[發明專利]自動指紋分類方法

有效

• 申請號: 201711490895.1
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108268836B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 劉漢英;鄧昀;周劍勛
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種自動指紋分類方法，其特征在于該自動指紋分類方法包括訓練過程和測試過程，具體步驟為：

(1)人工將訓練用指紋圖像分為六類，所述六類為左箕型、右箕型、斗型、拱型、尖拱型和無法判斷，對判為前五類的指紋進行訓練，將H×W的指紋圖像劃分為16像素×16像素大小的塊，其中H為所述指紋圖像高度，W為所述指紋圖像寬度，圖像共有bi×bj塊，計算塊方向圖特征，即4方向塊數、方向塊8方向位置，將塊方向圖特征及指紋類型存入特征數組feature中，14列，第1～4列分別表示：方向1塊數，方向2塊數，方向3塊數，方向4塊數，第5～13列存放各塊質心的8方向位置，第14列為指紋類型；

(2)取特征數組feature中塊方向圖特征即4方向塊數及指紋類型，刪除重復行，刪除4方向塊數相同但不同指紋類型的行，生成4方向塊數數據庫class_dire_num，5列，分別為方向1塊數，方向2塊數，方向3塊數，方向4塊數，指紋類型；

(3)取特征數組feature，刪除按4方向塊數可以分類的行，根據方向塊8方向位置，計算出方向塊4方向位置即象限，刪除重復行，刪除4方向塊數、方向塊4方向位置相同但指紋類型不同的行，生成方向塊4方向位置數據庫class_dire4，14列，第1～4列分別表示：方向1塊數，方向2塊數，方向3塊數，方向4塊數，第5～13列存放各塊質心的4方向位置，第14列為指紋類型；

(4)取特征數組feature，刪除按4方向塊數、方向塊4方向位置可以分類的行，刪除重復行，刪除4方向塊數、方向塊8方向位置相同但指紋類型不同的行，生成方向塊8方向位置數據庫class_dire8，14列，第1～4列分別表示：方向1塊數，方向2塊數，方向3塊數，方向4塊數，第5～13列存放各塊質心的8方向位置，第14列為指紋類型，特征相同但指紋類型不同的行生成無法判定數據庫cantjudge，格式同class_dire8，所述特征即4方向塊數、方向塊8方向位置；

(5)對測試指紋進行預處理，計算塊方向圖特征即4方向塊數、方向塊8方向位置；

(6)以測試指紋的4方向塊數搜索4方向塊數數據庫class_dire_num，如果找到，輸出指紋類型，測試結束，否則執行步驟(7)；

(7)根據測試指紋的方向塊8方向位置，計算出方向塊4方向位置，以4方向塊數和方向塊4方向位置搜索方向塊4方向位置數據庫class_dire4，如果找到，輸出指紋類型，測試結束，否則執行步驟(8)；

(8)以4方向塊數和方向塊8方向位置搜索方向塊8方向位置數據庫class_dire8，如果找到，輸出指紋類型，測試結束，否則執行步驟(9)；

(9)以4方向塊數和方向塊8方向位置搜索無法判定數據庫cantjudge，如果找到若干行，將可能指紋類型存入類型數組lx中，否則記類型數組lx(1)＝0，表示訓練指紋中沒有出現這種特征的指紋；

(10)尋找奇異點，記錄奇異點所在塊位置和個數；

(11)刪除偽奇異點；

(12)如果沒有找到奇異點，擴大范圍嘗試搜索一個中心點；

(13)按Henry分類方法即奇異點個數、位置及類型數組lx判斷指紋類型，無法判斷的判為無法判斷；

所述步驟(1)中塊方向圖特征的計算包括以下步驟：

a.使用梯度法計算塊方向圖dirbo，分塊計算掩碼fmsk；

b.取四個方向特征，將塊方向圖dirbo改為塊四方向圖dir4，方法是

c.由四方向圖dir4生成方向圖1，用半徑為1的圓盤型結構元素腐蝕方向圖1，計算腐蝕后方向圖1的連接分量，計算連接分量的質心的8方向位置pos8，用1-8表示，當連接分量中像素的數目小于等于4時忽略此塊；分別計算方向圖2、3、4的塊數和質心位置，存儲在特征數組feature中，每個指紋一行；

所述步驟(3)中根據方向塊8方向位置pos8計算方向塊4方向位置pos4，用1～4表示，分別表示1～4象限，方法是

所述步驟(10)中奇異點包括中心點和三角點，包括以下步驟：

a.奇異點中心點個數singularcore和三角點個數singulardelta初始化為0；

b.對指紋塊方向圖dirbo中的除圖像邊緣外的每一個方塊，計算方向旋轉的變化量總和Poincare：

△d_k＝d_k－d_{(k+1) mod 8}，k＝0,1……7；

如果△d_k≥90，△d_k＝△d_k－180；

如果△d_k≤－90，△d_k＝△d_k+180；

c.如果塊(i，j)、塊(i-1，j)，塊(i-1，j-1)，塊(i，j-1)的Poincare值均為180，塊(i，j)是前景塊，且其3×3鄰域有5塊以上是前景塊，則中心點個數singularcore加1，將位置i,j記錄在位置數組xx1和yy1中；

d.如果塊(i，j)、塊(i-1，j)或塊(i-1，j-2)，塊(i-1，j-1)，塊(i，j-1)的Poincare值均為-180，塊(i，j)是前景塊，且其3×3鄰域有5塊以上是前景塊，三角點個數singulardelta為0或singulardelta為1且與前一個三角點間距離大于3，則三角點個數singulardelta加1，將位置記錄i,j在位置數組xx2和yy2中；

所述步驟(11)中刪除偽奇異點方法如下：

a.對每個含有中心點的塊，如果其5×5的領域中含有Poincare值為-180的塊，則該塊中的中心點為偽中心點，中心點個數singularcore減1，刪除位置數組xx1及yy1中記錄的相應位置；

b.對每個含有三角點的塊，如果其5×5的領域中含有Poincare值為180的塊，則該塊中的三角點為偽三角點，三角點個數singulardelta減1，刪除位置數組xx2及yy2中記錄的相應位置；

所述步驟(12)搜索一個中心點，方法如下：

對所述步驟(10)結果中Poincare值為180且不在圖像邊緣的塊(i，j)，所述圖像邊緣即第1,2行，倒數1,2行，第1,2列，倒數1,2列，按5×5鄰域計算方向旋轉的變化量總和Poincare：

△d_k＝d_k-d_{(k+1) mod 8}，k＝0,1……7；

如果△d_k≥90，△d_k＝△d_k-180；

如果△d_k≤-90，△d_k＝△d_k+180；

如果Poincare(i，j)＝180，中心點個數singularcore＝1，將位置i,j記錄在位置數組xx1和yy1中，執行步驟(13)；

所述步驟(13)的分類方法如下：a.如果中心點個數singularcore＝2或三角點個數singulardelta＝2，且類型數組lx中含有3或類型數組lx(1)＝0，判為斗型；

b.如果中心點個數singularcore＝1或三角點個數singulardelta＝1，類型數組lx有兩個元素，且其中一個為4，則判為另一指紋類型；

c.如果中心點個數singularcore＝0且三角點個數singulardelta＝0，且類型數組lx中含有元素4，判為拱型；

d.如果中心點個數singularcore＝1且三角點個數singulardelta＝0，按以下方法判斷：

如果中心點左下部分或右下部分前景小于5塊，則不是拱型，但無法判斷；

設s1為中心點左下部分除了左邊界和下邊界外，大于-90度且小于0度的塊數，s2為中心點右下部分除了右邊界和下邊界外，大于0度且小于90度的塊數；

如果s1＜2，且類型數組lx中含有1，判為左箕型；

如果s2＜2，且類型數組lx中含有2，判為右箕型；

如果s1-s2＞thre1，s2＜thre2，且類型數組lx中含有2，判為右箕型；

如果s2-s1＞thre3，s1＜thre4，且類型數組lx中含有1，判為左箕型；

如果s1＞thre5，s2＞thre5，且類型數組lx中含有3，判為斗型；

thre1，thre2，thre3，thre4，thre5為閾值；

e.如果中心點個數singularcore＝0且三角點個數singulardelta＝1，計算三角點位置在圖中的相對位置yy2(1)/bj，所述bj為圖像寬度，單位為塊；

如果yy2/bj＞thre6，且類型數組lx中含有1，判為左箕型；

如果yy2/bj＜thre7，且類型數組lx中含有2，判為右箕型；

thre6，thre7為閾值；

f.如果中心點個數singularcore＝1且三角點個數singulardelta＝1，計算中心點與三角點連線與中線夾角按以下方法判斷：

如果π/12＞slope＞-π/12，且類型數組lx中含有5，判為尖拱型；

如果π/12＞slope＞-π/12，且類型數組lx中不含有5；

如果s1＜2，且類型數組lx中含有1，判為左箕型；

如果s2＜2，且類型數組lx中含有2，判為右箕型；

如果s1-s2＞thre1，s2＜thre2，且類型數組lx中含有2，判為右箕型；

如果s2-s1＞thre3，s1＜thre4，且類型數組lx中含有1，判為左箕型；

如果s1＞thre5，s2＞thre5，且類型數組lx中含有3，判為斗型；

thre1，thre2，thre3，thre4，thre5同步驟d，為閾值；

如果slope≥π/12，且類型數組lx中含有1，判為左箕型；

如果slope≤-π/12，且類型數組lx中含有2，判為右箕型；

g.當步驟(13)的前述步驟都未能判斷指紋類型時，判為無法判斷。