基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法，并將其用于指紋匹配時(shí)獲取細(xì)節(jié)點(diǎn)對，屬于自動指紋識別【技術(shù)領(lǐng)域】。包括4個(gè)步驟：(1)對指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理；(2)建立直角坐標(biāo)系稱為RCS，并確定坐標(biāo)系方向；(3)定義并尋找屬于RCS坐標(biāo)系的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)；(4)計(jì)算與有效細(xì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的脊線數(shù)并進(jìn)行檢驗(yàn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)此特征將細(xì)節(jié)點(diǎn)本身具有的特征和該細(xì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的脊線信息結(jié)合在一起，提高了所提取特征的可靠性；(2)確定坐標(biāo)系方向，可以有效提高算法的抗旋轉(zhuǎn)性；(3)詳細(xì)說明并實(shí)現(xiàn)了脊線數(shù)計(jì)算的方法，經(jīng)檢驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果非常準(zhǔn)確；(4)只提取屬于RCS坐標(biāo)系的細(xì)節(jié)點(diǎn)特征，減少細(xì)節(jié)點(diǎn)特征提取的數(shù)量，提高算法運(yùn)行效率。
【專利說明】基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動指紋識別【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于脊線數(shù)的細(xì)節(jié)點(diǎn)特征提取 算法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在自動識別系統(tǒng)中，指紋是最常用的生物模式，因?yàn)樗煽康谋憩F(xiàn)力，實(shí)用性以及 廉價(jià)性。目前已經(jīng)提出了多種方法來解決指紋圖像的形變問題以提高匹配率，其中有一種 方法是將脊線特征和傳統(tǒng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)特征結(jié)合來抵抗非線性形變，提高指紋匹配率。我們知 道脊線特征對于旋轉(zhuǎn)、扭曲等幾何變換具有不變性，同時(shí)脊線也簡明的代表了細(xì)節(jié)點(diǎn)之間 的關(guān)系。于是該方法建立了以脊線為基礎(chǔ)的直角坐標(biāo)系，稱為RCS坐標(biāo)系，并且通過它提取 脊線特征。但是此方法存在的缺點(diǎn)有：第一是RCS坐標(biāo)系非常復(fù)雜因?yàn)樗恢挂粭l水平軸， 水平軸的數(shù)量由RCS坐標(biāo)系中的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量決定；第二是脊線特征提取算法花費(fèi)更 多的時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，通過建立RCS坐標(biāo)系，定義并尋找屬于RCS坐標(biāo)系 的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)，并提取與有效細(xì)節(jié)點(diǎn)有關(guān)的脊線數(shù)這一特征，以提高算法的抗形變能力。
[0004] 4、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法，其特征在于，包括 以下步驟，
[0005] 步驟一、對指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0006] (1)任選指紋T的第i個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)Ii，從此細(xì)節(jié)點(diǎn)開始通過八鄰域邊界跟蹤算法， 跟蹤脊線，并將此細(xì)節(jié)點(diǎn)全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值存入結(jié)構(gòu)體Img_thintemp中，由于一條 脊線有兩個(gè)端點(diǎn)，最多有兩個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)與之相關(guān)，在有兩個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的情況下，結(jié)構(gòu)體表示為 Img_thintemp(y,x).minutiaelx,Img_thintemp(y,x).minutiaely,Img_thintemp(y, x) ?minutiae2x，Img_thintemp(y，x) ?minutiae2y，其中（y，x)表示脊線上原像素圖像的矩 陣坐標(biāo)，（minutiaelx，minutiaely)和（minutiae2x，minutiae2y)分別為脊線上兩個(gè)細(xì)節(jié) 點(diǎn)的坐標(biāo)；在有一個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的情況下，該細(xì)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為（minutiaelx,minutiaely);
[0007]⑵遍歷細(xì)節(jié)點(diǎn)集I，重復(fù)⑴的過程；
[0008] 步驟二、建立直角坐標(biāo)系RCS，并確定坐標(biāo)系方向；從指紋T的細(xì)節(jié)點(diǎn)集I中任取 一細(xì)節(jié)點(diǎn)記為OUtl,y(l，e)，將其作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，其中（X(l，y(l)表示細(xì)節(jié)點(diǎn)〇的坐標(biāo)，e 表示細(xì)節(jié)點(diǎn)〇的方向；定義平行于細(xì)節(jié)點(diǎn)〇方向的軸為水平軸H，垂直于細(xì)節(jié)點(diǎn)0方向的軸 為垂直軸V，將指紋圖像分成四個(gè)區(qū)域AI、All、AIII和AIV，確定每個(gè)區(qū)域相對于水平軸H 以及垂直軸V的方向；
[0009] 步驟三、尋找屬于RCS坐標(biāo)系的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)；將在穿過垂直軸V的脊線上存在的細(xì) 節(jié)點(diǎn)稱作屬于RCS坐標(biāo)系的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)，記為Mp，有效細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向計(jì)算公式如下：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法，其特征在于，包括以下步驟， 步驟一、對指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理； (1) 任選指紋T的第i個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)Ii,從此細(xì)節(jié)點(diǎn)開始通過八鄰域邊界跟蹤算法，跟 蹤脊線，并將此細(xì)節(jié)點(diǎn)全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值存入結(jié)構(gòu)體Img_thintemp中，由于一條脊 線有兩個(gè)端點(diǎn)，最多有兩個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)與之相關(guān)，在有兩個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的情況下，結(jié)構(gòu)體表示為 Img_thintemp(y, x). minutiaelx, Img_thintemp(y, x). minutiaely, Img_thintemp(y, x) ? minutiae2x，Img_thintemp (y，x) ? minutiae2y，其中（y，x)表示脊線上原像素圖像的矩 陣坐標(biāo)，（minutiaelx，minutiaely)和（minutiae2x，minutiae2y)分別為脊線上兩個(gè)細(xì)節(jié) 點(diǎn)的坐標(biāo)；在有一個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的情況下，該細(xì)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為（minutiaelx, minutiaely); (2) 遍歷細(xì)節(jié)點(diǎn)集I，重復(fù)（1)的過程； 步驟二、建立直角坐標(biāo)系RCS，并確定坐標(biāo)系方向；從指紋T的細(xì)節(jié)點(diǎn)集I中任取一細(xì) 節(jié)點(diǎn)記為O(Xc^yt), 0),將其作為坐標(biāo)系的原點(diǎn),其中（Xc^ytl)表示細(xì)節(jié)點(diǎn)O的坐標(biāo)，0表示 細(xì)節(jié)點(diǎn)〇的方向；定義平行于細(xì)節(jié)點(diǎn)〇方向的軸為水平軸H，垂直于細(xì)節(jié)點(diǎn)0方向的軸為垂 直軸V，將指紋圖像分成四個(gè)區(qū)域AI、All、AIII和AIV，確定每個(gè)區(qū)域相對于水平軸H以及 垂直軸V的方向； 步驟三、尋找屬于RCS坐標(biāo)系的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)；將在穿過垂直軸V的脊線上存在的細(xì)節(jié)點(diǎn) 稱作屬于RCS坐標(biāo)系的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)，記為MP，有效細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向計(jì)算公式如下： Mp = (x? - Xi,) X F - (yp - yc) X H 其中Mp表示有效細(xì)節(jié)點(diǎn)在RCS坐標(biāo)系下的方向,F和示分別代表垂直軸和水平軸的方 向，表示原點(diǎn)坐標(biāo)位置，（xp，yp)表示有效點(diǎn)Mp的坐標(biāo)位置，有效點(diǎn)M p所在區(qū)域表示 如下：
步驟四、計(jì)算與有效細(xì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的脊線數(shù)并進(jìn)行檢驗(yàn)；建立RCS坐標(biāo)系后，根據(jù)垂直軸 V的函數(shù)解析式求解出其與脊線的交點(diǎn)并存儲在數(shù)組intersection(i, k)中，k表示第k 個(gè)交點(diǎn)，i的取值為1或2, intersection(l, k)中存儲的是第k個(gè)交點(diǎn)的全局坐標(biāo)系下的 y取整值，intersection (2, k)中存儲的是第k個(gè)交點(diǎn)的全局坐標(biāo)系下的X取整值；尋找數(shù) 組intersection中存放的原點(diǎn)坐標(biāo)，記錄其序號值origin_sequence，定義變量count的 初始值為1，向前、向后遍歷垂直軸V與脊線的交點(diǎn)，即遍歷數(shù)組intersection,每搜索到一 個(gè)交點(diǎn)，count自加1，同時(shí)，判斷此交點(diǎn)所在結(jié)構(gòu)體Img_thintemp(y，X)中成員變量的值， 若不為空，那么將count值賦給有效細(xì)節(jié)點(diǎn)（minutiaelx, minutiaely)或（minutiae2x， minutiae2y)的結(jié)構(gòu)體成員 ridgecount。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法，其特征在于：所述步驟一 (1)中一條脊線上存在一個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，該細(xì)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為（minutiaelx, minutiaely)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法，其特征在于：所述步驟一 (2)中確定水平軸H和垂直軸V的方向，公式如下：
其中7為全局坐標(biāo)系X軸方向，為全局坐標(biāo)系y軸方向，0為原點(diǎn)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋特征構(gòu)造方法，其特征在于：所述步驟三 中尋找屬于RCS坐標(biāo)系的有效細(xì)節(jié)點(diǎn)時(shí)如果遇到分叉點(diǎn)，則此分叉點(diǎn)屬于RCS坐標(biāo)系，分叉 點(diǎn)以下脊線上的細(xì)節(jié)點(diǎn)不進(jìn)RCS坐標(biāo)系。
【文檔編號】G06K9/00GK104361325SQ201410650866
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】梅園, 丁夢茹 申請人:南京信息工程大學(xué)