專利名稱：斷紋拼接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指紋識(shí)別領(lǐng)域，特別是涉及一種斷紋拼接方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步，身份識(shí)別的安全性日益得到人們的重視。傳統(tǒng)的身份識(shí)別往往 采用證件、密碼等方式。然而，證件可能會(huì)丟失或被復(fù)制；而密碼又容易被忘掉或產(chǎn)生混淆。 尤其是隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨，越來越多的密碼設(shè)置困擾著人們開機(jī)密碼、郵箱密碼、銀行
密碼、論壇密碼......對(duì)于這些，如果設(shè)置相同的密碼，會(huì)增加安全隱患；如果設(shè)置不同的
密碼，又為密碼管理帶來了困擾。為此，以生物特征(例如，指紋、人臉、虹膜等)為辨別依 據(jù)的身份識(shí)別技術(shù)日益獲得人們的重視。其中，指紋識(shí)別的識(shí)別率高，且應(yīng)用最為普及，被 公認(rèn)為“物證之首”。現(xiàn)有的指紋識(shí)別技術(shù)主要是基于細(xì)節(jié)特征的，即提取細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征來表征指紋 圖像，通過比對(duì)這些特征進(jìn)行識(shí)別。然而，由于指紋的破損、蛻皮等原因，相當(dāng)大比例的指紋 圖像中存在著紋理的斷裂現(xiàn)象。這對(duì)于指紋識(shí)別處理算法來說，是一個(gè)很大的麻煩，因?yàn)樗?帶來了很多的偽特征點(diǎn)。針對(duì)這一問題，現(xiàn)有的處理方法主要包括以下方式1.在檢測(cè)斷紋的基礎(chǔ)上排除偽特征點(diǎn)，即首先檢測(cè)出斷紋所在區(qū)域，而后將在此 區(qū)域內(nèi)的偽特征點(diǎn)排除。如公開號(hào)為CN 1588424A的中國專利“基于斷紋檢測(cè)的指紋識(shí)別 方法”便公開了這樣一種斷紋處理方法，但是這種方法比較復(fù)雜，需通過大量的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)確 定最優(yōu)濾波器。2.采用方向?yàn)V波的方法對(duì)指紋圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，即利用指紋紋線的方向性，使 其在切向平滑、在法向銳化，這在某種程度上對(duì)斷紋進(jìn)行了拼接。但是，指紋紋線之間的間 距往往比較小，當(dāng)斷紋比較寬的時(shí)候，常常出現(xiàn)錯(cuò)誤拼接的情況?？梢?，這種方法存在一定 的局限性，其只能處理很窄的斷紋，對(duì)于較寬的斷紋，這種方法將失去效力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的指紋識(shí)別算法在斷紋拼接上的不足，使 得較寬的斷紋也能得到很好的拼接，進(jìn)而減少偽特征點(diǎn)的產(chǎn)生。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種斷紋拼接方法，用以處理具有斷紋的指紋 圖像，其包括(1)求取所述指紋圖像的方向圖；(2)根據(jù)所述指紋圖像及其方向圖，計(jì)算所 述斷紋脊線周期和斷紋曲率；(3)根據(jù)所述斷紋脊線周期和斷紋曲率，描繪斷紋脊線的有 效區(qū)域；(4)在所述有效區(qū)域內(nèi)，擬合出斷紋脊線。進(jìn)一步的，所述步驟(1)包括(11)計(jì)算所述指紋圖像的各像素點(diǎn)的點(diǎn)方向；(12)對(duì)所述指紋點(diǎn)方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波；(13)將所述指紋圖像分成f*f的塊，其中所述f不小于1倍所述指紋平均脊線周期；(14)利用中值濾波法統(tǒng)計(jì)出每塊的塊方向；(15)對(duì)于塊方向與其鄰域之差大于第一預(yù)設(shè)度數(shù)的塊，采用三階卷積插值的方法 進(jìn)行插值，并記錄相應(yīng)的塊；(16)對(duì)所述指紋塊方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波；(17)將所述指紋圖像分成2f*2f的塊，并重復(fù)步驟(14)至(16)；(18)對(duì)于點(diǎn)方向與其所被記錄塊方向之差大于第二預(yù)設(shè)度數(shù)的像素點(diǎn)，用其塊方 向代替點(diǎn)方向；(19)對(duì)所述指紋點(diǎn)方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波。進(jìn)一步的，所述步驟(15)中的第一預(yù)設(shè)度數(shù)為20士5度。進(jìn)一步的，所述步驟(18)中的第二預(yù)設(shè)度數(shù)為30士5度。進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，所述斷紋脊線周期是通過三階卷積插值法得到，其 包括如下步驟計(jì)算所述斷紋上下左右四個(gè)方向上的近鄰塊的脊線周期，且所述四個(gè)近鄰 塊的大小為k*k，其中k不小于3倍所述指紋平均脊線周期；判斷所述四個(gè)近鄰塊的質(zhì)量， 其中脊線周期大于1. 4倍平均脊線周期或小于0. 7倍平均脊線周期的塊為質(zhì)量差的塊；當(dāng) 所述四個(gè)近鄰塊中，存在少于2個(gè)質(zhì)量差的塊時(shí)，利用所述四個(gè)近鄰塊的脊線周期進(jìn)行三 階卷積插值。進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，所述斷紋脊線周期是通過三階卷積插值法得到，其 還包括如下步驟當(dāng)所述四個(gè)近鄰塊中，存在2個(gè)或多于2個(gè)質(zhì)量差的塊時(shí)按照所述質(zhì) 量差的近鄰塊的方向，向外搜尋次近鄰塊；計(jì)算所述次近鄰塊的脊線周期并判斷其質(zhì)量； 如果所述次近鄰塊非質(zhì)量差的塊，則以該次近鄰塊的脊線周期代替同方向近鄰塊的脊線周 期，進(jìn)行三階卷積插值；如果所述次近鄰塊為質(zhì)量差的塊，則以指紋平均脊線周期代替同方 向近鄰塊的脊線周期，進(jìn)行三階卷積插值。進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，所述斷紋曲率是通過三階卷積插值法得到，包括如 下步驟在所述斷紋兩個(gè)斷點(diǎn)的垂直方向上搜尋最近的兩條近鄰脊線；保留所述兩個(gè)斷點(diǎn) 間的兩條近鄰脊線，得到兩條脊線段；采用抽樣取點(diǎn)的方法計(jì)算所述兩條脊線段的曲率； 計(jì)算所述兩個(gè)斷點(diǎn)所在脊線的曲率；對(duì)以上所得到的四個(gè)曲率進(jìn)行三階卷積插值，得到所 述斷紋曲率。進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，所述斷紋曲率是通過三階卷積插值法得到，其還包 括如下步驟當(dāng)所述脊線段上有斷紋時(shí)，取該脊線段所在脊線的曲率，為該脊線段的曲率。進(jìn)一步的，在所述步驟(3)中，所述斷紋脊線的有效區(qū)域由兩條粗略斷紋脊線段 構(gòu)成，其中所述粗略斷紋脊線段通過以下方法獲得(31)在所述斷紋兩斷點(diǎn)與其所在塊方向成90度與270度兩垂直方向上，按所述斷 紋脊線周期的一定比例進(jìn)行延伸，得到四個(gè)初始點(diǎn)；(32)由所述斷紋曲率計(jì)算得到同一垂直方向上兩初始點(diǎn)之間的中點(diǎn)，作為初始點(diǎn)。(33)在同一垂直方向上，由所述斷紋曲率計(jì)算得到兩個(gè)相鄰初始點(diǎn)之間的中點(diǎn)， 作為初始點(diǎn)；(34)重復(fù)步驟(33)，直到得到由初始點(diǎn)連接成的所述兩條粗略斷紋脊線段。
進(jìn)一步的，在所述步驟(4)中，根據(jù)所述指紋圖像及其方向圖，從所述斷紋兩斷點(diǎn) 分別向中間擬合出所述斷紋脊線。本發(fā)明的有益效果是采用以上斷紋拼接方法，可以有效拼接斷紋，大大減少了由 于斷紋引起的偽特征點(diǎn)，進(jìn)一步提高了指紋特征點(diǎn)匹配的有效性，同時(shí)由于對(duì)斷紋進(jìn)行了 有效拼接，提高脊線比對(duì)的通過率。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的斷紋拼接方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的多尺度原理圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的多尺度方向糾正圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的利用該多尺度方法來糾正錯(cuò)誤的方向的流程示 意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的斷紋脊線周期的獲取流程示意圖；圖6至圖10為本發(fā)明一斷紋示例的拼接過程示意圖；圖11至圖13為利用本發(fā)明一實(shí)施例所提供的方法進(jìn)行斷紋拼接的效果圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的技術(shù)特征更明顯易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的 描述。請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的斷紋拼接方法的流程示意圖。該方法用 以處理具有斷紋的指紋圖像，如圖所示，包括以下步驟Sl 求取指紋圖像的方向圖；S2 根據(jù)指紋圖像及其方向圖，計(jì)算斷紋脊線周期和斷紋曲率；S3 根據(jù)斷紋脊線周期和斷紋曲率，描繪斷紋脊線的有效區(qū)域；S4 在所述有效區(qū)域內(nèi)，擬合出斷紋脊線。以上方法不同于現(xiàn)有技術(shù)，其利用指紋圖像的方向圖、斷紋脊線周期和斷紋曲率， 獲得一個(gè)斷紋脊線的有效區(qū)域，并在此有效區(qū)域內(nèi)擬合出斷紋脊線，而達(dá)到斷紋拼接的目 的。其相對(duì)于檢測(cè)斷紋進(jìn)而排除偽特征點(diǎn)的方法，不是通過檢測(cè)來排除偽特征點(diǎn)，而是通過 拼接斷紋，來減少偽特征點(diǎn)的產(chǎn)生，進(jìn)而無需設(shè)計(jì)最優(yōu)濾波器，有效的降低了偽特征點(diǎn)去除 的復(fù)雜性。另外，相對(duì)于方向?yàn)V波進(jìn)行圖像增強(qiáng)的方法而言，本發(fā)明充分考慮到指紋紋線多 是平滑、有一定曲率的、漸進(jìn)變化的連續(xù)紋線這一特點(diǎn)，通過擬合的方式進(jìn)行拼接，使其不 受限于斷紋的寬窄，具有更好拼接效力，且應(yīng)用更為廣泛。下面結(jié)合圖6至圖10詳細(xì)描述以上各個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)過程其中圖6為斷紋示例 圖；圖7為斷紋曲率插值原理圖即通過鄰域曲率信息進(jìn)行斷紋曲率的插值，如圖，由鄰域 的曲率rl、r2、r3、r4依據(jù)三階卷積插值公式(4)得到斷紋曲率r，同理得到斷紋脊線周期； 圖8為通過斷紋曲率和斷紋脊線周期，得到斷紋脊線的有效區(qū)域圖。圖9為指通過近鄰方 向信息插值得到斷紋方向，在有效區(qū)域內(nèi)擬合出的斷紋脊線圖。圖10為最終的斷紋拼接效 果圖。一、指紋圖像的方向圖的求取(步驟Si)
在步驟Sl中，為了保證指紋方向的準(zhǔn)確性，本發(fā)明一較佳實(shí)施例中引入了多尺度 以及三階卷積插值的方法，來糾正錯(cuò)誤的方向。具體請(qǐng)參考圖2與圖3，其分別為本發(fā)明一 實(shí)施例所提供的多尺度原理圖以及多尺度方向糾正圖。圖中1，2，3，4表示觀察尺度的高 低，且數(shù)字越大，代表觀察尺度越高。例如，觀察尺度1為2*2的觀察窗，觀察尺度2為4*4 的觀察窗，觀察尺度3為8*8的觀察窗，觀察尺度4為16*16的觀察窗。本發(fā)明采用從觀察 尺度1開始逐級(jí)向上進(jìn)行方向糾正。從圖3可以看出，觀察尺度越高，方向變化越平緩，更 加有利于指紋方向。下面結(jié)合圖4，來具體描述如何利用該多尺度方法來糾正錯(cuò)誤的方向。 其包括如下步驟Sll 計(jì)算指紋圖像的各像素點(diǎn)的點(diǎn)方向；S12 對(duì)指紋點(diǎn)方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波；S13 將指紋圖像分成f*f的塊，其中f不小于1倍指紋平均脊線周期；S14 利用中值濾波法統(tǒng)計(jì)出每塊的塊方向；S15:對(duì)于塊方向與其鄰域之差大于第一預(yù)設(shè)度數(shù)的塊，采用三階卷積插值的方法 進(jìn)行插值，并記錄相應(yīng)的塊；S16 對(duì)指紋塊方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波；S17 將指紋圖像分成2f*2f的塊，并重復(fù)步驟S14至S16 ；S18:對(duì)于點(diǎn)方向與其所被記錄塊方向之差大于第二預(yù)設(shè)度數(shù)的像素點(diǎn)，用其塊方 向代替點(diǎn)方向；S19 對(duì)指紋點(diǎn)方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波。通常，在獲得指紋圖像之后，需對(duì)指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理，例如濾波去噪、圖像規(guī)格 化等，得到二值化圖像(或細(xì)化圖像)。其為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。對(duì)于得到的指紋圖像，首先用通用的Sobel算子梯度公式來計(jì)算各像素點(diǎn)的點(diǎn)方 向(步驟Sll)；而進(jìn)行二維低通濾波，該濾波過程等效于以下公式(1) 其中，其中，f(x，y)為指紋圖像點(diǎn)方向場(chǎng)，H(x，y)為濾波器的沖擊響應(yīng)函數(shù)，g (u， ν)為低通濾波結(jié)果。在完成二維低通濾波后，已經(jīng)能得到較為精確的點(diǎn)方向場(chǎng)。但由于觀察窗太小，很 多局部區(qū)域的方向無法得到糾正，需要在更大觀察窗下糾正。為此，將圖像分成f*f(f不小 于1倍該指紋平均脊線周期)大小的塊(步驟S13)；并利用中值濾波法統(tǒng)計(jì)出每塊的方向 (步驟S14)；對(duì)于塊方向與其鄰域之差大于第一預(yù)設(shè)度數(shù)的塊，采用三階卷積插值的方法 進(jìn)行插值，并記錄相應(yīng)的塊(步驟S15)；經(jīng)過統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)塊方向與其鄰域之差大于20 度時(shí)，出現(xiàn)方向場(chǎng)錯(cuò)誤的可能性比較大，故將此第一預(yù)設(shè)度數(shù)設(shè)定在20度左右，例如20士5 度；而三階卷積插值公式如公式(2)、(3)和(4)
其中，Cbs (χ)為Sine (χ)的近似擬合，f(x0, y0)是從周邊鄰域f(xk，Y1)得到的插值。按以上方法糾正完所有的塊后，做一次二維低通濾波(步驟S16)。再將圖像分成 2f*2f的塊，再次糾正和濾波，并記錄相應(yīng)的塊(步驟S17)。通常，兩級(jí)觀察尺度可以較好 的糾正方向場(chǎng)。但是對(duì)于某些圖像質(zhì)量較差的區(qū)域，指紋方向需要在較高尺度下才可以判 斷，故可以繼續(xù)增加觀察尺度進(jìn)行方向糾正，必要時(shí)可以增加到4級(jí)或4級(jí)以上。最后，對(duì)于點(diǎn)方向與其所在被記錄糾正后塊方向相差較大的像素點(diǎn)，用其塊方向 替代點(diǎn)方向(步驟S18)，再次二維低通濾波，以平滑方向場(chǎng)(步驟S19)。經(jīng)過以上方向的糾正，指紋方向的求取的準(zhǔn)確性更高，更加有利于后續(xù)斷紋脊線 的擬合。二、計(jì)算斷紋脊線周期和斷紋曲率；在本實(shí)施例中，引入三階卷積插值的方法來計(jì)算斷紋脊線周期和斷紋曲率，具體 方法是首先找到斷紋的兩個(gè)斷點(diǎn)，再在其周邊較高尺度范圍內(nèi)采用三階卷積插值方法計(jì) 算斷紋脊線周期和斷紋曲率。(一 )、首先，描述斷紋脊線周期的獲取過程同樣，采用如公式⑵、(3)和(4)所示的三階卷積插值方法，通過斷紋處的鄰域插 值得到斷紋脊線周期。所述鄰域?yàn)閿嗉y上下左右四個(gè)方向上k*k大小的近鄰塊(其中k不 小于3倍所述指紋平均脊線周期)。具體過程如圖5，包括以下步驟S21 計(jì)算四個(gè)近鄰塊的脊線周期；S22 判斷四個(gè)近鄰塊的質(zhì)量，具體而言，判斷依據(jù)為脊線周期大于1.4倍平均脊 線周期或小于0. 7倍平均脊線周期的塊為質(zhì)量差的塊；當(dāng)四個(gè)近鄰塊中，存在少于2個(gè)質(zhì)量差的塊時(shí)，進(jìn)行步驟S23 S23 利用四個(gè)近鄰塊的脊線周期進(jìn)行三階卷積插值。當(dāng)四個(gè)近鄰塊中，存在2個(gè)或多于2個(gè)質(zhì)量差的塊時(shí)，進(jìn)行以下步驟；S24 按照質(zhì)量差的近鄰塊的方向，向外搜尋次近鄰塊；S25 計(jì)算次近鄰塊的脊線周期并判斷其質(zhì)量；如果該次近鄰塊非質(zhì)量差的塊，則進(jìn)行步驟S26，S26:以該次近鄰塊的脊線周期代替同方向近鄰塊的脊線周期，進(jìn)行三階卷積插 值；如果該次近鄰塊為質(zhì)量差的塊，則進(jìn)行步驟S27 S27:以指紋平均脊線周期代替同方向近鄰塊的脊線周期，進(jìn)行三階卷積插值。以上涉及到塊的脊線周期的計(jì)算，下面給出其計(jì)算方法和公式(5)和(6)
⑶⑷ 對(duì)每個(gè)以(i，j)為中心的塊，計(jì)算以(i，j)為中心的大小為L*W的矩形窗口(L平 行于指紋的梯度方向，W平行于指紋脊線方向，W 一般為1倍脊線周期，L為4倍脊線周期)； 對(duì)每一個(gè)L*W的小窗口，計(jì)算L上各點(diǎn)在沿W方向的投影均值。其中G是指紋圖像，θ為 指紋圖像的方向圖；X[k]形成一個(gè)類似的正弦曲線，計(jì)算該正弦曲線多個(gè)相鄰的峰頂?shù)钠?均距離T(i，j)，此即為該塊的脊線周期。( 二 )、下面來描述斷紋曲率的獲取過程(如圖6和7)以上已經(jīng)提到，指紋紋線多是平滑、有一定曲率的、漸進(jìn)變化的連續(xù)紋線。在斷紋 處，依據(jù)鄰域紋線的變化信息，尤其是斷紋垂直方向近鄰的紋線的變化信息，便可以粗略估 算待拼接斷紋的曲率。具體如下首先在斷紋10的兩個(gè)斷點(diǎn)11和12的垂直方向上搜尋最近的兩條近鄰脊線20、 30，截?cái)噙@兩條近鄰脊線20、30，保留兩個(gè)斷點(diǎn)間的部分，得到兩條脊線段；采用抽樣取點(diǎn) 的方法計(jì)算這兩條脊線段的曲率rl和r4(如果得到的脊線段上有斷紋，則取該脊線段所 在脊線的曲率)，再以斷紋10為中心，分別計(jì)算斷紋所在脊線上左右兩條脊線的曲率r2和 r3 (即兩個(gè)斷點(diǎn)所在脊線的曲率)，取k = 2，1 = 2對(duì)這四個(gè)曲率rl至r4按公式(4)進(jìn)行 三階卷積插值得到待拼接斷紋曲率r。三、描繪斷紋脊線的有效區(qū)域(如圖8)；在以上步驟中，已經(jīng)獲得了斷紋脊線周期和斷紋曲率，如此，便可以描繪出由兩條 粗略斷紋脊線段40、50構(gòu)成的有效區(qū)域A。具體如下首先，在所述斷紋兩斷點(diǎn)11和12與其所在塊方向成90度與270度兩垂直方向上， 按斷紋脊線周期的一定比例進(jìn)行延伸，得到四個(gè)初始點(diǎn)41、42、51和52，這四個(gè)初始點(diǎn)41、 42,51和52便構(gòu)成兩條粗略斷紋脊線段40、50的端點(diǎn)；其中延伸所選取的斷紋脊線周期的 比例可以為15%至20%。而后，由斷紋曲率計(jì)算得到同一垂直方向上兩初始點(diǎn)之間的中點(diǎn) 43和53，作為初始點(diǎn)。而后，在同一垂直方向上，由斷紋曲率計(jì)算得到兩個(gè)相鄰初始點(diǎn)之間 的中點(diǎn)(例如，在90度垂直方向上，計(jì)算出初始點(diǎn)41和43之間的中點(diǎn)，以及初始點(diǎn)42和 43之間的中點(diǎn))，作為初始點(diǎn)。重復(fù)以上步驟，直到獲得足夠多的初始點(diǎn)，以描繪出由初始 點(diǎn)連接成的兩條粗略斷紋脊線段40和50，由此，得到斷紋脊線的有效區(qū)域A。四、擬合出斷紋脊線(如圖9)。在得到斷紋脊線的有效區(qū)域A后，便可以依據(jù)指紋緩慢變化的方向信息，從兩斷 點(diǎn)11和12分別向中間擬合。首先從兩斷點(diǎn)11和12開始，根據(jù)方向信息，分別計(jì)算下一擬 合點(diǎn)的位置，得到兩擬合點(diǎn)；同理，再以此兩點(diǎn)分別計(jì)算得到下兩個(gè)擬合點(diǎn)，如此反復(fù)，對(duì)于 超出兩條粗略斷紋脊線段40和50的點(diǎn)，以最近鄰粗略斷紋脊線段40和50上的點(diǎn)作為擬 合點(diǎn)，以保證所有的擬合點(diǎn)在兩條粗略斷紋脊線段40和50以及他們之間。請(qǐng)參考圖11至圖13，其給出了利用本發(fā)明所提供的方法進(jìn)行斷紋拼接的具體實(shí) 例，其中，圖11為一具有斷紋的指紋示例圖，圖12為該指紋圖像的細(xì)化圖像，圖13為經(jīng)過斷紋拼接的效果圖。從圖中可以看出，原始灰度圖像有很深的斷紋；從細(xì)化圖像中可以看 出，在沒有斷紋拼接的算法中，存在很多斷紋；而利用以上實(shí)施例所提供的斷紋拼接方法進(jìn) 行處理后，斷紋現(xiàn)象消失。采用本發(fā)明所提供的斷紋拼接方法，可以有效拼接斷紋，大大減少了由于斷紋引 起的偽特征點(diǎn)，進(jìn)一步提高了指紋特征點(diǎn)匹配的有效性，同時(shí)由于對(duì)斷紋進(jìn)行了有效拼接， 提高脊線比對(duì)的通過率。以上僅為舉例，并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所涵 蓋的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種斷紋拼接方法，用以處理具有斷紋的指紋圖像，其特征是，包括(1)求取所述指紋圖像的方向圖；(2)根據(jù)所述指紋圖像及其方向圖，計(jì)算所述斷紋脊線周期和斷紋曲率；(3)根據(jù)所述斷紋脊線周期和斷紋曲率，描繪斷紋脊線的有效區(qū)域；(4)在所述有效區(qū)域內(nèi)，擬合出斷紋脊線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷紋拼接方法，其特征是，所述步驟(1)包括(11)計(jì)算所述指紋圖像的各像素點(diǎn)的點(diǎn)方向；(12)對(duì)所述指紋點(diǎn)方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波；(13)將所述指紋圖像分成f*f的塊，其中所述f不小于1倍所述指紋平均脊線周期；(14)利用中值濾波法統(tǒng)計(jì)出每塊的塊方向；(15)對(duì)于塊方向與其鄰域之差大于第一預(yù)設(shè)度數(shù)的塊，采用三階卷積插值的方法進(jìn)行 插值，并記錄相應(yīng)的塊；(16)對(duì)所述指紋圖像塊方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波；(17)將所述指紋圖像分成2f*2f的塊，并重復(fù)步驟(14)至(16)；(18)對(duì)于點(diǎn)方向與其所被記錄塊方向之差大于第二預(yù)設(shè)度數(shù)的像素點(diǎn)，用其塊方向代 替點(diǎn)方向；(19)對(duì)所述指紋點(diǎn)方向場(chǎng)進(jìn)行二維低通濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷紋拼接方法，其特征是，所述步驟(15)中的第一預(yù)設(shè)度數(shù) 為20士5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷紋拼接方法，其特征是，所述步驟(18)中的第二預(yù)設(shè)度數(shù) 為30士5度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷紋拼接方法，其特征是，在所述步驟(2)中，所述斷紋脊線 周期是通過三階卷積插值法得到，其包括如下步驟計(jì)算所述斷紋上下左右四個(gè)方向上的近鄰塊的脊線周期，且所述四個(gè)近鄰塊的大小為 k*k，其中k不小于3倍所述指紋平均脊線周期；判斷所述四個(gè)近鄰塊的質(zhì)量，其中脊線周期大于1. 4倍平均脊線周期或小于0. 7倍平 均脊線周期的塊為質(zhì)量差的塊；當(dāng)所述四個(gè)近鄰塊中，存在少于2個(gè)質(zhì)量差的塊時(shí)，利用所述四個(gè)近鄰塊的脊線周期 進(jìn)行三階卷積插值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷紋拼接方法，其特征是，在所述步驟(2)中，所述斷紋脊線 周期是通過三階卷積插值法得到，其還包括如下步驟當(dāng)所述四個(gè)近鄰塊中，存在2個(gè)或多于2個(gè)質(zhì)量差的塊時(shí)按照所述質(zhì)量差的近鄰塊的方向，向外搜尋次近鄰塊；計(jì)算所述次近鄰塊的脊線周期并判斷其質(zhì)量；如果所述次近鄰塊非質(zhì)量差的塊，則以該次近鄰塊的脊線周期代替同方向近鄰塊的脊 線周期，進(jìn)行三階卷積插值；如果所述次近鄰塊為質(zhì)量差的塊，則以指紋平均脊線周期代替同方向近鄰塊的脊線周 期，進(jìn)行三階卷積插值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷紋拼接方法，其特征是，在所述步驟(2)中，所述斷紋曲率是通過三階卷積插值法得到，包括如下步驟在所述斷紋兩個(gè)斷點(diǎn)的垂直方向上搜尋最近的兩條近鄰脊線； 保留所述兩個(gè)斷點(diǎn)間的兩條近鄰脊線，得到兩條脊線段； 采用抽樣取點(diǎn)的方法計(jì)算所述兩條脊線段的曲率； 計(jì)算所述兩個(gè)斷點(diǎn)所在脊線的曲率；對(duì)以上所得到的四個(gè)曲率進(jìn)行三階卷積插值，得到所述斷紋曲率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的斷紋拼接方法，其特征是，在所述步驟(2)中，所述斷紋曲率 是通過三階卷積插值法得到，其還包括如下步驟當(dāng)所述脊線段上有斷紋時(shí)，取該脊線段所在脊線的曲率，為該脊線段的曲率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷紋拼接方法，其特征是，在所述步驟(3)中，所述斷紋脊線 的有效區(qū)域由兩條粗略斷紋脊線段構(gòu)成，其中所述粗略斷紋脊線段通過以下方法獲得(31)在所述斷紋兩斷點(diǎn)與其所在塊方向成90度與270度兩垂直方向上，按所述斷紋脊 線周期的一定比例進(jìn)行延伸，得到四個(gè)初始點(diǎn)；(32)由所述斷紋曲率計(jì)算得到同一垂直方向上兩初始點(diǎn)之間的中點(diǎn)，作為初始點(diǎn)；(33)在同一垂直方向上，由所述斷紋曲率計(jì)算得到兩個(gè)相鄰初始點(diǎn)之間的中點(diǎn)，作為 初始點(diǎn)；(34)重復(fù)步驟(33)，直到得到由初始點(diǎn)連接成的所述兩條粗略斷紋脊線段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷紋拼接方法，其特征是，在所述步驟(4)中，根據(jù)所述指紋 圖像及其方向圖，從所述斷紋兩斷點(diǎn)分別向中間擬合出所述斷紋脊線。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種斷紋拼接方法，用以處理具有斷紋的指紋圖像，其包括以下步驟(1)求取所述指紋圖像的方向圖；(2)根據(jù)所述指紋圖像及其方向圖，計(jì)算所述斷紋脊線周期和斷紋曲率；(3)根據(jù)所述斷紋脊線周期和斷紋曲率，描繪斷紋脊線的有效區(qū)域；(4)在所述有效區(qū)域內(nèi)，擬合出斷紋脊線。采用以上斷紋拼接方法，可以有效拼接斷紋，大大減少了由于斷紋引起的偽特征點(diǎn)，進(jìn)一步提高了指紋特征點(diǎn)匹配的有效性，同時(shí)由于對(duì)斷紋進(jìn)行了有效拼接，提高脊線比對(duì)的通過率。
文檔編號(hào)G06K9/36GK101901331SQ20091005219
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者劉君 申請(qǐng)人:上海點(diǎn)佰趣信息科技有限公司