[發(fā)明專利]基于捕捉有效域的快速指紋特征提取方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810203421.9
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN101408935A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常學(xué)義;馮濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海第二工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 上海東創(chuàng)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 寧芝華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種指紋特征提取方法。

提出了一種基于有效域捕捉，并結(jié)合脊線跟蹤的快速指紋細(xì)節(jié)提取方法，即先通過梯度矢量來求得指紋中心點(diǎn)位置，再通過向外部擴(kuò)張來獲得包含有足夠數(shù)量特征點(diǎn)的有效域，最后通過與一種改進(jìn)的脊線跟蹤算法的結(jié)合來獲得指紋的特征信息。

背景技術(shù)

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及高可靠指紋識別算法的實(shí)現(xiàn)，使得自動指紋識別技術(shù)飛速融入到人們的生活中。由于指紋識別技術(shù)具有很高的實(shí)用性和可行性，已經(jīng)被認(rèn)為是一種理想的身份認(rèn)證技術(shù)，有著十分廣泛的應(yīng)用前景，因此是將來生物特征識別技術(shù)的主流之一。

現(xiàn)有的指紋特征提取算法大致分為：常規(guī)的細(xì)節(jié)特征提取算法和直接灰度指紋圖像特征提取算法兩類。其中常規(guī)的細(xì)節(jié)特征提取算法大多是在經(jīng)過細(xì)化和紋線修復(fù)的指紋圖像上進(jìn)行。而事實(shí)上，由于指紋自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和目前圖像預(yù)處理技術(shù)的局限性，對圖像進(jìn)行比較理想的細(xì)化具有一定的技術(shù)難度，且該方法所涉及的領(lǐng)域在處理上非常繁瑣，時(shí)間消耗也比較大。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，常規(guī)細(xì)節(jié)特征提取算法的效果并不總能令人滿意。直接灰度指紋圖像特征提取算法一般是通過沿紋線方向自適應(yīng)地追蹤指紋脊線，在追蹤的過程中，局部增強(qiáng)指紋圖像，最后可得到一幅細(xì)化后的指紋脊線骨架圖和附加在其上的細(xì)節(jié)點(diǎn)信息。由于該算法只在占全圖比例很少的點(diǎn)上估算方向，并進(jìn)行濾波處理，計(jì)算量相對較少。但受限于該算法的獨(dú)特性，致使其對低質(zhì)量指紋圖像的適應(yīng)性不是太理想，并且容易在特征點(diǎn)的判斷上出現(xiàn)偏差。

目前指紋算法主要面臨的問題是：(1)指紋圖像質(zhì)量不能滿足要求；(2)指紋面積的不確定性；(3)指紋圖像具有旋轉(zhuǎn)與扭曲。因此現(xiàn)行的指紋算法幾乎都是針對如何快速，并準(zhǔn)確地處理以上問題而進(jìn)行的優(yōu)化與提高。但大都無法在計(jì)算效率、準(zhǔn)確度以及指紋方向容忍度上做到很好的平衡。

在傳統(tǒng)算法中，先期的圖像增強(qiáng)是很重要的一步。如果不能很好地對圖像進(jìn)行增強(qiáng)，則很容易導(dǎo)致后續(xù)步驟出錯(cuò)或者失敗。針對圖像增強(qiáng)通常使用基于Gabor濾波器的方法，但其時(shí)間消耗較大。而之后的核心點(diǎn)檢測則是關(guān)鍵的一步。這些先決條件都導(dǎo)致了以上算法不能具有很好的兼容性，且對指紋圖像的先期要求較高，并可能因?yàn)闊o法確定中心點(diǎn)而導(dǎo)致花費(fèi)大量時(shí)間。在特征點(diǎn)提取方面，傳統(tǒng)算法的主要設(shè)計(jì)思想包括計(jì)算方向圖、圖像濾波、二值化、細(xì)化、提取特征和后處理這些過程。雖然上述方法可靠性較高，但過程繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于捕捉有效域的快速指紋特征提取方法，通過提取用于指紋識別的有效域，在有效域中進(jìn)行脊線跟蹤，以解決低質(zhì)量指紋圖像識別、指紋面積敏感度等問題。

一種基于捕捉有效域的快速指紋特征提取方法，包括以下步驟：

1)有效域捕捉和脊線跟蹤步驟；

2)指紋脊線方向估算步驟；

3)計(jì)算核心點(diǎn)坐標(biāo)步驟；

4)截取有效區(qū)域步驟；

5)基于脊線跟蹤的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)提取步驟。

進(jìn)一步地，所述步驟1)有效域捕捉和脊線跟蹤步驟具體為：

首先計(jì)算指紋圖像在每個(gè)像素處的梯度矢量，局部區(qū)域內(nèi)梯度矢量較大的像素位于圖像紋理的邊緣，局部區(qū)域內(nèi)脊線方向主要由這些邊緣像素決定，其梯度矢量將垂直于脊線方向，由于脊線的梯度矢量都會指向中心點(diǎn)，在π<θ<3π2]]>角度內(nèi)對其進(jìn)行跟蹤后，將頻率最大的跟蹤線末端的坐標(biāo)視為核心點(diǎn)的位置。

進(jìn)一步地，所述步驟2)指紋脊線方向估算步驟中采用索貝爾梯度算子式(4)、式(5)來計(jì)算某像素點(diǎn)在z區(qū)域的x和y方向上的梯度G_x和G_y，