[發(fā)明專利]基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103927351B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮建江;周杰;蘇毅婧
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06K9/62
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及指紋檢索技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在相關(guān)技術(shù)中，主流的指紋檢索方法是基于細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子和倒排表技術(shù)。其中，細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子可以是單個細(xì)節(jié)點(diǎn)的鄰域內(nèi)的特征，也可以是細(xì)節(jié)點(diǎn)對或者細(xì)節(jié)點(diǎn)三元組的屬性。相關(guān)技術(shù)中的檢索方法包括離線的建立索引階段和在線的查詢階段。具體地，在離線階段，通過直接量化方法或者哈希函數(shù)等將庫指紋的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子映射成為關(guān)鍵字，并將細(xì)節(jié)點(diǎn)編號存儲到對應(yīng)的關(guān)鍵字內(nèi)組成倒排索引表；在查詢階段，以同樣方式將查詢指紋的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子映射成為關(guān)鍵字，通常認(rèn)為映射到同一關(guān)鍵字的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子間相互匹配，因此，倒排索引表中與查詢關(guān)鍵字一致的關(guān)鍵字所對應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表即是可能的候選集合，再通過一些評分策略，對候選指紋圖像進(jìn)行排序，輸出最終檢索結(jié)果。

然而，相關(guān)技術(shù)中的指紋檢索方法傳忽略了姿態(tài)約束，導(dǎo)致對于不匹配的指紋，容易出現(xiàn)許多錯誤匹配的描述子，限制了檢索方法的性能，檢索精度不高。另外，相關(guān)技術(shù)中還有的檢索方法通過對匹配細(xì)節(jié)點(diǎn)做變換參數(shù)聚類，然后刪除與最優(yōu)變換參數(shù)不一致的匹配點(diǎn)，雖然利用了姿態(tài)約束，精度比不用姿態(tài)約束高，但是速度很慢，導(dǎo)致檢索效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本申請是基于發(fā)明人對以下問題的認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)作出的：

由于指紋具有唯一性、普遍性和終生不變性等重要性質(zhì)，利用指紋圖像進(jìn)行身份識別已經(jīng)有了很長的歷史。尤其是在公安刑偵領(lǐng)域，自20世紀(jì)初期以來，指紋逐漸成為了執(zhí)法機(jī)構(gòu)逮捕和判定罪犯有罪的最重要的證據(jù)之一。近年來，自動指紋識別技術(shù)的發(fā)展與成熟使得指紋識別被廣泛地應(yīng)用于公安刑偵、出入境、門禁系統(tǒng)和重要設(shè)備的權(quán)限控制等應(yīng)用中。

其中，公共安全應(yīng)用中往往對識別技術(shù)的精度要求較高。然而在保證精度的前提下，識別算法的效率也隨著數(shù)據(jù)庫容量的增大而愈顯重要，尤其是在通關(guān)口岸、經(jīng)濟(jì)交易或者其它對身份認(rèn)證實(shí)時性有較高要求的應(yīng)用場合中。盡管目前指紋匹配技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，但在大數(shù)據(jù)指紋容量下，靠一對一的指紋匹配算法所花費(fèi)的時間無法很好地滿足使用者的要求。

大數(shù)據(jù)庫下的自動指紋識別系統(tǒng)一般會在系統(tǒng)中增加預(yù)選步驟，以加快查找過程。預(yù)選步驟根據(jù)查詢樣本的特征動態(tài)地從數(shù)據(jù)庫中挑選出小部分匹配可能性較高的樣本再進(jìn)行精細(xì)匹配，得出最終的匹配結(jié)果，這個預(yù)選過程也稱為指紋檢索。

然而，相關(guān)技術(shù)中的指紋檢索方法或者忽略了姿態(tài)約束，導(dǎo)致檢索精度不高，或者利用了姿態(tài)約束，精度比不用姿態(tài)約束高，但是速度很慢，導(dǎo)致檢索效率不高，無法很好地滿足使用者的需求。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種既能利用姿態(tài)約束，又能保證速度，提高檢索的精度和效率的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法，包括以下步驟：獲取指紋庫中多個指紋圖像的姿態(tài)信息；根據(jù)所述姿態(tài)信息利用指紋姿態(tài)估計(jì)算法分別對每個指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正；通過訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差；根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差分別將所述指紋庫中的每個指紋圖像分為多個區(qū)域，每個區(qū)域包含所述每個指紋圖像的多個細(xì)節(jié)點(diǎn)，并分別為所述多個指紋圖像中的同一區(qū)域建立對應(yīng)的倒排索引表、指紋庫及訓(xùn)練指紋的倒排索引表；根據(jù)所述訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)個數(shù)和所述關(guān)鍵字的權(quán)重之間的映射，并建立所述關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)；以及對查詢指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫的倒排索引表從所述指紋庫中進(jìn)行檢索。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法，首先通過對指紋庫中多個指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正，并通過訓(xùn)練指紋圖像得到指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差，從而將指紋庫中的每個指紋圖像分為多個區(qū)域，并分別為多個指紋圖像中的同一區(qū)域建立對應(yīng)的倒排索引表、指紋庫及訓(xùn)練指紋的倒排索引表，其次通過訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字權(quán)重間的映射，并建立關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)，最后在對查詢指紋進(jìn)行姿態(tài)校正之后，通過權(quán)重函數(shù)與指紋庫的倒排索引表從指紋庫中進(jìn)行檢索，提高了檢索精度和效率，實(shí)現(xiàn)了既能利用姿態(tài)約束，又能保證檢索的速度的目的。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述訓(xùn)練指紋圖像中每個訓(xùn)練指紋包含至少兩個成對的訓(xùn)練指紋的指紋圖像。