專利名稱：一種基于多參考點對的指紋匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動指紋識別領(lǐng)域，具體地說是提出了一種基于多參考點對的指紋匹配方法。
背景技術(shù)：
指紋匹配是自動指紋識別算法三個處理階段(指紋采集、指紋預(yù)處理以及指紋匹配)的最后一個階段，是決定算法性能的關(guān)鍵步驟之一。指紋匹配要解決的問題是對從兩幅給定的指紋圖像提取的特征信息進行相似度度量，最終判斷這兩枚指紋是否來自同一個手指。指紋匹配算法的實現(xiàn)與性能均與選取的指紋特征緊密相關(guān)。指紋特征通?？梢苑殖扇痔卣?，局部特征和細微特征。全局特征如紋理信息、中心點(俗稱Core點)以及三角點(俗稱Delta點)，局部特征包括端點、分叉點(Bifurcation)、孤立點、環(huán)、島、毛刺以及橋等，細微特征如在從高分辨率傳感器上得到的指紋圖像上提取的指紋上的毛孔等特征。依據(jù)選取的特征不同，指紋匹配主要歸為圖匹配、紋理匹配、紋線匹配以及細節(jié)點匹配等。其中細節(jié)點匹配方法表達方式簡單，充分利用了指紋圖像在細節(jié)特征上的差異，匹配準確度較高，因而得到了廣泛應(yīng)用。盡管如此，現(xiàn)有細節(jié)點匹配算法仍有一些問題需要解決完善。在現(xiàn)有指紋細節(jié)點匹配方法中，特征選擇時大都利用細節(jié)點的位置、方向、類型以及細節(jié)點密度等信息，構(gòu)造能夠表征細節(jié)點特性的特征向量或鄰域結(jié)構(gòu)，進而將指紋的匹配問題轉(zhuǎn)化為特征向量或鄰域結(jié)構(gòu)的相似度度量問題。其中，影響細節(jié)點匹配性能的一個關(guān)鍵因素就是指紋圖像的非線性形變問題。具體體現(xiàn)在由于指紋存在非線性形變，當(dāng)以一對細節(jié)點為參考點對時，離參考點對越遠的細節(jié)點對的位置差異和方向差異越大，當(dāng)差異達到一定程度時，原本可以匹配的細節(jié)點對可能由于差距過大而無法滿足匹配條件，從而可能造成拒識?，F(xiàn)有大部分指紋細節(jié)點匹配算法均忽略了這一問題。作為自動指紋識別算法體系的重要處理步驟，指紋匹配中指紋圖像的非線性形變問題應(yīng)得到充分重視，一個好的細節(jié)點匹配算法，應(yīng)該能夠充分考慮并處理指紋的非線性形變問題，從而消除非線性形變造成的細節(jié)點對的錯誤匹配，提高細節(jié)點匹配性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有指紋匹配算法中存在的指紋非線性形變問題，提供一種基于多參考點對的細節(jié)點匹配方法，該方法不僅在一定程度上解決了指紋圖像的非線性形變問題，而且具有很好的指紋匹配性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于包括步驟1)確定模板指紋和輸入指紋；2)采用基于三值特征向量的指紋匹配算法獲得模板指紋和輸入指紋所有細節(jié)點對匹配得分；3)將所有細節(jié)點對按匹配得分降序排列，選取得分靠前的m個作為初始參考點對；4)計算初始參考點對的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)，根據(jù)一致性選取正確匹配的細節(jié)點對為參考點對；5)以每對參考點對為基準，進行模板指紋和輸入指紋的全局匹配，獲得匹配細節(jié)點對集合；6)采用投票融合策略，融合所有匹配細節(jié)點對集合信息，獲得最終匹配細節(jié)點對數(shù)；7)根據(jù)最終匹配細節(jié)點對數(shù)計算匹配得分；8)根據(jù)匹配得分和匹配閾值，判斷模板指紋和輸入指紋是否匹配。本發(fā)明的基于多參考點對的指紋匹配方法在進行指紋匹配時，需要先獲取多對正確參考點對的特征選擇本發(fā)明的基于多參考點對的指紋匹配方法采用基于三值特征向量的指紋匹配算法(Liming ^iang的基于三值特征向量的指紋匹配算法[張利明，尹義龍.基于三值特征向量的指紋匹配算法[C], Chinese Conference on Pattern Recognition，2009，563-567.]) 以及旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)一致性選取多對正確匹配的細節(jié)參考點對，之后采用投票融合策略依據(jù)多個參考點對獲得的多個匹配細節(jié)點對集合信息，獲得指紋匹配結(jié)果。該基于多參考點對的細節(jié)點匹配算法，解決了指紋非線性形變問題。匹配用到的指紋細節(jié)點各項信息定義如下a.細節(jié)點類型一般細節(jié)點分為端點和分叉點，細節(jié)點類型指細節(jié)點屬于端點還是分叉點。正確匹配的細節(jié)點類型應(yīng)該是一致的。細節(jié)點類型ω定義公式如下
權(quán)利要求
1.一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于包括步驟1)確定模板指紋和輸入指紋；2)采用基于三值特征向量的指紋匹配算法獲得模板指紋和輸入指紋所有細節(jié)點對匹配得分；3)將所有細節(jié)點對按匹配得分降序排列，選取得分靠前的m個作為初始參考點對；4)計算初始參考點對的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)，根據(jù)一致性選取正確匹配的細節(jié)點對為參考點對；5)以每對參考點對為基準，進行模板指紋和輸入指紋的全局匹配，獲得匹配細節(jié)點對集合；6)采用投票融合策略，融合所有匹配細節(jié)點對集合信息，獲得最終匹配細節(jié)點對數(shù)；7)根據(jù)最終匹配細節(jié)點對數(shù)計算匹配得分；8)根據(jù)匹配得分和匹配閾值，判斷模板指紋和輸入指紋是否匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于，所述步驟4)中計算初始參考點對的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)為在初始參考點對中，首先設(shè)模板指紋的一細節(jié)點T (XT, Yt, θ τ)，其中&表示模板指紋細節(jié)點在指紋圖像上的橫坐標，Yt表示模板指紋細節(jié)點在指紋圖像上的縱坐標，θ τ表示模板指紋細節(jié)點在指紋圖像上的方向，且θτε (0， JI)，再設(shè)輸入指紋一細節(jié)點I (X1, Y1, θ》，其中&表示輸入指紋細節(jié)點在指紋圖像上的橫坐標，Y1表示輸入指紋細節(jié)點在指紋圖像上的縱坐標，θ χ表示輸入指紋細節(jié)點在指紋圖像上的方向，且(0，π)；則細節(jié)點對(Τ，I)的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)為(ΔΧ，ΔY, Δ Θ)，其中 (ΔΧ, ΔΥ)表示輸入指紋細節(jié)點相對于模板指紋細節(jié)點在橫縱坐標上的位置偏移，Δ θ表示輸入指紋細節(jié)點相對于模板指紋細節(jié)點方向偏移，旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)的各項分量計算公式如下Δ θ = Oi-Ot(5)AX = XIXcos(A 0)+YIXsin(A θ)-χτ(6)AY = -XIXsin(A 0)+YIXcos(A Θ)-Υτ (7)輸入指紋和模板指紋相同位置上對應(yīng)的細節(jié)點對AB(Δ)(AB，Δ ΥΑΒ, Δ Oab)和⑶(A)Ccd, AYcd, δ ecD)之間的歐氏距離Dis (ΑΒ，CD)公式為
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于，所述步驟5)中模板指紋和輸入指紋的全局匹配為分別以每對參考點對為基準點，利用基于三值特征向量的指紋匹配算法和旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)一致性進行模板指紋和輸入指紋的全局匹配，其中同時滿足三值特征向量匹配條件和旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)一致性的細節(jié)點對為正確的匹配細節(jié)點對， 針對每對參考點均得到一個對應(yīng)的匹配細節(jié)點對集合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于，所述步驟 6)中，采用投票融合策略，針對所有匹配細節(jié)點對進行投票融合，獲得模板指紋和輸入指紋的最終細節(jié)點匹配對數(shù)I^airNum，若某細節(jié)點對的投票數(shù)！1 > Ttl，則認為該細節(jié)點對是正確匹配的細節(jié)點對，即I^airNum = I^airNum+l，其中，T0與匹配集合的數(shù)目相關(guān)，為實驗閾值。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于，所述步驟7)中，根據(jù)最終細節(jié)點匹配對數(shù)，計算模板指紋和輸入指紋的最終得分Socre，其中 Socre e W，100]，計算公式如下
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于多參考點對的指紋匹配方法，其特征在于，所述步驟 8)中，根據(jù)匹配得分和匹配閾值，判斷模板指紋和輸入指紋是否匹配，當(dāng)Socre彡μ時，則認為兩幅指紋成功匹配，否則視為兩幅指紋不匹配，其中μ為匹配閾值，一般取陽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多參考點對的指紋匹配方法，包括步驟確定模板指紋和輸入指紋、采用基于三值特征向量的指紋匹配算法獲得所有細節(jié)點對匹配得分、將所有細節(jié)點對按匹配得分降序排列，選取得分靠前的m個作為初始參考點對、計算初始參考點對的旋轉(zhuǎn)平移參數(shù)，根據(jù)一致性選取參考點對、以每對參考點對為基準進行全局匹配獲得匹配細節(jié)點對集合、采用投票融合策略融合所有匹配細節(jié)點對集合信息，獲得最終匹配細節(jié)點對數(shù)、根據(jù)最終匹配細節(jié)點對數(shù)計算匹配得分、和根據(jù)匹配得分和匹配閾值判斷模板指紋和輸入指紋是否匹配。本發(fā)明克服并解決了現(xiàn)有指紋匹配算法中存在的指紋非線性形變問題，而且具有很好的指紋匹配性能。
文檔編號G06K9/00GK102262730SQ20111023187
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者史智臣, 張宏偉 申請人:山東志華信息科技股份有限公司