在實施例的以下詳細描述中描述 或將從這些描述變得顯而易見。


將參看以下圖示詳細描述本發明的實施例，其中
圖1說明根據此發明的示例性指紋質量系統；
圖2較詳細說明根據本發明的 一個示例性實施例的指紋質量模塊；圖3描述根據此發明的用於鑑定質量的示例性方法； 圖4描述根據此發明的用於執行脊線流動的示例性方法； 圖5描述根據此發明的用於執行分割的示例性方法； 圖6描述根據此發明的用於執行分割的較特定示例性方法； 圖7描述根據此發明的確定質量的示例性方法； 圖8描述根據此發明的基於解析度修改脊線流動的示例性方法； 圖9-16說明區別質量和與其相關的示例性反饋指令的敲擊掃描圖像； 圖17說明根據此發明的示例性脊線流動4全測網格； 圖18說明根據此發明的示例性係數相關性； 圖19說明根據此發明的示例性平均脊線流動； 圖20說明根據此發明的群集的示例性分組； 圖21說明根據此發明的示例性分割後的指紋； 圖22說明根據此發明的示例性網格放置； 圖23說明根據此發明的第二示例性網格放置； 圖24-27說明根據此發明的在不同解析度的示例性目標正弦曲線； 圖28說明根據此發明的示例性脊線流動檢測中所使用的80係數；以及 圖29說明根據此發明的示例性脊線流動檢測中在四個不同解析度利用 的80係數。
具體實施例方式
將關於圖像質量和分割來描迷此發明的示例性系統和方法。然而，為了 避免不必要地才莫糊本發明，以下描述省略會以方塊圖形式展示的熟知結構和 裝置(通常已知或被概述)。為了解釋的目的，闡述許多特定詳情來提供對 本發明的徹底理解。然而，應了解，除本文所闡述的特定詳情之外，可以用 各種方式來實施本發明。
另外，雖然本文所說明的示例性實施例展示了所配置系統的各種組件， 但是應了解，可以將系統的各種組件放置在位於諸如LAN和/或網際網路的分布式網絡的遠距離部分或專用系統內。因此，應了解，可以將此系統的組件 組合為一或多個裝置或配置在諸如通信網絡的分布式網絡的特殊網點上。從 以下描述應了解，且因為計算效率，可以將系統的組件排列在分布式網絡內 的任何位置而不會影響系統的運作。
另外，應了解，連接元件的各種鏈路可以為有線或無線鏈路或其的任何 組合，或者為能夠將數據供應和/或傳送到所連接的元件或從所連接的元件 供應和/或傳送數據的任何其他已知或以後開發的元件。
本文所使用的術語模塊可以指能夠執行與元件相關聯的功能性的任何 已知或以後開發的硬體、軟體或硬體和軟體的組合。同樣，雖然根據示例性 實施例描述了本發明，但是應了解，可以獨立地主張本發明的個別方面。雖 然本文所討論的實施例將集中於指紋質量和分割，但是同樣應了解，這些系 統和方法將會同樣適用於包括諸如脊線流動的任何類型的周期或重複模式 的任何類型圖像而不是限於手指、手、腳或其任何部分的圖像。
圖1說明指紋質量系統1的示例性實施例。指紋質量系統1包含可以連
接到平板掃描儀或自動文件掃描儀15、全手掃描儀20和個別指紋掃描儀25、 敲擊掃描儀30、單指紋滾筒掃描儀35、其他基於光學或非光學的掃描儀40、 音頻和視頻反饋裝置45、 一或多個用戶界面55、人口統計數據源65和存儲 器60中的一或多個的指紋質量模塊100，其中來自質量質量模塊100的信 息可以通過輸出端50輸出。
指紋質量模塊IOO從各種源接收輸入。例如，平板掃描儀或自動文件掃 描儀15將對應圖像轉發到指紋質量模塊IOO以供觀察來將指紋卡IO上的信 息數位化。諸如可以採用敲擊掃描的全手掃描儀20、個別指紋掃描儀25和 敲擊掃描儀30的即時掃描型裝置同樣捕獲對應於含有人體部分的脊線流動 的掃描的圖像信息。類似地，單指紋滾筒掃描儀35將對應於滾筒印記的圖 像數據輸入到指紋質量模塊100。何源接收圖像數據。
通常，可以將任何輸入圖像選擇性地預先處理以增強脊線流動檢測。例 如，可以將輸入圖像預先處理以調整對比、清晰度或取樣。同樣可以將圖像 預先處理以用於增強或精簡。
在運作中，指紋質量模塊100從一個輸入裝置接收圖像並確定脊線流 動。 一旦確定了脊線流動(如果其可以被確定)，那麼可以識別出圖像內的 區域，諸如手指、指尖、腳趾、手、手掌或通常基於(例如)系統l的特殊 工作環境的區域。
接著，指糹丈質量模塊100執行確定和記下圖像質量、對識別出的區域指 派邊框、確定圖像的手性和對一 系列捕獲到的圖像執行歷史信息分析中的一
個多個。例如，可以在指紋質量模塊100實時地接收圖像。可以協同存儲器 60來存儲一系列圖像，從而使得圖像質量模塊100可以對掃描的幾個幀執 行分析並因此(例如)建立關於圖像質量的傾向信息。隨後，可以將這個傾 向信息用以幫助將音頻或視頻反饋提供到指紋所有人和/或以預測何時可以 獲得"良好圖像"的方式來動態利用。
依據圖像鑑定、指派邊框、手性鑑定或歷史信息分析中的一或多個結果， 指紋質量模塊100可以通過視頻和/或視頻反饋裝置45和用戶界面55中的 一或多個來提供反饋。例如，可以將視頻和/或視頻裝置45用以對指紋所有 人提供反饋以指示掃描是否已經成功、是否需要手指在壓盤上移動、更重或 更輕地壓下、伸直手等等。可以用音頻和/或視頻和/或用圖來表示反饋，其 中例如，基於系統1的特殊工作環境需要音頻提示和/或許多語言。
另外，指紋質量模塊100可以通過用戶界面55提供反饋。例如，系統
操作者可以使用戶界面55的反饋信息，包括(例如)指示壓盤需要清潔的
指令、掃描裝置中的一或多個存在問題、指紋信息的良好掃描和捕獲是否已
經成功、關於系統的操作狀態或通常與指糹丈質量模塊100所處理的操作或信
息有關的任何信息。
協同人口統計數據源65的用戶界面55同樣允許人口統計數據、其他生物統計數據或通常與從各種掃描裝置接收到的 一 或多個圖像相關聯的任何 信息中的一或多個。此信息可以包括(但不限於)姓名、護照號碼、社會保 險號碼、與掃描相關聯的日期和時間信息、掃描的位置信息或通常(例如) 可以用以幫助識別、分類、歸類或標記圖像的任何信息。例如，隨後可以在
存儲器60中儲存或通過輸出端50輸出具有人口統計元數據的圖像。
例如，輸出端50允許指紋質量模塊輸出具有或不具有人口統計元數據
的一或多個圖像，以允許(例如)印刷、脫機處理、識別、分析、比較、存
檔或通常用於任何需要的輸出。
圖2較詳細描述指紋質量模塊100。更明確地，指紋質量模塊100包含
全部由鏈路5相互連接的手性模塊110、分割模塊120、區域才莫塊130、處
理器140、內存150和1/0模塊160、序列檢驗模塊170、質量鑑定模塊180、
脊線流動模塊190、對比模塊195和自動捕獲模塊197。
如本文以下較詳細討論，呈現從多手指壓印圖像分割指尖的示例性非限
制方法。
如之前所討論，該過程從接收指紋圖像開始。在接收圖像之後，且協同 脊線流動模塊190,鑑定出在(例如)指紋圖像的每個像素的強度、連續性 或脊線流動角度。或者，或另外，可以對圖像內諸如橫越預定網格的預定位 置鑑定出強度、角度和連續性。雖然本文以下將討論用於脊線流動的特定方 法，但是應了解，可以使用任何方法來鑑定能夠輸出表示在接收到的圖像內 的各點處脊線流動的強度、連續性或角度中的 一或多個的信息的脊線流動。
分割模塊120執行必要的鑑定以識別指尖位置。存在可以用於分割的各 種方法，其中通常僅要求手指部分的邊框的精確識別。
質量鑑定模塊180利用脊線流動信息和分割信息以基於對比、脊線流動 強度和局部脊線流動中的 一或多個的指紋圖像區域分析來確定質量度量。可 以結合這些因素來形成每個指尖的質量得分。基於此質量得分，並協同反饋 鑑定模塊165，可以鑑定出適當反饋(如果需要)並將其轉發到適當目的地。
取樣模塊130允許向上或向下取樣接收到的圖像。例如，依據接收到的圖像的解析度，從計算的觀點看向上或向下取樣圖像都是有利的。
序列檢驗模塊170執行接收到的指糹丈圖像的序列檢驗。典型的序列檢驗 將核實以諸如從食指到小手指的特定次序接收對應於個別指紋掃描的圖像。 如杲鑑定出小食指已經脫離序列被接收，或者如果一個手指錯誤地成像兩
次，並協同反饋模塊165,那麼可以鑑定出適當的反饋並將其轉發到適當目 的地。
自動捕獲模塊197結合質量鑑定模塊180—起工作並且能夠動態鑑定出 預期何時圖像符合某個質量度量。例如，可以分析傾向信息並結合歷史信息 分析來預測預期指紋質量系統(且更明確地，指紋質量模塊100)何時從一 個掃描裝置接收"良好"質量掃描。例如，如果指紋所有人開始在壓盤上按 壓得太輕，且傾向信息指示壓盤上已經存在壓力的連續增加，那麼將存在應 捕獲指紋的理想點。因此，此自動捕獲模塊197追蹤此歷史信息並在圖像捕 獲序列期間的特殊時間點捕獲圖像。
圖3是根據此發明描述操作指紋質量系統的示例性方法的流程圖。更明 確地，控制從步驟S300開始並且繼續到步驟S310。在步驟S305中，接收 圖像。接著，在步驟S310中，鑑定接收到的圖像的脊線流動。隨後，在步 驟S315中，建立關於接收到的圖像的脊線流動陣列。控制隨後繼續到步驟 S320.
在步驟S320中，識別出接收到的圖像的一或多個區域。這些區域可以 包括(但不限於)手指、指尖、腳趾、手、手掌或通常對其指派指紋質量系 統來識別的任何區域。控制隨後繼續到步驟S325、 S335、 S340和S345中 的一或多個。
更明確地，在步驟S325中，鑑定圖像質量。 一旦鑑定了圖像的質量， 那麼在步驟S330中，例如，記下關於每個指尖的質量。控制隨後繼續到步 驟S350。
在步驟S335中，可以將一或多個邊框指派給識別出的區域，其中邊框 放置在識別出的區域周圍。更明確地，邊框識別手指、手、手掌、腳特徵等周圍的有意義的區域，即，對系統而言有意義的區域。可以通過使用脊線流 動數據、用戶輸入或可以通過系統認定的其他數據中的 一 或多個來鑑定邊 框。框的精確範圍可以為系統所要求的任何進一 步擴展的有意義特徵的最小 區域。
在步驟S340中，執行手性鑑定。此允許系統鑑定(例如)在接收到的 圖像中表示左手或右手或其一部分。控制隨後繼續到步驟S350。
在步驟S345中，可以執行歷史信息分析。如先前所討論，此歷史信息 分析允許系統動態追蹤與多個接收到的圖像有關的傾向信息，且(例如)基 於一或多個傾向來觸發特點行動。控制隨後繼續至步驟S350。
在步驟S350中，基於先前步驟中的任何步驟來鑑定是否應對系統用戶 和指紋所有人中的一或多個提供反饋。如果鑑定出需要反饋，那麼控制繼續 至提供反饋的步驟S355。否則，控制跳至鑑定是否要求額外掃描的步驟S360. 如杲要求額外掃描，那麼控制返回至步驟S305。否則，控制繼續至存儲圖 像的步驟S365。控制隨後繼續至控制序列結束的步驟S370。
可以用與解析度無關的方式來使用以上呈現的示例性方法。因此，可以 修改本文所討論的各種方法以接受各種解析度的圖像數據，其中特定脊線流 動、分割和質量計算的以下詳細討論能夠與相同指紋圖像的各種版本共同起 作用，其中版本之間的差異是捕獲解析度。因此，每個版本的處理導致類似 (如杲不相同)脊線流動檢測。為了幫助維護過程的保真度，選定分割過程 與質量鑑定都應遵守解析度不變性。本文所描述的分割和質量方法將會以分 辨率不變的方式來呈現以支持此保真度。
在處理脊線流動分割和質量得分、以及實時處理此信息的能力的所有方 面中，在次解析度輸出與全解析度輸出之間是與解析度無關且高級的相關 性，此允許鑑定快速反饋。通過以快速方式筌定基於脊線流動的質量和手指 中指尖的位置，指紋質量系統能夠利用經常產生低解析度預檢數據的圖像捕 獲裝置。
圖4較詳細描述用於確定脊線流動的示例性方法。更明確地，控制從S400開始並繼續至步驟S410。在步驟S410中，選擇點的網格。接著，在步 驟S420中，對於每個圖像網格點而言，為變化角度的預定數目頻率的網格 點周圍的子窗確定傅立葉係數。隨後，在步驟S430中，基於S420中的確定 步驟的結果，確定峰值相關值的陣列，其中頻率和角度最好與子窗中的局部 脊線流動相匹配。控制隨後繼續至步驟S440.
在步驟S440中，從相關性圖確定子窗中的峰值脊線流動角度(如果有)。 接著，在步驟S450中，可以執行可選的原脊線流動圖的平滑化或平均化。 控制隨後繼續至控制序列結束的步驟S460。
圖5說明示例性分割方法。更明確地，控制從步驟S500開始並繼續至 步驟S505。在步驟S505中，將相鄰脊線流動衝全測組成為群。接著，在步驟 S510中，標記每個群。隨後，在步驟S515中，忽略隔離小的組。控制隨後 繼續至步驟S520。
在步驟S520中，確定較大組的方向。接著，在步驟S525中，確定主要 方向角度。隨後，在步驟S530中，聚集組使其可以通過可疑段方向角度連 接成段族群。控制隨後繼續至步驟S535。
在步驟S535中，移走任何非段的群組。接著，在步驟S540中，將每個 段群組的末端組識別為指尖。接著，在步驟S545中，確定識別出的指尖是 否太長。如杲識別出的指尖太長，那麼控制繼續至微調指尖的步驟S550, 其中控制繼續至步驟S555。否則，如果識別出的指尖並不太長，那麼控制 跳至為每個指尖確定邊框的步驟S555。控制隨後繼續至控制序列結束的步 驟S560。
圖6描述根據此發明的一個示例性實施例的手指特定分割方法。控制從 步驟S600開始並繼續至步驟S605。在步驟S605中，將相鄰脊線流動保護 組成為群。接著，在步驟S610中，標記每個群。隨後，在步驟615中，可 以忽略任何隔離小的組。控制隨後繼續至步驟S620。
在步驟S620中，確定較大組的方向。接著，在步驟S625中，確定主要 方向角度。例如，此主要方向角度可以對應於手。較大群集的方向通常對應於表示手指的部分的組，諸如關節。在步驟S630中，聚集組使其可以通過 手指方向角度連接。接著，在步驟S635中，移走任何非手指的群組。隨後， 將每個手指的最頂部組識別為指尖。控制隨後繼續至步驟S645。
在步驟S645中，確定識別出的指尖是否太長。如果指尖太長，那麼控 制繼續至在指間皺紋微調指尖的步驟S650。控制隨後繼續至步驟S655。
如果識別出的指尖並不太長，那麼控制跳至為每個指尖確定邊框的步驟 S655。控制隨後繼續至控制序列結束的步驟S660。
圖7描述用於諸如指紋的輸入圖像的質量確定的示例性方法。控制從步 驟S700開始並繼續至步驟S705。在步驟S705中，識別出脊線流動檢測並 使其與基於接收到的分割信息的目標指紋相關聯。接著，在步驟S710中， 且對於每個檢測，執行步驟S715-725。
在步驟S715中，確定關於識別出的檢測的平均對比。接著，在步驟S720 中，為每個脊線流動檢測確定峰值傅立葉係數。隨後，在步驟S725中，確 定每個脊線流動檢測與近鄰之間的峰值角度一致性。控制隨後繼續至步驟 S730。
在步驟S730中，組合結杲並按比例將其定為質量得分。接著，在步驟 S735中，確定是否已處理所有指尖。如果已經處理了所有指尖，那麼控制 繼續至控制序列結束的步驟S750。否則，控制跳至步驟S740。
在步驟S740中，控制返回至步驟S705來選擇下一個目標指紋。
在更特定的實施例中，質量鑑定中的第 一個步驟是識別屬於目標指尖的 所有脊線流動檢測。此信息直接來自於分割過程。對於每個指尖，對所以識 別出的模塊處理圖像對比、檢測強度和角度一致性。可以從傅立葉分析的 DC分量得到圖像對比。當前模塊的值與圖像背景之間的差異可以為此度量 的基礎。差異越大，對比越大，且質量等分越高。
第二度量是峰值檢測的相對強度。可以將傅立葉係數的值與理想值相比 較。係數越強，脊線流動得越顯著，且質量得分越高。
最後鑑定是峰值檢測角度的局部一致性。對於每個模塊，將檢測到的角度與相鄰峰值角度相比較。如果角度大多數匹配，那麼所得質量得分高。
隨後可以將用於測量質量的這些三個度量組合以用於所有指尖脊線流 動模塊並將其按比例定為有意義的值。 一個此計分方法導致從0到100的得
分，其中例如，IOO表示最佳可能圖像。
圖8說明用於解析度不變脊線流動鑑定的示例性方法。控制從步驟S800 開始並繼續至步驟S805。在步驟S805中，基於輸入圖像的解析度來確定網 格間距。接著，在步驟S810中，調整處理窗和傅立葉係數頻率。控制隨後 繼續至控制序列結束的步驟S815。
圖9至16表示在最左上角中展示初始圖像且由於反饋在最右下角圖像 中展示最終捕獲的各種預檢圖像序列。更明確地，在圖9中，將初始圖像 910識別為太輕。在這個點上，可以指導指紋所有人更重地按壓壓盤，且隨 著指紋所有人更重地按壓，在捕獲920中獲得良好捕獲。同樣可以在圖中看 出的是邊框930的初步確定。
在圖10中，初始圖像1010太暗。因此，向用戶提供反饋以(例如)稍 輕按壓掃描儀以獲得圖像1020中表示的最終良好捕獲。
在圖11中，初始圖像1110展示右手以逆時針方向旋轉。在這個檢測之 後，指紋質量系統可以對指紋所有人提供反饋以要求指紋所有人伸直其手或 使其處於較垂直方向。此動態捕獲過程和反饋繼續直至(例如)獲得良好捕 獲1120。
圖12說明已經被識別為部分離開掃描儀的右手側的初始圖像1210。再 次，通過動態監控手的位置，可以對指紋所有者提供手變得更集中向上定位 直到良好捕獲1220的點的反饋。
圖13說明展示需要集中於垂直方向的手的初始圖像1310。假設對指紋 所有者的反饋導致手朝向掃描裝置的中心移動，其中最終捕獲1320展示更 集中位於掃描儀上的手。
圖14說明其中由於手指太緊密放置所以邊框部分重疊的初始圖像1410. 通過使用反饋，手指變得更展開於捕獲系列直到在捕獲1420中說明良好捕獲。
圖15說明其中手指放置得距離太遠且實際上在掃描區域之外的初始圖 像1510。再次，例如，使用反饋可以引導指紋所有人使手指更緊密在一起， 其中在圖1520中說明良好最終捕獲。
圖16說明其中由於手移動使得捕獲質量不足的初始圖像1610。隨著用 戶的手變得更穩定，可以在捕獲1620中看到最終良好捕獲。
通過參考現實手指來說明，且參看圖17，關於樣本指紋來展示示例性 脊線流動確定。然而應了解，同樣可以使用在不同角度的其他正弦曲線數目。 確定從圖像上網格1710的建立開始，例如，在每第十二行的每第十二列。 網格表示關於脊線流動的局部傾向的分析的中心點。對於每個網格點1710 和圖像而言，可以為脊線流動分析圖像的小子窗。在每個樣本位置，例如， 將圖像數據的小的矩形窗與圍繞(例如)十六個不同角度旋轉的特定頻率的 五個正弦曲線相比較。為在十六個不同角度的這些五個頻率中的每一個計算 傅立葉係數。每個比較系列的結果是八十個係數的陣列，其中在最佳匹配局 部脊線流動的頻率和角度獲得峰值。此可以在圖18中看出，其中部分1810 中的正弦曲線當與樣本位置相比較時具有小的係數值，部分1820中的正弦 曲線具有比部分1810中的係數值大的係數值，其中部分1830與樣本位置相 比具有小的係數值。
一旦對指紋圖像中的所有窗確定了相關值之後，可以處理所得相關性圖 來識別在圖像內的每個窗找到的峰值脊線流動角度(如果有)，從而產生原 脊線流動圖。可以對此數據進一步分析以移走任何異常，或使此數據平滑化 或平均化以產生圖19中所說明的平均脊線流動圖，其中各種箭頭1910突出 顯示平均脊線流動。如圖19中看出，箭頭用圖表示脊線流動的局部峰值角 度，其中每個箭頭表示該網格位置的八十個係數之外識別出的峰值角度。
例如，並且參看圖20和21，可以基於以下示例性步驟序列來^l行從多 手指壓印分割指尖
組合所有相鄰脊線流動測，排出小的組， 識別每個組的方向角，
識別所有組的方向的中央角(手的方向角)， 識別沿此角向下的所有組並將其聚集為手指， 選擇每個手指的最高組作為指尖，以及 後處理指尖以識別精確指尖長度。
更詳細地，且參看圖20,用具有"2"所表示的類似方向角的相鄰檢測 來聚集脊線流動^r測2010。如圖20中看出，存在已經-陂識別為'T，和"2" 並如jt匕標記的兩個脊線流動4僉測組。
移走並忽略諸如2020的隔離小的組，並處理較大的組來確定組的方向。 隨後，將來自所有組的中央角選擇作為手的總方向角。隨後，再次處理組以 識別沿方向角下降的組，其中如圖21中所看出，沿手方向下降的那些組被 聚集為手指2110。隨後，將其中每個顏色表示獨立組的聚集脊線流動檢測 和手指群識別為位於沿手方向角度線2020的組。 一旦建立手指Z組聯合，那 麼可以處理每個組以識別最頂部組作為指尖，例如2030。在指尖的長度違 背了指尖的自然長度的情況下，在指間皺紋微調該組。
微調指尖、手指、手掌或其他目標手指的一個示例性優點在於僅隔離了 與目標性質直接相關聯的圖像區域。例如，可以將指尖微調為指間周圍處的 長度。 一個示例性方法可以使用擬人規則來使手指寬度與指尖長度相關聯。 第二個示例性方法可以分析脊線流動圖來識別通常與指間皺紋相關聯的脊 線流動的斷裂。
最後，結果是構成指尖以及指尖組的邊框的所有脊線流動檢測的識別。 如同此發明的其他方面一樣，可以與輸入圖像解析度無關地來實施此，因為 脊線流動的確定卩吏以上確定與解析度隔離。
參看圖22至27來說明非限制實例。特定地，圖像上覆蓋的網格的建立 可以與指紋圖像的輸入圖像解析度直接有關。隨著解析度降低，網格中的間 距可以按(例如)線性方式減少。如果在500ppi的間距為12xl2像素，那麼在250 ppi的間距可以為6 x 6像素。例如，比較圖22和23,雖然像素中 的間距改變，但是網格點的位置保持相同，從而使得隨著解析度改變網格點 始終在相同物理點上。隨著解析度從500 ppi減少，處理窗和傅立葉係數的 頻率相對於目標解析度線性減少。例如，如果全解析度窗為23 x 13像素， 且支持在23像素長度中循環3次的正弦曲線，那么半解析度窗將為在該11 像素中具有3循環的11x6像素。
如圖24至27中看出，圖24是表示用於初始500 ppi 100%解析度的目 標正弦曲線。圖25表示在80%解析度的目標正弦曲線，圖26在60%解析度 且圖27在為250 ppi的50%解析度。
以下部分描述開發作為本發明的設計和實施過程的 一部分的臨時試驗產品。
圖28表示指紋圖像與目標正弦曲線(在各角度-垂直軸，和頻率-水平 軸)之間的相關性。圖像陣列中的每個"單元"表示利用特定頻率的正弦曲 線並在特定角度呈現的脊線流動計算的響應。
數據的第一列為DC術語-所取樣窗的平均像素值。對於剩餘列而言， 像素的亮度與係數的強度相關，即，像素越亮，圖像的子窗與目標正弦曲線 之間的相關性越強。沿著從頂部到底部的每列，在明亮峰值中存在其響應指 紋脊線流動的 一般傾向而圍繞指尖中心移動的傾向。
圖29表示此圖像的擴展。在四個不同解析度呈現相同輸入圖像的四個 獨立實例。500ppi圖像表示基線預期結果和傾向(角度與頻率之間)。250 ppi和170ppi的結果近似地跟隨500ppi圖像內的傾向。125ppi結果跟隨總
中的基線流動。
可以在圖像處理裝置、指紋處理裝置等或在具有圖像處理能力的獨立編 程通用計算機上實施所描述的系統和方法。此外，可以在專用計算^L、編程 微處理器或微控制器和外圍集成電路元件、ASIC或其他集成電路、數字信 號處理器、諸如分離元件電路的硬接線電子或邏輯電路、諸如PLD、 PLA、FPGA、 PAL的可編程邏輯裝置等上實施此發明的系統和方法。通常，能夠 實施狀態機因而又能實施本文所說明的流程的任何裝置可以用以實施根據 此發明的圖像處理系統。
另外，所揭示的方法可以在提供可以在各種電腦或工作站平臺上使用的 使攜式原始碼的使用目標的軟體或與以目標為方向的軟體開發環境中容易 地實施。或者，所揭示的系統可以在^f吏用標準邏輯電路或VLSI設計的硬體 中部分或完全地實施。使用硬體還是軟體來實施根據此發明的系統取決於系 統的速度和/或效率要求、特定功能和所利用的特殊軟體或硬體系統或微處 理器或微計算機系統。然而，本應用領域的普通技術人員通過本文提供的功 能描述並用計算機和圖像處理技術的一般基礎知識可以在使用任何已知或 以後開發的系統或結構、裝置和/或軟體的硬體和/或軟體中容易地實施本文 所描述的系統和方法。
此外，可以用編程通用電腦、專用電腦、微處理器等上運行的軟體來容 易地實施所揭示的方法。在這些實例中，可以將此發明的系統和方法實施為 嵌入個人計算機上的程序(諸如，JAVA或CGI腳本)、作為居於伺服器或 圖形工作站上的源、作為嵌入專用指紋處理系統中的程序、作為插件程序等。 該系統也可以通過將系統和方法人工併入到諸如圖像處理器的硬體和軟體 系統的軟體和/或硬體系統中來實施。
因此，顯然已經根據本發明提供了在與指紋預檢圖像一起使用時尤其有 用的用於指紋質量和分割的系統和方法。雖然結合若干實施例描述了此發 明，但是顯然對於本應用領域的普通技術人員而言，許多變化、修改和改變 將存在並且是顯而易見的。因此，在此發明的精神和範疇內意欲包含所有這 些變化、修改、均等物和改變。
權利要求
1. 一種用於任何解析度的輸入圖像的圖像質量鑑定方法，包含為接收到的圖像確定脊線流動；建立脊線流動陣列；以及識別所述圖像的一或多個區域。
2. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含鑑定並計分所述圖像的 質量。
3. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含對所述圖像的一部分指 派邊框。
4. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含鑑定所述圖像的手性。
5. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含為質量、手性和邊框的 指派中的 一或多個執行多個接收圖像的歷史分析。
6. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含基於圖像解析度來為所 述圖像確定網格間距。
7. 根據權利要求6所述的方法，其進一步包含基於所述圖像解析度來 修改處理窗和傅立葉係數頻率。
8. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含為所述圖像選擇網格點 並為每個圖像網格點確定在不同角度的預定數目的頻率的所述網格點周圍 的子窗的傅立葉係數。
9. 根據權利要求8所述的方法，其進一步包含基於在不同角度的所述 預定數目頻率與局部脊線流動之間的峰值相關性來確定相關性圖。
10. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包舍從相關性圖確定峰值脊 線流動角度。
11. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包含平均化相關性圖。
12. 根據權利要求1所述的方法，其中實時執行所述方法。
13. —種圖像質量鑑定方法，包含識別所接收圖像中的脊線流動4僉測，且對於每個4全測確定平均對比；確定峰值傅立葉係數；以及確定脊線流動4企測與相鄰脊線流動檢測之間的峰值角度一致性。
14. 根據權利要求13所述的方法，其進一步包含計分所述接收的圖像。
15. 根據權利要求13所述的方法，其中所述接收的圖像包含分割信息。
16. 根據權利要求13所述的方法，其中所述接收的圖像包括脊線流動4呂息。
17. 根據權利要求13所述的方法，其進一步包含基於所述圖像質量鑑 定方法來確定和提供反饋。
18. —種分割方法，包含將相鄰脊線流動糹企測組為群； 為 一或多個較大群確定方向； 確定主要方向角度；以及一或多個段群組。
19. 根據權利要求18所述的方法，其進一步包含移走非段群組。
20. 根據權利要求18所述的方法，其進一步包含將每個段群組的末端 群識別為指尖。
21. 根據權利要求20所述的方法，其進一步包含微調所述指尖。
22. 根據權利要求20所述的方法，其進一步包含為每個指尖確定邊框。
23. —種用於任何解析度的輸入圖像的圖像質量模塊，包含脊線流動模塊，其經調適以為接收的圖像確定脊線流動、建 立脊線流動陣列和識別所述圖像的 一 或多個區域。
24. 根據權利要求23所述的系統，其進一步包含經調適以確定和計分 所述圖像的質量的質量鑑定模塊。
25. 根據權利要求23所述的系統，其中所述脊線流動模塊進一步經調適以對所述圖像的 一 部分指派邊框。
26. 根據權利要求23所述的系統，其進一步包含經調適以確定所述圖 像的手性的手性模塊。
27. 根據權利要求23所述的系統，其進一步包含經調適以為質量、手 性和邊框的指派中的一或多個執行多個接收圖像的歷史分析的自動捕獲模 塊。
28. 根據權利要求23所述的系統，其進一步經調適以基於圖像解析度 來為所述圖像確定網才各間距。
29. 根據權利要求28所述的系統，其進一步經調適以基於所述圖像分 辨率來修改處理窗和傅立葉係數頻率.
30. 根據權利要求23所述的系統，其進一步經調適以為所述圖像選擇 網格點並為每個圖像網格點確定在不同角度的預定數目的頻率的所述網格 點周圍的子窗的傅立葉係數。
31. 根據權利要求30所述的系統，其進一步經調適以基於在不同角度 的所迷預定數目頻率與局部脊線流動之間的峰值相關性來確定相關性圖。
32. 根據權利要求23所述的系統，其進一步經調適以從相關性圖確定 峰值脊線流動角度。
33. 根據權利要求23所述的系統，其進一步經調適以平均化相關性圖。
34. 根據權利要求23所述的系統，其中所述系統實時工作。
35. 根據權利要求23所述的系統，其進一步包含經調適以重新取樣所 述輸入圖像的取樣模塊。
36. —種用於任何解析度的輸入圖像的圖像質量鑑定系統，包含用於為接收到的圖像確定脊線流動的構件；用於建立脊線流動陣列的構件；以及用於識別所述圖像的 一 或多個區域的構件。
37. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於鑑定並計分所述 圖像的質量的構件。
38. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於對所述圖像的一 部分指派邊框的構件。
39. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於鑑定所述圖像的 手性的構件。
40. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於為質量、手性和 邊框的指派中的 一或多個執行多個接收圖像的歷史分析的構件。
41. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於基於圖像解析度 來為所述圖像確定網格間距的構件。
42. 根據權利要求41所述的系統，其進一步包含用於基於所述圖像分 辨率來修改處理窗和傅立葉係數頻率的構件。
43. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於為所述圖像選擇 網格點並為每個圖像網格點確定在不同角度的預定數目的頻率的所述網格 點周圍的子窗的傅立葉係數的構件。
44. 根據權利要求43所述的系統，其進一步包含用於基於在不同角度 的所述預定數目頻率與局部脊線流動之間的峰值相關性來確定相關性圖的 構件。
45. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於從相關性圖確定 峰值脊線流動角度的構件。
46. 根據權利要求36所述的系統，其進一步包含用於平均化相關性圖 的構件。
47. ^f艮據權利要求36所述的系統，其中所述系統實時工作。
48. —種圖像質量筌定系統，包含用於識別所接收圖像中的脊線流動檢測的構件，且對於每個檢測用於確定平均對比的構件；用於確定峰值傅立葉係數的構件；以及用於確定脊線流動檢測與相鄰脊線流動檢測之間的峰值角度一致性的構件。
49. 根據權利要求48所述的系統，其進一步包含用於計分所述接收的 圖像的構件。
50. 根據權利要求48所述的系統，其中所述接收的圖像包含分割信息。
51. 根據權利要求48所述的系統，其中所述接收的圖像包括脊線流動牧自
52. 根據權利要求48所述的系統，其進一步包含用於基於所述圖像質 量鑑定方法來確定反饋的構件和提供反饋的構件。
53. —種分割系統，包含用於將相鄰脊線流動4全測組為群的構件； 用於為一或多個較大群確定方向的構件； 用於確定主要方向角度的構件；以及用於聚集所述一或多個大群使其可以通過可疑段方向角度連 接為 一或多個段群組的構件。
54. 根據權利要求53所述的系統，其進一步包含用於移走非段群組的 構件。
55. 根據權利要求53所述的系統，其進一步包含用於將每個段群組的 末端群識別為指尖的構件。
56. 根據權利要求55所述的系統，其進一步包舍用於微調所述指尖的 構件。
57. 根據權利要求55所述的系統，其進一步包含用於為每個指尖確定 邊框的構件。
58. —種計算機可讀媒體，其具有存儲在其上的指令來實施權利要求 1-22中的4壬一個的所述功能性。
全文摘要
本發明揭示一種基於脊線流動的指紋圖像質量鑑定，其可以脫離圖像解析度獨立的實現、可以實時處理並且包括諸如指尖分割的分割，從而為四個手指平面、雙拇指或整個手圖像內的個別指尖提供圖像質量評定。指紋質量模塊從一或多個掃描裝置接收含有脊線流動的影像，隨後可以關於該脊線流動來評定質量、手性、歷史信息分析和邊框指派中的一或多個。
文檔編號G06T5/00GK101443784SQ200680054332
公開日2009年5月27日 申請日期2006年6月23日 優先權日2006年4月26日
發明者L.·斯科特·希爾斯, 詹姆士·M.·莫勒爾 申請人:阿瓦爾有限公司