[發明專利]一種基于奇異值分解的指紋變形分析方法及系統

有效

• 申請號: 202010321144.2
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111523450B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 韓柯
• 申請（專利權）人: 公安部物證鑒定中心
• 主分類號: G06V40/13
• 分類號: G06V40/13;G06F17/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種基于奇異值分解的指紋變形分析方法及系統，其包括：給出需要計算變形量的指紋圖像A和指紋圖像B兩幅指紋圖像，在指紋圖像A中繪制正方形網格；在指紋圖像A的正方形網格中選取并標注參考點；分別在指紋圖像A和指紋圖像B中標注有效參考點并編號；分別在指紋圖像A和指紋圖像B中計算有效參考點之間的距離；計算指紋圖像A與指紋圖像B有效參考點對應距離的變化量；利用有效參考點對應距離的變化量構建指紋變形矩陣；對指紋變形矩陣進行奇異值分析。本發明能夠解決兩枚變形指紋之間變形大小的定量計算分析，可以在法庭科學與技術中痕跡檢驗領域中廣泛應用。

技術領域

本發明涉及一種法庭科學與技術中痕跡檢驗領域，特別是關于一種基于奇異值分解的指紋變形分析方法及系統。

背景技術

目前，人的手指花紋特征是人體生物特征中重要的一種特征，由于指紋具有較好的自身穩定性、個體差異性、易采集性等諸多優點，因此在法庭科學與技術領域中指紋特征常用于識別鑒定個人身份。相對來說人的手指彈性較大，當手指在不受外力的作用時，采集獲取的指紋應當是非變形指紋，或稱為原始指紋。當手指與客體表面接觸時，在力的作用下可導致手指中各點之間的相對位置關系發生變化，從而產生指紋的變形。指紋變形在一定程度上增加了后續指紋識別鑒定的難度。根據手指與客體表面之間作用力大小及方向的不同，手指與客體表面之間的作用力可表現為拉伸、擠壓及擰動。變形指紋可表現為指紋紋線之間間隔距離增大或者減小，指紋花紋的流向角度發生改變等。目前對指紋變形的研究多是定性研究，并取得了許多定性研究的成果，這些成果涉及變形指紋的紋型特征變化、細節特征變化、紋線間隔變化、三角特征變化、紋線顏色變化、變形指紋的矯正及對變形指紋的比對鑒定等內容。但對兩枚指紋之間變形程度大小的定量量化研究相對較少，有研究人員提出了標準指紋與大變形指紋的概念，以指紋的細節特征為參考計算了大變形指紋與標準指紋的變形量大小，并利用軟件矯正變形指紋，取得了一定的效果。但這種方法選取指紋細節特征作為參考點，使得該方法的參考點選取范圍受到一定的限制，不能計算指紋無細節特征區域的指紋變形量。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于奇異值分解的指紋變形分析方法及系統，其能夠解決兩枚變形指紋之間變形大小的定量計算，解決指紋區域參考點的選取依賴于指紋細節特征的問題和不能全面分析指紋紋線區域變形程度大小的問題。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于奇異值分解的指紋變形分析方法，其包括以下步驟：1)給出需要計算變形量的兩幅指紋圖像，分別為指紋圖像A和指紋圖像B，在指紋圖像A中繪制正方形網格；2)在指紋圖像A的正方形網格中選取并標注參考點；3)分別在指紋圖像A和指紋圖像B中標注有效參考點并編號；4)分別在指紋圖像A和指紋圖像B中計算有效參考點之間的距離；5)計算指紋圖像A與指紋圖像B有效參考點對應距離的變化量Δd(i,j)；i和j為有效參考點序號，1≤i，j≤N；6)利用有效參考點對應距離的變化量構建指紋變形矩陣；7)對指紋變形矩陣進行奇異值分析，得出兩幅變形指紋圖像之間的變形量大小和奇異值能量累積分布圖。

進一步，所述步驟1)中，繪制方法為：將兩幅指紋圖像中的一幅指紋圖像看成是參考指紋圖像，記為指紋圖像A；另一幅指紋圖像為相對于參考指紋圖像的變形指紋圖像，記為指紋圖像B；在指紋圖像A中，以指紋圖像A的左上角像素點為坐標原點，繪制最小間隔為73個像素點的正方形網格，正方形網格的邊要與指紋圖像的邊平行或垂直。

進一步，所述步驟2)中，參考點的選取方法為：在指紋圖像A的正方形網格所覆蓋的指紋紋線區域中，從覆蓋紋線區域的每個正方形網格內選取一個點作為所在指紋局部區域的參考點；在指紋紋線的邊緣區域，根據指紋紋線區域在正方形網格內占據面積的比例大小，確定是否選擇參考點。

進一步，所述步驟2)中，參考點的編號方法為：假設一共選取標注有M個參考點，在標注參考點后，對參考點進行編號，編號的命名規則為按照參考點從左至右、從上至下的順序從a1開始對參考點編號，一直編號至aM。