[發明專利]一種自適應的OCT內外部指紋提取方法

在審

• 申請號: 201910088552.5
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109919022A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 梁榮華;于洋;周杰;何永紅;侯鴻川;陳朋;郭振華;王海霞;張怡龍;馮建江;劉樂
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學;清華大學;公安部第一研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T3/40;G06T5/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于OCT系統的自適應內外部指紋提取方法，包括如下步驟：1)對一組OCT圖像使用一階縱向差分并篩選得到指尖結構的初始特征點集，同時進行連通域去噪；2)使用改進聚類的相似度判斷與終止條件的計算方法，自適應分離角質層和乳頭層的特征點；3)通過定義了位于真皮層內部結構上其他組織的偽特征點，提出基于距離度量的方法去除偽特征點；4)對得到的兩類特征點集分別進行三次樣條插值擬合并拼接成完整指紋圖像。本發明能夠自適應不同個體的乳頭層深度，以更高的普適性和魯棒性實現從OCT三維數據中同時提取具有可識別性的、大面積和高分辨率的內外部指紋。

技術領域

本發明涉及指紋識別領域，特別涉及一種基于OCT系統的內外部指紋提取方法。

背景技術

指紋識別技術由于其獨特性、永久性和方便收集性，已經成為當前個體識別或認證中使用最多的生物識別特征。指紋識別系統是將指尖表面的紋路捕捉到二維圖像上，其中脊線分叉點和端點處的局部特征被廣泛用于識別。然而，當手指表面存在污垢、汗水以及疤痕或切口帶來的不可修復的損傷時，指紋紋路就會受到破壞，無法完成識別任務。另外，硅膠等材料制成的偽造指紋膜也常常能成功地欺騙這些系統。

研究表明，手指表皮上的指紋脊線和谷線，是真皮中與表皮的交界處的乳頭層(真皮乳頭)形成的，它是指紋結構的來源，其形狀是由表皮組織向真皮組織收縮打皺形成的。手指表皮上的指紋即外部指紋就是該層起伏特征的精確復制品。由此可見，由乳頭層輪廓得到的、不容易被破壞的內部指紋是外部指紋的有力補充。與此同時，光學相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)這項非侵入性成像技術，可以獲取人體皮膚表面下1～3mm深度的信息，這為采集到高分辨率三維內部指紋提供了可能。

發明內容

為了克服現有指紋提取方法的普適性較差、魯棒性較低的不足，本發明提出了一種自適應的OCT內外部指紋提取方法，通過改進層次聚類和距離度量約束，從而實現提取內外部指紋更高的普適性和魯棒性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種自適應的OCT內部外指紋提取方法，包括如下步驟：

1)對一組OCT圖像使用一階縱向差分提取特征點，并選擇每列差分值最大的多個點作為指尖結構的初始特征點集；然后進行連通域去噪；

2)應用改進層次聚類的自適應分類算法，將角質層特征點集從初始特征點集中分離出來；

3)通過自適應的深度位置去除乳頭層輪廓附近的偽特征點，得到準確的乳頭層特征點集；

4)得到的兩類特征點集經過三次樣條插值擬合與圖像拼接，最終得到基于OCT指紋數據的外部與內部指紋。

進一步，所述步驟1)包括如下步驟：

(11)用一階縱向差分I_y(x,y)來近似提取圖像I的特征點：

I_y(x,y)＝I(x+1,y)-I(x,y)

其中，(x,y)是像素坐標，I(x,y)表示位于坐標(x,y)的像素的灰度值，然后選取圖像每一列I_y(x,y)值最大的N＝10個點作為初始特征點集；

(12)在初始特征點集構成的圖像連通域中，將面積小于8的孤立區域認為是無效特征點，這些不屬于指紋提取的有用部分，應當被剔除。

再進一步，所述步驟2)包括如下步驟：

(21)初始特征點集中分布在角質層和乳頭層上，通過改進層次聚類策略實現兩者的分離，首先將所有單獨的初始特征點視為獨立點集，計算所有點集之間的相似性度量，本發明將加權的歐氏距離作為特征點集之間的相似性度量：