[發明專利]分布式海量指紋識別方法

有效

• 申請號: 201410335450.6
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104112005B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 段翰聰;梁堯;張苗;張杰;李曉東;孟慶康;劉威
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06K9/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙)51224
• 代理人: 楊軍

技術領域

本發明涉及指紋識別，具體涉及一種分布式海量指紋識別方法。

背景技術

隨著計算機圖像處理和模式識別等相關技術的不斷發展，生物識別技術得到了越來越廣泛的應用。所有可用于識別的生物特征，比如指紋、聲音、視網膜、DNA、人臉等，指紋是最被廣泛應用的生物特征，據統計占到生物識別市場份額的50％以上。指紋具有唯一性、終生不變性、便于采用及可靠性高等優點，已經成為個人身份認證最有效的手段之一，是具有法律效力的生物特征

指紋識別系統的用途主要有兩類：驗證(Verification)和辨識(Identification)。驗證就是指通過把一個現場采集到的指紋與一個已經登記的指紋進行一對一的對比(one-to-one matching)，來確認身份的過程。而辨識則指的是把現場采集到的指紋同指紋數據庫中的指紋逐一對比，從中找出與現場指紋相匹配的指紋的過程(one-to-many matching)。驗證和辨識在匹配算法和系統設計上各具技術特點。例如驗證系統一般只考慮對完整的指紋進行比對，而辨識系統還需要考慮殘紋的比對；驗證系統對比對算法的速度要求不如辨識系統高，但更強調易用性；另外在辨識系統中，一般要使用分類計數來加快查詢的速度。

目前，指紋識別技術已經日趨成熟，優秀的指紋識別算法不斷地被提出，但是絕大多數都是只關注了如何提高匹配的準確率，而忽略了匹配的時間開銷，換句話說，它們并沒有在海量數據下考慮問題。這樣就導致了海量指紋數據下的識別是一個極具挑戰性的課題，存在的問題有：

(1)在算法上需要一種能夠對指紋數據分類或者建立索引的解決方法，從而能夠加快指紋的識別；

(2)單節點的計算能力有限，不滿足海量數據下實時查詢的需求；

(3)如果采用分布式實現，怎么樣才能充分的使整個指紋識別過程并行，從而能夠快速的返回結果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分布式海量指紋識別方法，解決現有技術無法快速對海量指紋進行實時查詢的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

分布式海量指紋識別方法，包括分布式索引構造步驟：

A、管理端將訓練圖像集經上傳節點上傳到云存儲系統中，上傳完成后向主節點發起索引構造任務(此時指紋圖像已經散列到了多個構造/查詢節點上)；

B、主節點拆分構造任務(按照構造/查詢節點的個數，將圖像集均分到各個構造子任務中，每個構造/查詢節點負責一個構造子任務)，并將拆分后的構造子任務下發給各個構造/查詢節點；

C、構造/查詢節點收到任務后，對任務中包含的指紋圖像集提取特征向量，并將這些特征向量存儲到云存儲系統中，同時將特征向量的key(唯一標識一個特征向量)與指紋圖像間的關系存儲到局部“<特征向量key，圖像名>”關系map(關系映像)中；

D、對每一個特征向量V，計算g_j(V)(j＝1,2,...L)得到哈希值(二進制串)，然后計算哈希值得到對應數值h，然后將特征向量V的key放到哈希表j的桶h(h＝1,2,...M)中；其中，一個哈希表是由一個哈希函數決定，一個哈希表由多個桶組成，每個特征向量由哈希函數計算后都會得到一個子串(哈希函數將高緯二進制串表示形式的特征向量變為低緯)，計算該二進制子串對應的數值(如：101對應5)就是桶的編號即h，哈希值相同的向量會被放在同一個桶中；

E、上一階段執行完后，分別對每一個哈希表j(j＝1,2,...L)中的每一個桶h(h＝1,2,...M)，計算j和h的乘積：r＝j*h,接著計算哈希值H(r)，哈希函數定義為:H(key)＝keyMod(p)(p≤key)(p為系統中構造/查詢節點個數)；接著將數字j和h拼接為字符串s(如：j＝10,h＝1024,那么字符串s為“101024”)，該字符串唯一標識一個桶；然后將該桶以“<字符串s，特征向量key集合>”的形式經由網絡發送給H(r)對應的構造/查詢節點；當所有的桶都根據哈希值放到對應的節點后，構造子任務結束；

F、構造/查詢節點在構造子任務完成后，將完成消息報告給主節點，該消息中包含之前步驟中得到的局部“<特征向量key，圖像名>”關系map；當所有構造/查詢節點都成功返回后，主節點合并局部“<特征向量key，圖像名>”關系map得到全局的“<特征向量key，圖像名>”關系map；至此，構造任務完成，索引構造流程結束。

分布式指紋檢索步驟：