基于方向場全局信息的指紋偽核點檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物特征識別及信息安全的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于方向場全局 信息的指紋偽核點檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種相對成熟的生物特征識別技術(shù)，指紋識別在金融安全、門禁控制、員工考 勤等方向的應用日益廣泛。盡管歷經(jīng)數(shù)十年的研究，自動指紋識別系統(tǒng)的性能日趨完善，但 仍有一些難點問題沒有得到解決，奇異點檢測便是其中之一。奇異點分為核點和三角點兩 種，是重要的指紋全局特征，常被用于指紋分類、指紋模板對齊等。奇異點的誤檢會直接引 起指紋分類、指紋模板對齊等指紋識別環(huán)節(jié)的錯誤，進而降低整個指紋識別系統(tǒng)的性能，包 括識別效率或識別準確率。
[0003] 現(xiàn)有的奇異點檢測算法多是基于方向場局部特征的，因此當指紋圖像局部質(zhì)量低 下引起方向場局部的錯誤扭曲時，導致偽核點和偽三角點出現(xiàn)，形成誤檢測。針對偽核點的 問題，觀察發(fā)現(xiàn)，指紋的真實核點和指紋方向場全局信息之間始終存在這樣的特性：核點的 開口方向與其反向延長線區(qū)域的方向場近乎垂直。
[0004] 利用這種只有真實核點在指紋方向場的全局信息中表現(xiàn)出的特性，可以檢測出偽 核點，降低奇異點檢測的誤檢率。增強指紋識別技術(shù)的性能和魯棒性。
[0005] 目前已經(jīng)公開的文獻資料，還沒有關(guān)于基于上述的方向場全局特征進行偽核點檢 測相關(guān)方面的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有指紋識別技術(shù)中存在的奇異點檢測誤檢率較高的問 題，提出了一種基于方向場全局信息的偽核點檢測方法。
[0007] 本發(fā)明具體包括如下步驟：
[0008] 步驟1、用梯度法求出指紋圖像的像素級方向場0;
[0009] 步驟2、用龐加萊索引法在方向場0中提取出每一個粗核點位置CjcXi,cy;);
[0010] 步驟3、用短時傅里葉變換法進行指紋分割，求出指紋的前景區(qū)域I;
[0011] 步驟4、計算出粗核點開口方向的輻角主值Θi，具體如下：
[0012]
[0013]
[0014] 公式1中，0raf(x，y)表示核點的參考方向場塊，尺寸為25X25,由公式2計算得 出；Ojxj)表示以粗核點Cjchcyj為中心，在方向場0上截圖的尺寸為25X25的方向 場塊；為參考方向場塊Oraf(x，y)的開口方向的幅角主值；公式2中，仏(1〇，)為中間變 量，(U(x，y)為所求的參考方向場塊。
[0015] 步驟5、根據(jù)粗核點位置Q(CXl，Cyi)和對應的核點開口方向的幅角主值Θi以及 指紋的前景區(qū)域I，求出對應的判別區(qū)域4，具體如下：
[0016]
[0017]其中《表示幅角為θι+π的單位向量，P(x，y)為待求的~區(qū)域內(nèi)任一點，表 示起點為Q(CXl，Cyi)終點為P(X，y)的向量。所有位于前景I并且滿足公式3的點P(X，y) 的集合即為所求的判別區(qū)域A1;
[0018] 步驟6、根據(jù)Ai區(qū)域內(nèi)的方向場和粗核點的開口方向的幅角主值Θi，求出對應的 判別特征，具體如下：
[0019]
[0020] 其中ai(x，y)表示方向場0中~區(qū)域的元素值，β(x，y)是一個中間變量，表示 粗核點的開口方向的幅角主值9;同α"χ,γ)的夾角，size(Ai)表示方向場0中六;區(qū)域的 元素的總個數(shù)。需要特別說明的是，所有的角度都采用弧度單位。
[0021] 步驟7、計算出每一個粗核點Q(CXl，Cyi)對應的判別特征，將F_〈l的粗核點 判為偽核點并去除，得到最終的結(jié)果。
[0022] 本發(fā)明有益效果如下：
[0023] 本發(fā)明基于方向場全局信息的偽核點檢測方法包括方向場估計模塊，粗核點檢測 模塊，圖像二值化模塊，偽核點檢測模塊。
[0024] 由于本發(fā)明是基于指紋方向場全局信息的，對于核點檢測來說，全局信息給基于 局部特征的核點檢測提供了很好的支持，能夠進一步去除偽核點。
[0025]由于本發(fā)明在偽核點檢測模塊中采用的都是線性運算，因此保持了較低的計算開 銷。
[0026] 由于本發(fā)明在偽核點檢測模塊中采用的是現(xiàn)有指紋識別技術(shù)中常用的典型方向 場計算方法，因此保證了本發(fā)明可以作為現(xiàn)有的基于局部方向場的核點檢測技術(shù)的后續(xù)處 理，也可以開發(fā)成一個指紋識別的嵌入模塊。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明粗核點周圍的方向場塊以及該方向場塊開口方向的幅角主值的示 意圖。
[0028] 圖2是本發(fā)明判別區(qū)域Ai的示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0030] 如圖1和2所示，基于方向場全局信息的偽核點檢測方法，具體包括如下步驟：
[0031] 步驟1、用梯度法求出指紋圖像的像素級方向場0 ;
[0032] 步驟2、用龐加萊索引法在方向場0中提取出每一個粗核點位置CjchCyi);
[0033] 步驟3、用短時傅里葉變換法進行指紋分割，求出指紋的前景區(qū)域I;
[0034] 步驟4、計算出粗核點開口方向的輻角主值Θi，具體如下：
[0035]
[0036]
[0037] 公式1中，0raf(x，y)表示核點的參考方向場塊，尺寸為25X25,由公式2計算得 出；Ojxj)表示以粗核點Cjchcyj為中心，在方向場0上截圖的尺寸為25X25的方向 場塊；為參考方向場塊0raf(x，y)的開口方向的幅角主值；公式2中，為中間變 量，(U(x，y)為所求的參考方向場塊。
[0038] 步驟5、根據(jù)粗核點位置Q(CXl，Cyi)和對應的核點開口方向的幅角主值Θi以及 指紋的前景區(qū)域I，求出對應的判別區(qū)域4，具體如下：
[0039]
[0040] 其中g(shù)表示幅角為θ'π的單位向量，P(x，y)為待求的Ai區(qū)域內(nèi)任一點，廠〒表 示起點為Q(CXl，Cyi)終點為P(X，y)的向量。所有位于前景I并且滿足公式3的點P(X，y) 的集合即為所求的判別區(qū)域A1;
[0041] 步驟6、根據(jù)Ai區(qū)域內(nèi)的方向場和粗核點的開口方向的幅角主值Θi，求出對應的 判別特征，具體如下：
[0042]
[0043] 其中ai(x，y)表示方向場0中~區(qū)域的元素值，β(x，y)是一個中間變量，表示 粗核點的開口方向的幅角主值9;同α"χ,γ)的夾角，size(Ai)表示方向場0中六;區(qū)域的 元素的總個數(shù)。需要特別說明的是，所有的角度都采用弧度單位。
[0044] 步驟7、計算出每一個粗核點Q(CXl，Cyi)對應的判別特征，將F_〈l的粗核點 判為偽核點并去除，得到最終的結(jié)果。
【主權(quán)項】
1. 基于方向場全局信息的指紋偽核點檢測方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1、用梯度法求出指紋圖像的像素級方向場0 ; 步驟2、用龐加萊索引法在方向場0中提取出每一個粗核點位置Q(CXl，cyi); 步驟3、用短時傅里葉變換法進行指紋分割，求出指紋的前景區(qū)域I; 步驟4、用現(xiàn)有算法計算出粗核點開口方向的輻角主值θ1; 步驟5、根據(jù)粗核點位置Q(CXl，cyi)和對應的核點開口方向的幅角主值Θ及指紋 的前景區(qū)域I，求出對應的判別區(qū)域A1; 步驟6、根據(jù)Ai區(qū)域內(nèi)的方向場和粗核點的開口方向的幅角主值Θi，求出對應的判別 特征Fra:re; 步驟7、計算出每一個粗核點Q(CXl，cyi)對應的判別特征，將匕_〈1的粗核點判為 偽核點并去除，得到最終的結(jié)果。2. 如權(quán)利要求1所述的基于方向場全局信息的指紋偽核點去除算法，其特征在于步驟 5所述的判別區(qū)域~的求取，具體如下：其中.i_表示幅角為0i+3T的單位向量，P(x，y)為待求的六;區(qū)域內(nèi)任一點，（::/··表示起 點為Q(CXl，cyi)終點為P(X，y)的向量；所有位于前景I并且滿足公式3的點P(X，y)的集 合即為所求的判別區(qū)域4。3. 如權(quán)利要求1所述的基于方向場全局信息的指紋偽核點去除算法，其特征在于步驟 6所述的判別特征的求取，具體如下：其中ai(x，y)表示方向場〇中六;區(qū)域的元素值，β(x，y)是一個中間變量，表示粗核 點的開口方向的幅角主值01同aJxj)的夾角，sizeMJ表示方向場區(qū)域的元素 的總個數(shù)；所有的角度都采用弧度制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于方向場全局信息的指紋偽核點檢測方法。本發(fā)明具體步驟如下：用梯度法求出指紋圖像的像素級方向場O；用龐加萊索引法在方向場O中提取出每一個粗核點位置；用短時傅里葉變換法進行指紋分割，求出指紋的前景區(qū)域I；用現(xiàn)有算法計算出粗核點開口方向的輻角主值θi；根據(jù)粗核點位置和對應的核點開口方向的幅角主值θi以及指紋的前景區(qū)域I，求出對應的判別區(qū)域Ai；根據(jù)Ai區(qū)域內(nèi)的方向場和粗核點的開口方向的幅角主值θi，求出對應的判別特征Fcore；計算出每一個粗核點對應的判別特征Fcore，將Fcore<1的粗核點判為偽核點并去除，得到最終的結(jié)果。本發(fā)明利用了方向場全局信息，進一步降低了核點檢測的誤檢率。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號】CN105389563
【申請?zhí)枴緾N201510783669
【發(fā)明人】葉學義, 劉一銳, 王秋華, 夏經(jīng)文, 汪云路
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月16日