[發明專利]基于全局信息的指紋圖像配準方法

有效

• 申請號: 201510292816.0
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104834923B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 龐遼軍;張曉康;陳炯;李丹
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;北京中電華大電子設計有限責任公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,王喜媛

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，涉及指紋圖像配準，可用于自動指紋識別系統。

背景技術

在自動指紋識別系統中，指紋圖像配準是指紋匹配階段一個非常關鍵的步驟，如果配準不準確，將會傳播到匹配結果中，導致不準確的匹配分數，進一步造成識別率的降低。在絕大多數的指紋識別系統中，運用提取到的指紋細節點進行配準和匹配。這種方法存在兩方面的不足：一方面，由于指紋圖像噪聲和傷疤干擾，很難從中提取到準確且可靠的細節點；另一方面，利用細節點局部結構信息的相似度去尋找配準參考細節點對，由于是局部信息，完全存在不匹配的參考細節點對，它們的局部結構信息相似度很高，這樣就會錯誤地使用這對細節點進行配準，造成最終錯誤的匹配判斷。現有的指紋圖像奇異點配準方法，雖然配準速度很快且可靠，但是采集到的指紋圖像不一定都存在奇異點，這樣就無法進行配準操作。

發明內容

本發明的目的是針對上述已有技術的不足，提出一種基于全局信息的指紋圖像配準方法，以提高指紋圖像配準的精確度。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一.技術原理

指紋方向場和頻率場是指紋圖像的兩個非常重要的信息，顯示了指紋的全局信息，宏觀上描述了指紋的基本形狀、結構和脊線方向、脊線密度信息。全局信息甚至可以從低質量的指紋圖像上可靠的提取，并且非線性形變對于全局信息的配準影響很小，本發明就是利用這兩個全局信息進行指紋圖像配準，通過用指紋圖像的全局信息去配準，來有效的解決基于細節點配準方法和基于奇異點配準方法的不足。

二.實現步驟

本發明的指紋圖像配準方法包括如下步驟：

(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)表示圖像的像素點坐標；

(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)選取初始變換配準參數：

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

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

(3c)由(3a)-(3b)的結果獲得初始變換配準參數：旋轉角度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_T-j_Q，其中，da₀＞0表示指紋圖像按逆時針方向旋轉|da₀|，da₀＝0表示指紋圖像不旋轉，da₀＜0表示指紋圖像按順時針方向旋轉|da₀|，||表示絕對值函數；

(4)獲得變換后指紋圖像，判定是否能進行指紋圖像配準：

(4a)以錄入指紋圖像Q(x,y)的中心為旋轉中心，將該錄入指紋圖像旋轉|da₀|角度，da₀＞0表示指紋圖像按逆時針方向旋轉，da₀＝0表示指紋圖像不旋轉，da₀＜0表示指紋圖像按順時針方向旋轉，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)；