[發(fā)明專利]一種基于SVM和稀疏表示的假指紋檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310259382.5
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN103324944B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程建;周圣云;王峰;李鴻升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 成都華風(fēng)專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物特征識(shí)別領(lǐng)域，特別涉及圖像處理和模式識(shí)別。

背景技術(shù)

目前指紋識(shí)別被廣泛應(yīng)用于各種安全系統(tǒng)，包括正確率、速度在內(nèi)的識(shí)別性能都較為良好。

然而不法分子卻可以利用各種材料制作假的指紋，通過指紋識(shí)別系統(tǒng)。真指紋也稱活體指紋，是指具有人體生物功能的手指，也就是活著的人體的手指。與其相對(duì)應(yīng)的假指紋也稱死體指紋，其中包括材料制成的指紋，如硅膠、粘土、印刷了指紋圖像的紙等，甚至是離開人本身身體的手指都叫做死體指紋。

假指紋的采集，從采集過程到采集到的圖像與真指紋的采集有所不同，利用這些不同之處，可以檢測(cè)采集到的指紋的真假。例如在采集指紋時(shí)檢測(cè)手指的溫度，如果遠(yuǎn)離人體溫度，則可判斷采集到的指紋為假指紋；也可以在采集過程中維持幾秒鐘，先后采集多次，手指流出的微量汗液會(huì)使前后采集到的圖像有所不同。然而這些方法都需要硬件的支持，改造成本較高且不利于推廣。因此直接檢測(cè)單張指紋圖像的真假，也就是完全軟件的檢測(cè)，仍然是亟待解決的問題。

值得指出的是，很多文獻(xiàn)指出的真假指紋的區(qū)別，如真指紋黑色條紋中間有白點(diǎn)（氣孔）、假指紋的黑色條紋有破損、假指紋的白色條紋中有黑色雜點(diǎn)、假指紋的黑白條紋間不清晰、真假指紋的條紋寬度不同等區(qū)別，在實(shí)際提取的真假指紋圖像中都有出現(xiàn)，評(píng)人眼辨識(shí)這些區(qū)別，根本無法判斷真假，真指紋圖像示例圖見圖2，假指紋圖像示例圖見圖3。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，假指紋與真指紋的不同，主要是肉眼不可分辨的一些統(tǒng)計(jì)特性、頻域特性，利用這些不同之處，可以檢測(cè)采集到的指紋的真假。

區(qū)分真假屬于分類問題，主成分分析（PCA）是常用的降維手段，能大大縮短訓(xùn)練時(shí)間，支持向量機(jī)和稀疏表示是很成熟的分類方法，在運(yùn)算速度快的同時(shí)能得到很好的分類正確率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種在不改動(dòng)指紋采集硬件的前提下、以較小的代價(jià)判斷指紋的真假，本發(fā)明提供一種能以軟件實(shí)現(xiàn)的假指紋檢測(cè)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于SVM和稀疏表示的假指紋檢測(cè)方法，其特征在于：

進(jìn)行檢測(cè)之前的訓(xùn)練工作，包括步驟1～步驟5：

步驟1：采集真、假指紋圖像，作為訓(xùn)練使用；

步驟2：對(duì)訓(xùn)練使用的指紋圖像提取特征數(shù)據(jù)；

步驟3：對(duì)訓(xùn)練使用的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；

步驟4：對(duì)歸一化的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行支持向量機(jī)訓(xùn)練得到支持向量機(jī)的分類模型；

步驟5：對(duì)訓(xùn)練使用的指紋圖像訓(xùn)練稀疏表示字典

步驟6：對(duì)需要進(jìn)行檢測(cè)的指紋提取圖像；

對(duì)需要進(jìn)行檢測(cè)的指紋進(jìn)行的操作，包括步驟6～步驟11：

步驟7：對(duì)需要進(jìn)行檢測(cè)的指紋的圖像提取特征數(shù)據(jù)；

步驟8：對(duì)需要進(jìn)行檢測(cè)的指紋的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；

步驟9：對(duì)歸一化的需要進(jìn)行檢測(cè)的指紋的特征數(shù)據(jù)，使用上述SVM的分類模型進(jìn)行分類，得到“真”或“假”的SVM分類結(jié)果；

步驟10：對(duì)需要進(jìn)行檢測(cè)的指紋圖像提取6個(gè)子圖，分別使用稀疏表示字典進(jìn)行稀疏表示，判斷該子圖像為“真子圖”或“假子圖；

步驟11：綜合決策得出綜合決策分類結(jié)果。

上述技術(shù)方案中，步驟2和步驟7所述的提取特征數(shù)據(jù)需要在有效區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，所述有效區(qū)域的選擇方法為在圖形內(nèi)搜索最大內(nèi)接矩形，具體步驟是：

步驟2.1：使用Otsu法對(duì)指紋圖進(jìn)行二值化處理，對(duì)得到的二值圖使用半徑為10的disk結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行閉操作，得到完整、光滑的指紋覆蓋的區(qū)域；

步驟2.2：利用質(zhì)心公式求指紋覆蓋區(qū)域的質(zhì)心，過質(zhì)心做傾角θ=30°～75°共46條直線，每條直線與指紋覆蓋區(qū)域交于兩點(diǎn)，記兩點(diǎn)之間線段長(zhǎng)度為L(zhǎng)_i(θ)，以該直線為對(duì)角線的矩形i的面積為其中M_i＝min{L_i(θ),L_i(θ+π/2)}為矩形是否完整的必要條件，最大矩形為對(duì)應(yīng)矩形就是選擇得到的有效區(qū)域。

上述技術(shù)方案中，步驟2和步驟7所述的特征數(shù)據(jù)包括：統(tǒng)計(jì)特征、頻域特征、共生矩陣特征、特征曲線。

上述技術(shù)方案中，步驟4所述的訓(xùn)練過程中，需要對(duì)指紋進(jìn)行分類，至少要按真、假指紋要分為兩類，而對(duì)于假指紋的不同材料，將假指紋再分為幾類，對(duì)于檢測(cè)結(jié)果，即判斷需要檢測(cè)的指紋屬于哪一類，其分類結(jié)果若為“真”，則認(rèn)為檢測(cè)結(jié)果為“真”，分類結(jié)果若為其它結(jié)果，不管是哪一種材料的假指紋結(jié)果，都認(rèn)為檢測(cè)結(jié)果為“假”。