基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了更為簡潔實(shí)用、快速高效的基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的實(shí)現(xiàn)方法，通過對內(nèi)層窗口的塊梯度向量算法的巧妙改進(jìn)，充分利用外層窗口重疊區(qū)域的已有計算值，減少了運(yùn)算量，能夠使復(fù)合模板的運(yùn)算速度提高3倍左右，大幅提高了運(yùn)算效率，為指紋識別系統(tǒng)的實(shí)時響應(yīng)提供了可能。
【專利說明】 基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于指紋自動識別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及更為高效的指紋方向場計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物特征識別技術(shù)是根據(jù)每個人獨(dú)有的可以采樣和測量的生物學(xué)特征和行為學(xué)特征進(jìn)行身份識別的技術(shù)。由于生物特征不像各種證件類持有物那樣容易竊取，也不像密碼、口令那么容易遺忘或破解，所以在身份識別上體現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢，近年來在國際上被廣泛研究。指紋由于其具有終身不變性、唯一性和方便性，已幾乎成為生物特征識別的代名詞，而自動指紋識別系統(tǒng)(AFIS)由于其體積小、成本低、易操作、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的青睞，成為最重要的生物識別技術(shù)之一。
[0003]作為指紋全局、可靠的特征，方向場描述了指紋脊線、谷線的方向模式信息，在指紋圖像增強(qiáng)、指紋分類/檢索、指紋匹配等方面發(fā)揮了非常重要的作用。計算指紋方向場有很多種，主要包括:基于梯度的方法，基于濾波的方法，基于模型的方法。相對于基于濾波和模型的方法，基于梯度的方法能夠更加準(zhǔn)確、細(xì)致地刻畫出指紋的方向信息，也因此被大多數(shù)的指紋識別系統(tǒng)所采用，成為最重要的指紋方向場計算方法。
[0004]經(jīng)典的梯度算法主要包含2個步驟:點(diǎn)梯度向量計算和塊梯度向量計算。該方法的核心在于塊梯度向量的計算，但存在一個關(guān)鍵問題:窗口尺寸如何選擇較為合適，因?yàn)楫?dāng)窗口較小時，計算出的方向場結(jié)果準(zhǔn)確性較好，但對噪聲敏感，當(dāng)窗口較大時，抗噪聲性較好，但準(zhǔn)確性卻降低了。本發(fā)明人在文獻(xiàn)(Yuan M, Guo C，Hua1-Jiang S，Rong-tao
H.A Systematic Gradient-based Method for the Computation of Fingerprint’sOrientation Field.Computers and Electrical Engineering.2012，38(5)，pp.1035-104
6)中提出了一種系統(tǒng)的基于梯度的指紋方向場計算方法，該方法的一個主要創(chuàng)新點(diǎn)就是將經(jīng)典梯度算法中的單窗口模板改進(jìn)為復(fù)合窗口模板(如圖1所示)。復(fù)合窗口模板將基于外層窗口計算的塊梯度向量賦予內(nèi)層窗口。由于外層窗口尺寸較大，保證了算法的抗噪性，內(nèi)層窗口較小，保持了算法的準(zhǔn)確性，因此復(fù)合窗口模板較好地解決了原方法中存在的由于窗口尺寸所引起的準(zhǔn)確性與抗噪性的矛盾，同時也使得算出的方向場更加連續(xù)和光滑(如圖2所示)。由于復(fù)合窗口模板中外層窗口往往比內(nèi)層窗口大很多，這就使得算法的運(yùn)算速度降低很多，對于實(shí)時性要求較高的指紋識別系統(tǒng)來說，是一個嚴(yán)重缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明在復(fù)合窗口模板運(yùn)算方法上進(jìn)行了改進(jìn)，提出了更為簡潔實(shí)用、快速高效的指紋方向場計算方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟:
[0008]步驟1:計算指紋圖象I中每個像素點(diǎn)分別沿X，Y方向的梯度向量[gx (x, y), gy (x, y)]T,計算公式如下:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:計算指紋圖象I中每個像素點(diǎn)分別沿X，Y方向的梯度向量[gx(x，y),gy(x, y)]T，計算公式如下:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述
3.另一種基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:計算指紋圖象I中每個像素點(diǎn)分別沿X，Y方向的梯度向量[gx(x，y),gy(x, y)]T，計算公式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于復(fù)合窗口模板計算指紋方向場的快速實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于: 所述^=3，胃_=31。
【文檔編號】G06K9/00GK103632139SQ201310591459
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】梅園 申請人:南京信息工程大學(xué)