[發(fā)明專利]基于全局信息的指紋圖像配準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510292816.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN104834923B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐遼軍;張曉康;陳炯;李丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué);北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,王喜媛

1.一種基于全局信息的指紋圖像配準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

(1)分別獲得錄入指紋圖像Q(x,y)的方向場O_Q(x,y)和模板指紋圖像T(x,y)的方向場O_T(x,y)，其中(x,y)表示圖像的像素點(diǎn)坐標(biāo)；

(2)基于步驟(1)分別獲得錄入指紋圖像Q(x,y)的頻率場F_Q(x,y)和模板指紋圖像T(x,y)的頻率場F_T(x,y)；

(3)選取初始變換配準(zhǔn)參數(shù)：

(3a)定義手指與指紋采集儀相接觸的區(qū)域?yàn)橹讣y圖像的前景區(qū)域，定義指紋圖像中除去前景區(qū)域的部分為指紋圖像的背景區(qū)域；計(jì)算錄入指紋圖像Q(x,y)前景區(qū)域的重心坐標(biāo)(i_Q,j_Q)和模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域的重心坐標(biāo)(i_T,j_T)；

(3b)分別計(jì)算錄入指紋圖像Q(x,y)前景區(qū)域的主方向角度α_Q和模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域的主方向角度α_T；

(3c)由(3a)-(3b)的結(jié)果獲得初始變換配準(zhǔn)參數(shù)：旋轉(zhuǎn)角度da₀＝α_T-α_Q，指紋圖像的行平移量dx₀＝i_T-i_Q，指紋圖像的列平移量dy₀＝j(luò)_T-j_Q，其中，da₀＞0表示指紋圖像按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)|da₀|，da₀＝0表示指紋圖像不旋轉(zhuǎn)，da₀＜0表示指紋圖像按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)|da₀|，| |表示絕對(duì)值函數(shù)；

(4)獲得變換后指紋圖像，判定是否能進(jìn)行指紋圖像配準(zhǔn)：

(4a)以錄入指紋圖像Q(x,y)的中心為旋轉(zhuǎn)中心，將該錄入指紋圖像旋轉(zhuǎn)|da₀|角度，da₀＞0表示指紋圖像按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，da₀＝0表示指紋圖像不旋轉(zhuǎn)，da₀＜0表示指紋圖像按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，平移|dx₀|行和|dy₀|列，dx₀＞0表示指紋圖像沿行增加的方向平移，dx₀＝0表示指紋圖像不做行平移，dx₀＜0表示指紋圖像沿行減少的方向平移，dy₀＞0表示指紋圖像沿列增加的方向平移，dy₀＝0表示指紋圖像不做列平移，dy₀＜0表示指紋圖像沿列減少的方向平移，獲得變換后指紋圖像Q′(x,y)；

(4b)將變換后指紋圖像Q′(x,y)前景區(qū)域與模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域的重疊區(qū)域A的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)N與設(shè)定閾值T_m＝(N₁×N₂)/4進(jìn)行比較，其中N₁表示錄入指紋圖像Q(x,y)的高，N₂表示錄入指紋圖像Q(x,y)的寬：如果N＜T_m，則不能進(jìn)行指紋圖像配準(zhǔn)，否則，能進(jìn)行指紋圖像配準(zhǔn)，執(zhí)行步驟(5)；

(5)找到初始變換配準(zhǔn)參數(shù)da₀，dx₀，dy₀鄰域內(nèi)的變換配準(zhǔn)參數(shù)，得到指紋圖像的六組新變換配準(zhǔn)參數(shù)：

第一組：旋轉(zhuǎn)角度da₁＝da₀，行平移量dx₁＝dx₀-sh，列平移量dy₁＝dy₀；

第二組：旋轉(zhuǎn)角度da₂＝da₀，行平移量dx₂＝dx₀+sh，列平移量dy₂＝dy₀；

第三組：旋轉(zhuǎn)角度da₃＝da₀，行平移量dx₃＝dx₀，列平移量dy₃＝dy₀-sh；

第四組：旋轉(zhuǎn)角度da₄＝da₀，行平移量dx₄＝dx₀，列平移量dy₄＝dy₀+sh；

第五組：旋轉(zhuǎn)角度da₅＝da₀-sf，行平移量dx₅＝dx₀，列平移量dy₅＝dy₀；

第六組：旋轉(zhuǎn)角度da₆＝da₀+sf，行平移量dx₆＝dx₀，列平移量dy₆＝dy₀；

其中，sf為旋轉(zhuǎn)角度的增量步長，sh為平移增量步長；

(6)對(duì)于(5)中第i₀組新的變換配準(zhǔn)參數(shù)，計(jì)算錄入指紋圖像Q(x,y)通過該組新配準(zhǔn)參數(shù)變換得到的新指紋圖像的前景區(qū)域與模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域之間差異度

(6a)定義兩個(gè)不同方向角度θ₁和θ₂通過逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)行重合所需旋轉(zhuǎn)的最小角度函數(shù)：其中θ₁∈[0,π]，θ₂∈[0,π]，θ₁≥θ₂，min是最小值函數(shù)；

(6b)由(6a)的結(jié)果，計(jì)算方向場誤差和頻率場誤差

esi0=1bΣ(x,y)∈Bi0|fT(x,y)-fi0′′(x,y)|]]>

其中，表示變換后的新指紋圖像前景區(qū)域與模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域之間的重疊區(qū)域，(x,y)表示圖像的像素點(diǎn)坐標(biāo)，ot_T(x,y)為模板指紋方向場O_T(x,y)在像素點(diǎn)(x,y)處的方向角度，為變換后的新指紋圖像方向場在像素點(diǎn)(x,y)處的方向角度，b是重疊區(qū)域的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，f_T(x,y)為模板指紋頻率場F_T(x,y)在像素點(diǎn)(x,y)處的頻率值，為新指紋圖像頻率場在像素點(diǎn)(x,y)處的頻率值；

(6c)根據(jù)(6b)的結(jié)果得新指紋圖像的前景區(qū)域與模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域之間的差異度

Di0=w1×eri0+w2×esi0]]>

其中，w₁和w₂為兩個(gè)數(shù)值不同的權(quán)值常數(shù)，w₁＞0，w₂＞0，w₁＞w₂；

(7)根據(jù)(6)中計(jì)算差異度的方法，獲得初始變換配準(zhǔn)參數(shù)da₀，dx₀，dy₀對(duì)應(yīng)下的指紋圖像Q′(x,y)的前景區(qū)域與模板指紋圖像T(x,y)前景區(qū)域之間的差異度D₀；

(8)根據(jù)(6)和(7)的結(jié)果判定(5)中六組新的變換配準(zhǔn)參數(shù)，是否存在最佳的一組變換配準(zhǔn)參數(shù)：

(8a)計(jì)算六個(gè)全局信息的誤差值其中，i₀＝1,2,...,6；

(8b)設(shè)定一個(gè)誤差閾值T_e＝0.001，如果所有的或者其中max是最大值函數(shù)，則不存在最佳的一組變換配準(zhǔn)參數(shù)，輸出初始變換配準(zhǔn)參數(shù)da₀、dx₀、dy₀，完成指紋圖像配準(zhǔn)，否則，取其中arg max是因變量取得最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的自變量的取值函數(shù)，把第ks組變換配準(zhǔn)參數(shù)da_ks，dx_ks，dy_ks作為(5)中的初始變換配準(zhǔn)參數(shù)，即da₀＝da_ks，dx₀＝dx_ks，dy₀＝dy_ks，返回到(5)中，順序執(zhí)行，直到完成指紋圖像配準(zhǔn)為止。