[發明專利]一種多視角三維指紋粗配準方法

在審

• 申請號: 202210176451.5
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114581500A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王海霞;龐巧玲;李小靜;張怡龍;陳朋;梁榮華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06V40/12
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 舒良

一種多視角三維指紋粗配準方法，包括如下步驟：1)讀取兩組不同視角的三維指紋數據，分別作為源指紋和目標指紋。每組數據包含一幀點云數據和對應同步拍攝的二維指紋圖像。對二維指紋圖像進行增強與細化，得到脊谷分明的二值化指紋圖。2)對兩幅二值化指紋圖提取特征點，并進行特征描述。3)對兩組特征點信息進行模糊匹配，獲得初始模糊匹配對。4)使用不同特征點對之間的幾何位置關系進行雙重匹配驗證，濾除錯誤的匹配點對。5)根據匹配的二維特征點對找到對應的源三維指紋點云數據和目標三維指紋點云數據的三維點云特征點對，進行粗配準，得到初始變換矩陣。本發明能夠從非接觸式二維指紋圖像中提取匹配特征點對，以更高的準確性和魯棒性實現多視角三維指紋點云粗配準。

技術領域

本發明涉及點云配準技術領域，特別涉及一種多視角三維指紋粗配準方法。

背景技術

生物識別技術在近幾年得到了飛速的發展，相比于傳統的身份認證方式，基于生物特征的身份認證方式安全性更高且更加便捷。近幾年出現了包括掌紋識別、手型識別、指紋識別、虹膜識別、人臉識別、簽名識別、靜脈識別等生物識別技術并得到了廣泛的應用。其中，指紋識別技術的應用最為廣泛也最易被人們所接受，與其他生物特征相比，指紋包含普遍性、唯一性、永久性、可采集性、可行性、可靠性等優點。

近年來，在計算機視覺領域，光學三維測量技術取得了長足的進步，將其應用在三維手指測量上可以解決傳統二維采集方式存在的指紋按壓形變和信息丟失等缺陷問題。基于結構光的投影測量法通過結構光源輔助重建來采集手指表面三維信息，將經過編碼的光線投射到手指上使結構光發生形變，再計算出這些形變所隱含的手指指紋的三維信息，測量系統結構相對簡單、成本低、便于維護。受限于三維測量系統本身的視野范圍、掃描范圍和遮擋等問題，對手指的測量過程往往需要從多個視角進行，三維指紋配準將不同視角的三維指紋數據變換到統一的坐標系下，實現三維數據的對齊，從而獲得更加完整的手指指紋的三維模型。

三維指紋配準包括粗配準和精配準：粗配準是在完全不知道兩組三維指紋數據的任何初始相對位置的情況下，快速估算一個大致的點云配準矩陣的配準方法。精配準是利用粗配準得到的初始變換矩陣，通過如迭代最近點算法(ICP算法)計算得到一個較為精確解的配準方法。現有指紋粗配準方法通過對指紋點云數據進行三維映射，將三維指紋映射到二維坐標系，再進行特征點匹配，但映射過程會引入誤差，造成映射錯誤或者失真，導致粗配準精度低下甚至配準失敗。

發明內容

為了克服現有指紋粗配準技術的上述不足，本發明提供一種具有強魯棒性、高效和高精度的多視角三維指紋粗配準方法，解決了三維指紋數據不完整等問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種多視角三維指紋配準方法，包括如下步驟：

1)讀取兩組不同視角的三維指紋數據，分別作為源指紋和目標指紋。每組數據包含一幀點云數據和對應同步拍攝的二維指紋圖像。對兩幅二維指紋圖像進行預處理。

2)對兩幅預處理后的指紋圖像提取特征點，并進行特征描述。

3)對兩組特征點信息進行模糊匹配，獲得初始模糊匹配對。

4)使用不同特征點對之間的幾何位置關系對模糊匹配對進行雙重匹配驗證，濾除錯誤的匹配點對。

5)根據匹配的二維特征點對找到對應的源三維指紋點云數據和目標三維指紋點云數據的三維點云特征點對，進行粗配準，得到初始變換矩陣。

進一步，所述步驟1)中預處理包括如下步驟：

(11)讀取兩幅二維指紋圖像，并增強得到脊谷分明的二值化指紋圖和對應的指紋前景掩模圖；

(12)由于拍攝的影響，增強得到的指紋圖像邊緣區域質量較差，因此通過腐蝕操作腐蝕前景掩模圖像邊緣區域，最后使用掩模圖像過濾增強指紋邊緣區域；