[發明專利]一種基于脊線特征和TPS形變模型的指紋圖像拼接方法

有效

• 申請號: 201711455021.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107958443B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 趙恒;吳優;陳炯;龐遼軍;秦帥
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T7/33;G06K9/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種基于脊線特征和TPS形變模型的指紋圖像拼接方法，其特征在于，所述基于脊線特征和TPS形變模型的指紋圖像拼接方法，包括：

步驟一，采集兩幅待拼接的固定大小的小面積指紋圖像I₁(x,y)和I₂(x,y)，并將其輸入自動指紋識別系統，指紋圖像大小均為h×w，其中(x,y)代表圖像的像素點坐標；

步驟二，分別提取兩幅待拼接的小面積指紋圖像I₁(x,y)和I₂(x,y)中的細節點，構建每個細節點的MCC算子，計算兩個指紋圖像中所有細節點的MCC相似度，獲得MCC相似度分數最高的細節點對和θ_k為紋圖像I₁(x,y)中第k個細節點的角度，θ_l為紋圖像I₂(x,y)中第l個細節點的角度，MCC為Cappilli提出的細節點柱形碼匹配算子；

步驟三，計算獲得初次配準的旋轉平移參數，根據旋轉平移參數得到初次拼接的指紋圖像I₀′(x,y)；

步驟四，求取兩幅待拼接的小面積指紋圖像I₁(x,y)和I₂′(x,y)的細化圖像TI₁(x,y)和TI₂′(x,y)；

步驟五，求細化圖TI₁(x,y)和TI₂′(x,y)的重疊區域ROI₁(x,y)和ROI₂′(x,y)，對細化圖的重疊區域的脊線進行編號：

步驟六，利用N鄰域塊法匹配脊線對，N鄰域塊是指以基準像素點為中心的邊長為N的正方形內的所有像素值：

步驟七，用TPS模型進行二次配準，得到二次拼接的指紋圖像I₀(x,y)作為最終結果；

所述步驟四具體包括：

(1)分別得到兩幅小面積指紋圖像的二值圖像BI₁(x,y)和BI₂′(x,y)，計算公式如下：

其中T是從灰度圖像到二值圖像的閾值，165≤T≤180；

(2)用8鄰域法將二值圖像BI₁(x,y)和BI₂′(x,y)得到細化圖像TI₁(x,y)和TI₂′(x,y)；

所述步驟五具體包括：

(1)將細化圖TI₁(x,y)和TI₂′(x,y)所有的像素值都設為1，得到圖像TI₁′(x,y)和TI₂″(x,y)；

(2)疊加TI₁′(x,y)和TI₂″(x,y)在同一坐標下的像素值，則像素值為2的點即為重疊區域中的像素，得到重疊區域ROI₁(x,y)和ROI₂′(x,y)；

(3)以像素值為1的點為中心，建立3×3的搜索窗；

如果則所述中心是脊線端點；如果則所述中心是脊線分叉點；如果則所述中心是脊線上的點；

(4)對整個重疊區域ROI₁(x,y)和ROI₂′(x,y)的脊線上的點按從左到右、從上到下進行搜索，分別獲得重疊區域ROI₁(x,y)和ROI₂′(x,y)的脊線編號與坐標的集合Ridge1和Ridge2，其中是重疊區域ROI₁(x,y)上的第i條脊線，是重疊區域ROI₂′(x,y)上的第i條脊線，m_r(x,y)是第r條脊線，n是脊線的總脊線數，t是第i條脊線上的總像素值；

所述步驟六具體包括：

(1)遍歷重疊區域ROI₁(x,y)中脊線上的像素點，在重疊區域ROI₂′(x,y)中進行對應位置的搜索，找到匹配的脊線編號i：

(2)以點(x,y)為中心在ROI₂′(x,y)上搜索，搜索邊長為N，如果有像素值為1的點，記錄該點在ROI₂′(x,y)中所在脊線的編號，5≤N≤11；

(3)統計編號次數，將步驟六(a)中出現次數最多的編號i作為ROI₁(x,y)脊線上的點所匹配的脊線；

(4)找到重疊區域ROI₁(x,y)中的所有脊線在ROI₂′(x,y)中匹配的脊線：

將ROI₁(x,y)中的每條脊線上的點重復,將出現次數最多的編號作為脊線在ROI₂′(x,y)中的匹配的脊線；

所述步驟七具體包括：

(1)分別從重疊區域ROI₁(x,y)和ROI₂′(x,y)每條脊線的起始位置開始采樣，采樣間距為脊線間的平均距離d，其中d＝5；得到ROI₁(x,y)中的采樣點集G_i＝{G_p(x_p,y_p)|1≤p≤P_G}，ROI₂′(x,y)中的采樣點集G′_i＝{G'_q(x'_q,y'_q)|1≤q≤Q_G}，其中,(x_p,y_p)和(x'_q,y'_q)表示采樣點的橫縱坐標，P_G和Q_G分別表示重疊區域ROI₁(x,y)和ROI₂′(x,y)采樣點的總數；

(2)將采樣點的坐標代入到TPS模型中，得到形變后的指紋圖像

(3)疊加指紋圖像I₁(x,y)和在同一像素下的坐標，得到二次拼接的指紋圖像I₀(x,y)。