[發明專利]一種手指皮下指紋重建方法

在審

• 申請號: 202210322682.2
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114663925A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 劉義鵬;鐘琦;王海霞;陳朋;梁榮華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06V40/12
• 分類號: G06V40/12;G06V40/13
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

一種手指皮下指紋重建方法，包括以下步驟：步驟S1，通過OCT系統對手指指尖皮下組織進行成像，獲取指紋切片數據；步驟S2，對指紋切片數據進行預處理；步驟S3，對預處理后的指紋切片進行特征提取；步驟S4，根據提取的特征重建手指皮下指紋。本發明能夠有效提取手指皮下指紋，避免因為表皮指紋的汗漬、老化、磨損等因素導致無法實現個人身份認證的問題，同時可以提升生物特征識別系統的防偽能力。

技術領域

本發明屬于生物特征識別領域，尤其涉及一種基于光學相干層析成像(OpticalCoherence Tomography,OCT)的手指皮下指紋重建方法，是深度學習技術的一種，屬于無標簽數據學習方法。

背景技術

生物特征識別技術是一種利用人體固有的生理特征來進行個人身份鑒定的技術。在眾多的生物特征中，指紋是應用最為廣泛的一種，由于其唯一性和穩定性，使其成為個人身份識別的有效手段。指紋識別技術在邊境管控、金融支付、公共安全等眾多核心領域具有廣闊的應用前景。然而傳統的指紋采集技術仍然存在缺陷。當指紋圖像質量下降時，指紋識別系統缺乏魯棒性；當手指存在干燥、汗漬、污濁或者磨損等問題時往往難以采集到有效的指紋圖像，導致無法進行有效的識別。同時，在生物特征識別的應用中，常常遇到指紋膜、假肢等偽造樣本。這些都對指紋識別系統的可靠性和安全性提出了挑戰。

手指皮膚是一個分層的組織，其最外層稱為表皮。表皮下面的層稱為真皮，真皮與表皮的交界處存在著乳頭層，它是指紋結構的來源。表皮指紋被認為是手指皮下指紋(即乳頭層起伏特征)的復制品。OCT是一種近年來快速發展的無損傷、高分辨、非侵入式的成像技術，利用生物組織散射光相干原理觀測微米尺度活體組織。該技術能夠同時獲取手指表皮指紋和皮下1～3mm的組織結構。

發明內容

為了彌補現有指紋識別系統防偽能力弱的缺陷，進一步增強表皮指紋圖像質量存在缺陷情況下的系統識別能力，本發明提出一種融合梯度信息和注意力機制的模型，能夠從OCT系統采集的手指三維組織切片數據中，自動提取手指皮下指紋，對表皮變形、損壞等情況具有強大的抵御能力，可以彌補表皮指紋質量缺陷，也可以提升偽造樣本的難度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種手指皮下指紋重建方法，包括如下步驟：

步驟S1，通過OCT系統對手指指尖皮下組織進行成像，獲取指紋切片數據；

步驟S2，對指紋切片數據進行預處理；

步驟S3，對預處理后的指紋切片進行特征提取；

步驟S4，根據提取的特征重建手指皮下指紋。

進一步，所述步驟S2包括以下步驟：

步驟S21，使用BM3D算法去除圖像采集過程中引入的噪聲；

步驟S22，將濾波后的圖像裁剪為固定尺寸大小；

步驟S23，對裁剪后的圖像進行歸一化。

再進一步，所述步驟S3包括以下步驟：

步驟S31，構建神經網絡模型，將預處理后的數據作為模型訓練的輸入；

步驟S32，模型輸出的預測概率作為從輸入數據中提取的特征。

更進一步，所述1步驟S3包括以下步驟：

步驟S311，通過Sobel算子提取輸入圖像中的梯度信息，與輸入圖像經過卷積后得到的特征進行融合；

步驟S312，使用編碼器和解碼器對融合特征進行特征提取，其中編碼器由4個編碼卷積塊組成，每個卷積塊內部結構相同，通道數量翻倍增加。解碼部分由4個結構相同的解碼塊組成，與編碼部分形成跳躍連接，由此形成一個對稱結構；