[發明專利]單目非接觸指紋透視扭曲矯正方法和裝置

在審

• 申請號: 202110667459.7
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113569631A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 馮建江;周杰;崔哲
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T5/00;G06T7/136;G06T17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王萌

本申請提出了一種單目非接觸指紋透視扭曲矯正方法，該方法包括：獲取非接觸指紋圖像，對非接觸指紋圖像進行預處理，得到預處理后的圖像和掩膜；將預處理后的圖像和掩膜輸入梯度估計網絡中，輸出預測的表面梯度值；通過雙線性插值將梯度值恢復為原始大小，得到正常的梯度值；使用正常的梯度值進行深度圖的重建，得到三維手指模型；根據三維手指模型對非接觸指紋圖像進行展開以進行扭曲矯正。本申請解決了投影成像造成的透視扭曲降低非接觸指紋識別率的技術問題，通過單幅非接觸指紋圖像進行三維重建和透視扭曲校正，不需要復雜的采集設備或者多次采集結果，大大降低了對設備硬件的要求，提升了非接觸指紋的識別性能，更適用于實際生產生活中。

技術領域

本申請涉及指紋識別技術領域，尤其涉及單目非接觸指紋透視扭曲矯正方法和裝置。

背景技術

在現階段，指紋識別技術是應用最廣泛的生物特征識別技術之一，在身份證、護照、出入境管理、考勤系統、指紋解鎖、案件偵破等方面有大量運用。然而，隨著指紋識別技術的不斷發展，出現了非接觸指紋這種新的指紋形態。相比于傳統接觸式指紋，非接觸指紋不需要手指與采集設備接觸，從而不需要按壓便能夠采集，更加衛生和便捷。但同時非接觸指紋這種新的指紋形態也給指紋識別算法帶來了新的問題：非接觸指紋從原理上是三維手指到二維圖像的投影，由于手指表面的曲面結構，使得越靠近邊緣位置的圖像扭曲越嚴重，直接的影響就是導致脊線方向場和頻率發生改變、細節點位置的錯位，這些都會影響識別性能。因而，若能對采集得到的非接觸指紋進行透視扭曲校正，使其扭曲程度減少，對提升非接觸指紋的識別性能非常有益。

發明內容

本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本申請的第一個目的在于提出一種單目非接觸指紋透視扭曲矯正方法，解決了現有方法由于投影成像造成的透視扭曲問題，造成細節點、方向場、周期圖等指紋特征發生變化，降低了非接觸指紋的識別率的技術問題，實現了通過單幅非接觸指紋圖像進行三維重建和透視扭曲校正，使其扭曲程度減少，大大提升了非接觸指紋的識別性能，不需要復雜的采集設備或者多次采集結果，大大降低了對設備硬件的要求，更適用于實際生產生活中。

本申請的第二個目的在于提出一種單目非接觸指紋透視扭曲矯正裝置。

本申請的第三個目的在于提出一種非臨時性計算機可讀存儲介質。

為達上述目的，本申請第一方面實施例提出了一種單目非接觸指紋透視扭曲矯正方法，包括：獲取非接觸指紋圖像，對非接觸指紋圖像進行預處理，得到預處理后的圖像和掩膜；將預處理后的圖像和掩膜輸入梯度估計網絡中，輸出對應的梯度值，其中，梯度值為預測的表面梯度值；通過雙線性插值將梯度值恢復為原始大小，得到正常的梯度值；使用正常的梯度值進行深度圖的重建，得到三維手指模型；根據三維手指模型對非接觸指紋圖像進行展開以進行扭曲矯正。

可選地，在本申請的一個實施例中，對非接觸指紋圖像進行預處理，包括以下步驟：

根據非接觸指紋圖像的像素值進行閾值分割，輸出掩膜；

在灰度上，使用自適應直方圖均衡化來調整非接觸圖像的脊線和谷線的對比度至統一；

在尺寸上，對非接觸圖像的脊線周期進行歸一化，將所有非接觸指紋中心區域的脊線周期調整為統一的值；

在姿態上，對非接觸指紋偏離豎直方向的姿態進行修正，先估計非接觸指紋圖像同豎直方向間的夾角，再將非接觸指紋轉正。

可選地，在本申請的一個實施例中，將預處理后的圖像和掩膜輸入梯度估計網絡中，輸出對應的梯度值，具體過程為：

對預處理的圖像進行歸一化，調整圖片亮度；

對調整后的圖片進行特征提取，得到方向場和周期圖；

使用掩膜分別對方向場和周期圖進行處理，生成最終的方向場和周期圖；