[發明專利]基于多尺度三模式紋理特征的仿造指紋檢測方法和系統

有效

• 申請號: 201310204203.8
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103279744A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 田捷;賈曉飛;臧亞麗;楊鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/60;G06K9/62
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于生物特征識別領域，涉及圖像處理、模式識別、模式分類、計算機技術等前沿知識，特別涉及一種利用提取的指紋圖像的紋理特征來對指紋圖像是否是仿造指紋生成的圖像進行甄別的方法和系統。

背景技術

指紋識別技術是目前生物特征識別領域中研究和應用較為成熟的技術之一。由于指紋具有唯一性和穩定性，而且采集過程方便，采集成本低廉，目前已廣泛應用于身份認證、信息安全、訪問控制等很多方面。

由于指紋具有易丟失性，別有用心分子很容易獲取到需要的指紋，從而很方便的制作出仿造指紋，這對基于指紋識別的生物特征識別系統的安全性造成了挑戰。因此，如何對仿造指紋進行有效的甄別成為保障公共安全、維護個人隱私的關鍵問題。

在仿造指紋檢測系統中，如何對于采集指紋圖像，提取魯棒的指紋特征從而對是否為仿造指紋進行甄別決定了系統性能的好壞。由于圖像噪聲和指紋形變的存在以及圖像質量增強算法的不完備性，被提取的特征可能存在著一定數量的不可靠信息。所以在仿造指紋檢測系統中，應該盡可能地獲取穩定可靠的指紋特征。同時因為仿造指紋檢測系統往往是指紋識別系統中的一部分，它必須提取快速有效的特征，從而在較短的時間內完成對指紋真假性的甄別。

目前的仿造指紋識別算法主要以提取指紋的動態特征為主。因為真實的指紋會存在汗液流出的過程，因此Derakhshani提出通過在不同的時間段對同一指紋進行采集，利用圖像的變換來確定該指紋是否出現流汗過程，從而對指紋的真假性進行甄別。但是這種方法需要對同一指紋進行多次采集，采集間隔需要2秒-5秒，不能滿足指紋識別系統對于實時性的要求。

另一種仿造指紋識別算法是以指紋形變為主。由于皮膚和仿造指紋的制作材料有著不同的彈性，因此可以對同一手指在不同角度采集多幅指紋圖像，Chen提出通過形變模型對指紋形變進行比較來實現指紋真假性的識別。該方法在對指紋圖像采集的過程中不需要特定的時間間隔，但是在訓練系統和識別系統中都需要對同一指紋進行多幅圖像的采集。

由此可見上述算法或者因為硬件成本過高無法大面積展開應用，或者由于需要采集多幅指紋圖像無法滿足仿造指紋識別系統中實時性的要求。而基于紋理特征的仿造指紋識別系統不需要借助額外的設備，在識別階段僅需要對同一指紋進行一次采集便可以對其是否為仿造指紋進行有效的識別。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術算法的不足，提出一種基于多尺度三模式紋理特征的仿造指紋檢測方法和系統，本發明提取指紋圖像多尺度的三模式特征，并將多尺度的三模式特征進行組合，最終通過訓練得到一個可以進行仿造指紋檢測的分類器，對于仿造指紋進行甄別。

根據本發明的一方面，提出一種基于多尺度三模式紋理特征的仿造指紋檢測系統，該系統包括：圖像采集單元、圖像預處理單元、三模式圖像紋理特征提取單元、三模式圖像紋理特征組合單元、三模式圖像特征訓練單元、圖像分類單元，其中：

所述圖像采集單元用于采集多個真實指紋和仿造指紋，分別生成多個真實指紋圖像和仿造指紋圖像；

所述圖像預處理單元與所述圖像采集單元相連接，用于對于真實指紋圖像和仿造指紋圖像分別進行預處理得到預處理后的真實指紋圖像和仿造指紋圖像；

所述三模式圖像紋理特征提取單元與所述圖像預處理單元相連接，用于分別提取預處理后的真實指紋圖像和仿造指紋圖像的多尺度三模式紋理特征，所述多尺度中的不同尺度指的是對應三模式紋理特征提取時不同的圖像塊大小；

所述三模式圖像紋理特征組合單元與所述三模式圖像紋理特征提取單元相連接，用于將真實指紋圖像和仿造指紋圖像的多尺度三模式紋理特征各自組合成一個三模式紋理特征，并對其進行歸一化；

所述圖像特征訓練單元與所述三模式圖像紋理特征組合單元相連接，用于將組合得到的所述真實指紋圖像和仿造指紋圖像的三模式紋理特征輸入到支持向量機中，通過交叉驗證得到具有最優參數的支持向量機以及三模式紋理特征的最優尺度個數；

所述圖像分類單元分別與所述圖像紋理特征提取單元和圖像特征訓練單元相連接，用于將測試圖像最優尺度個數的多尺度三模式紋理特征輸入到所述圖像特征訓練單元中訓練得到的具有最優參數的支持向量機進行計算，從而判斷所述測試圖像是否是仿造指紋圖像。

根據本發明的另一方面，還提出一種基于多尺度三模式紋理特征的仿造指紋檢測方法，該方法包括以下步驟：

步驟Sa：采集多個真實指紋圖像和仿造指紋圖像；

步驟Sb：分別對真實指紋圖像和仿造指紋圖像進行預處理，得到預處理后的真實指紋圖像和仿造指紋圖像；