[發(fā)明專利]指紋匹配算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380069130.4
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN104995640A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 米蘭·內(nèi)什科維奇;馬爾科·尼科利克
• 申請（專利權(quán)）人: 維普公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖;黎艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于細節(jié)點的指紋分析。更具體地，本發(fā)明涉及將第一組細節(jié)點與第二組細節(jié)點進行比較的方法。

背景技術(shù)

指紋由手指表面上交錯的脊線和谷線組成。典型的脊線寬度在約100μm和300μm之間，并且典型的脊線峰間間距為約500μm。指紋圖像表示了這些脊線和谷線，其中，脊線通常用暗線表示，脊線之間的谷線通常用明線表示。示范性的指紋圖像如圖1所示。

指紋對于每個人來說都是獨一無二的，使得指紋用作身份識別是很理想的。因此，指紋驗證系統(tǒng)可以通過將捕獲的指紋圖像與預(yù)存的模板指紋圖像進行比較驗證用戶的身份。雖然每個指紋對于每個人都是獨一無二的，但是指紋具有共同的特征。這些特征分類如下。

指紋的第一級特征包括由脊線形成的環(huán)、螺紋、拱形和三角形。這些特征描述了按照脊線的整體形狀。第一級特征可能用于區(qū)分開兩個不匹配的指紋，但是沒有給出足夠的細節(jié)來確認(rèn)兩個指紋間的匹配。

指紋的第二等級特征，或細節(jié)點，為脊線中的不規(guī)則或不連續(xù)。已經(jīng)確定了十八種不同類型的細節(jié)點。然而，兩種主要的細節(jié)點類型為脊線終端和脊線分叉點，例如，脊線結(jié)束或一條脊線分為兩條脊線的位置。通過比較第二等級特征，可以確認(rèn)兩個指紋之間的匹配。

指紋的第三等級特征描述了脊線內(nèi)在細節(jié)。這些特征包括汗毛孔和局部脊線形狀，如傷疤、疣、皺紋和其他的脊線局部變形。第三等級特征的提取要求高分辨的指紋傳感器(通常大于800DPI)。

以下公開的內(nèi)容涉及基于第二等級特征分析的指紋驗證。

指紋驗證是為了接受或拒絕身份請求的目的，將輸入指紋與參考指紋圖像一對一地比較。在本領(lǐng)域常見的是只存儲指紋模板，從而只比較指紋模板，而不是全部指紋通圖像。指紋模板是一組從指紋圖像中提取的描述了該指紋圖像的關(guān)鍵特征，如細節(jié)點。

從指紋圖像中提取細節(jié)點來形成模板通常要求對灰階指紋圖像進行增強，接著將其轉(zhuǎn)換為二進制圖像。指紋增強通常包括Gabor濾波，其提高了脊線和谷線間的區(qū)別。通過設(shè)置全局閾值t，并且將強度大于t的所有像素設(shè)為1，將全部剩余像素設(shè)為0，生成二進制指紋圖像，從而將指紋圖像二進制化，并接著細化該二進制指紋圖像，使得所有的脊線的寬度減小為1個像素(具體例子參見，Zhang?T.Y.and?Suen?C.Y.“A?Fast?Parallel?Algorithm?for?Thinning?Digital?Patterns”，Communications?of?the?ACM，v.27n.3，第236-239頁，1984)以生成細化的脊線圖，也稱為紋線骨架。

當(dāng)獲得了理想的細化的脊線圖，細節(jié)點檢測是一項簡單的任務(wù)。這可以從圖2中看出，圖2顯示了圖1的指紋圖像的細化的脊線圖，其中，脊線端點和脊線交叉點的細節(jié)點被突出顯示。那些方塊表示脊線端點，那些圓圈表示脊線交叉點。

圖3顯示了圖1中的指紋的細節(jié)點表示。每個細節(jié)點通常存儲為由指紋中的位置、細節(jié)點類型(例如，脊線端點、脊線交叉點等)和細節(jié)點角度(例如，細節(jié)點相對于參考方位的方位)定義的數(shù)據(jù)點。

指紋驗證可能被看作包括兩個不同的階段：登記和匹配。登記為注冊新的參考指紋圖像模板的過程，其大致包括掃描指紋并從該掃描中提取指紋模板；匹配為將進一步輸入的指紋與指紋模板比較的過程，其通常發(fā)生在以后的時間里，以便驗證用戶的身份。

在已知的登記方法中，通過指紋傳感器的掃描輸入指紋圖像。在獲得指紋圖像之后，進行特征提取，例如，上面討論的細節(jié)點提取。特征提取提供了完整描繪指紋的模板。

US?4,752,966描述了一種使用刮擦式指紋傳感器登記指紋的現(xiàn)有技術(shù)方法。

指紋的匹配涉及采集輸入指紋圖像，并將該輸入指紋圖像與一個或多個參考指紋圖像進行比較。當(dāng)輸入指紋圖像和參考指紋圖像匹配，并且該匹配有足夠的可靠性保證錯誤判對的幾率低于某個預(yù)定閾值時，指紋得到驗證。

US?2008/0273770描述了使用細節(jié)點比較將提供的指紋圖像與參考指紋圖像進行匹配的現(xiàn)有技術(shù)方法。在US?2008/0273770中，對于輸入指紋的每個細節(jié)點，“細節(jié)點鄰域”被認(rèn)為圍繞中心細節(jié)點，并且定義了圍繞中心細節(jié)點的有限區(qū)域，該有限區(qū)域包括至少一個第二細節(jié)點。在每個鄰域，細節(jié)點對定義為每對帶有相鄰細節(jié)點的中心細節(jié)點。由一對中的兩個細節(jié)點間的距離、兩個細節(jié)點的方位的差異、中心細節(jié)點的方位和兩個細節(jié)點的連線間的角度等若干特征描述每個細節(jié)點對。根據(jù)這些細節(jié)點對特征，可以構(gòu)建細節(jié)點對指標(biāo)。參考指紋圖像的細節(jié)點對指標(biāo)與提供的指紋的細節(jié)點對指標(biāo)比較來確定指紋是否匹配。