[發(fā)明專利]一種基于稀疏矩陣的ARM指紋識別方法及裝置

在審

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• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103854013A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘煉;王競春;劉靜;武妍妮;李珂;劉仁銀;孟輝;楊彪;李遙;劉振;向旭龍;吳愛龍
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42215
• 代理人: 劉治河

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及檢測技術(shù)中指紋識別技術(shù)，尤其涉及指紋識別過程中指紋匹配方法，并且更具體地涉及基于稀疏矩陣的ARM指紋識別方法及裝置。

背景技術(shù)

生物識別技術(shù)代表了未來身份驗證技術(shù)的發(fā)展方向，而指紋識別技術(shù)又是最可靠、最有效的生物識別技術(shù)之一。現(xiàn)代指紋識別技術(shù)是比如人臉、掌形、血管、虹膜、視網(wǎng)膜、聲音、DNA識別技術(shù)等其他生物識別技術(shù)具有更好的身份鑒定方法，其原因一方面是人的指紋具有唯一性并且終身不變性；另一方面是目前的指紋識別算法已達到識別快速、準確率高的水平，是能商業(yè)化的生物識別技術(shù)。

指紋識別過程是首先通過指紋采樣設(shè)備獲得指紋圖像，然后對該圖像進行預處理，以方便提取指紋特征，特征提取后再通過模式匹配的方法判斷采樣指紋和模板指紋的一致性，若特征值相似，則可判定為同一人的指紋，反之，則判定兩指紋不是來自同一人的手指。

指紋識別技術(shù)應用的普遍性對自動指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更為嚴格的要求，指紋識別技術(shù)正向著嵌入式和小型化的方向發(fā)展。然而，目前國內(nèi)外的指紋識別技術(shù)一般考慮指紋的細節(jié)點局部特征，對全局的非細節(jié)點特征考慮很少，使匹配具有一定的遲緩性和不精確性等特點，另外指紋匹配算法往往要處理許多零元素，因此普遍存在識別率低、識別速度慢等問題，通用性較差，影響了指紋識別的效果。

另外，指紋識別裝置目前多采用單片機和DSP處理器，這些傳統(tǒng)常規(guī)的指紋識別裝置功能結(jié)構(gòu)單一，可靠性、互換性差，維護困難，影響了指紋識別的效果。本發(fā)明采用基于稀疏矩陣的ARM指紋識別系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)具有對指紋圖像直方圖中的大部分相同元素具有很好的處理功能，使得這些指紋識別裝置的功能更加綜合、可靠性高、互換性好、抗干擾能力得到增強、維護容易、安裝使用方便等特點，該方法及系統(tǒng)具有重要的應用價值，它能更有效地提高指紋識別的識別率和識別速度，達到較高的指紋識別水平。

采用基于稀疏矩陣的ARM指紋識別方法與裝置進行指紋匹配，提高了指紋識別算法的識別速度并且降低了驗證誤差率和識別誤差率。該指紋識別算法可用于如互聯(lián)網(wǎng)、計算機、門禁等很多領(lǐng)域。隨著人們對加密技術(shù)要求的不斷提高，用該指紋識別算法實現(xiàn)的指紋識別系統(tǒng)和指紋識別產(chǎn)品將會有很好的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對指紋識別過程的遲緩性、不精確性等特點，及現(xiàn)識別技術(shù)和方法存在的局限性，采用基于稀疏矩陣的方法，根據(jù)指紋圖像的非細節(jié)點特征，即核心點和三角點的位置坐標和這些點處的紋路曲率組成特征向量構(gòu)成指紋識別方法進行指紋匹配，采用本發(fā)明方法與系統(tǒng)，提高了指紋識別速度，并且降低了驗證誤差率和識別誤差率。

本發(fā)明提供的一種采用相關(guān)增強技術(shù)的基于稀疏矩陣的ARM指紋識別方法，其特征在于包括以下步驟：

指紋采集過程；

指紋識別系統(tǒng)的圖像處理；

指紋圖像的特征提取；

識別系統(tǒng)的指紋匹配；

指紋識別軟件經(jīng)過驅(qū)動程序得到指紋圖像后，就進行指紋圖像的指紋識別和處理并調(diào)用基于稀疏矩陣的匹配算法進行指紋識別。

其中指紋圖像的處理包括圖像預處理以及圖像后處理，預處理又分為中值濾波，Garbor濾波去噪，改進OSTU二值化，數(shù)學形態(tài)學修復，細化等五個步驟。在預處理的全過程中采用二次濾波操作：自適應中值濾波、對稱二維Garbor濾波，這主要是為了徹底去除圖像中的噪音，減少人為干擾，同時也提高系統(tǒng)對模糊不清、殘缺不全的指紋圖像的處理能力，通過這種漸進的濾波形式，輸出的點線圖基本上不含任何噪音(對比較清晰的指紋圖像而言)，為以后的特征提取、匹配等操作打下良好的基礎(chǔ)。和一次修復操作，主要是為了修復斷裂的紋路，以方便非細節(jié)特征點的提取。利用龐加萊指數(shù)檢測核心點和三角點，計算曲率和坐標作為特征向量的分量。

基于稀疏矩陣的指紋識別技術(shù)方案如下：

1．首先從模板圖像中找到核心點和三角點作為比對的參考點。

記模板樣本為T=[T₁,…,T_k]，包含子矩陣i=1,…,k，為類i中樣本的數(shù)量，k為類數(shù)量，T中的總向量數(shù)是每一向量有m個記錄。選擇指紋方向圖中核心點和三角點的位置坐標和點處紋路的曲率作為特征向量的分量，組成一個3×1的特征向量，即vc=(x,y，cur)^T和vs=(x_i,y_i,cur_i)^T，其中vc核心點特征向量，vs為三角點特征向量，i=1,2,…為三角點的數(shù)量。