專利名稱：指紋彈性形變矯正的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動指紋識別系統(tǒng)，尤其是一種指紋彈性形變矯正的方法及裝置。

背景技術：
自動指紋識別系統(tǒng)(automated fingerprint identification system，簡稱AFIS)有著廣泛的應用背景。目前對自動指紋識別系統(tǒng)的研究主要有四個方面，即圖像增強、指紋分類、指紋特征提取和細節(jié)匹配，其指紋識別系統(tǒng)框圖如圖1所示。其中對指紋形變進行處理的工作集中于細節(jié)匹配中，其過程主要為待測樣本特征信息形變矯正與匹配門限值內(nèi)的特征點的匹配度計算?，F(xiàn)有技術主要解決了指紋的鋼性形變問題，并沒有提出專門的方法對指紋彈性形變進行矯正。
在圖形處理領域，對曲面的形變提出了多種方法，如NURBS對自由形狀和解析曲線曲面提供統(tǒng)一的表達式，廣泛的應用于計算機輔助設計(CAD)、計算機圖形學和計算機視覺等領域。以上處理方法雖然能很好解決曲面的形變問題，但指紋識別的運用多在計算資源受限制的情況下，顯然擁有復雜矩陣變化的三維曲面方法并不適用于計算資源受限環(huán)境下的指紋識別技術運用。
在圖形學處理應用領域如計算機輔助設計，對計算資源的消耗不是主要考慮因素，導致其曲面變形處理方法不能在如資源受限的指紋識別領域應用。
在資源受限的指紋識別應用中，僅對指紋的鋼性形變進行矯正，未對彈性形變提出專門的矯正方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，公開了一種指紋彈性形變矯正的方法及裝置，其目的在于在指紋采集時采集的指紋圖像會因手指壓力改變或壓力方向改變而產(chǎn)生彈性形變，利用指紋的待測樣本與指紋模板的數(shù)值化信息差異，得到指紋彈性形變矯正參數(shù)，根據(jù)矯正參數(shù)矯正待測樣本的彈性形變，從而提高指紋匹配的準確率，減少指紋匹配的誤識率和拒識率。
具體地說，本發(fā)明公開了一種指紋彈性形變矯正方法，用于自動指紋識別處理，包括如下步驟 步驟S01，按模板圖像大小，對指紋圖像進行分塊； 步驟S02，選擇模板圖像與已經(jīng)過旋轉、平移的待測指紋圖像的中心點Ct與Cm點； 步驟S03，在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形頂點范圍”為限制條件，搜尋與中心點Ct距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點Tt1； 步驟S04，在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形基點范圍”為限制條件，搜尋與Tt1點距離最近的特征點作為模板匹配三角形的基點Tt12、Tt3 步驟S05，搜索待測指紋匹配三角形頂點Tm1，搜索待測指紋匹配三角形頂點過程與上述S03步驟相同； 步驟S06，搜索待測指紋匹配三角形基點Tm2，Tm3，搜索待測指紋匹配三角形基點過程與上述S04步驟相同； 步驟S07，計算兩組匹配三角三邊長{DISTt1_Tt2，DISTt1_Tt3，DISTt3_Tt2}，{DISTm1_Tm2，DISTm1_Tm3，DISTm3_Tm2}、邊長累計誤差Δmdis及三角形三點的特征點方向累計誤差Δmα； 步驟S08，確定兩匹配三角形是否匹配 如果{Δmdis，Δmα}皆小于對應匹配門限值{Mdis，Mα}，則匹配三角形匹配通過； 如果無法取得匹配三角形則跳出處理過程，證明待測指紋圖與模板指紋圖存在很大的差異性； 步驟S09，已匹配三角形的垂心Rm，作為彈性形變矯正參考點； 步驟S10，確定初步彈性形變矯正參數(shù)； 步驟S11，確定彈性形變矯正參數(shù)； 步驟S12，彈性形變矯正，使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。
所述步驟S07包括 步驟S0701，計算兩組匹配三角三邊長度 其中(XTt1，YTt1)，(XTt2，YTt2)為匹配三角形Tt1，Tt2點坐標； 步驟S0702，計算兩組匹配三角三邊長度累計誤差 Δmdis＝|DISTt1_Tt2-DISTm1_Tm2|+|DISTt1_Tt3-DISTm1_Tm3| +|DISTt3_Tt2-DISTm3_Tm2| 步驟S0703，計算三角形三點的特征點方向累計誤差 Δmα＝|αTt1-αTm1|+|αTt2-αTm2|+|αTt3-αTm3| 所述步驟S08還包括重復步驟S07直到獲取匹配三角形。
所述步驟S08還包括 步驟S0801，在待測匹配三角形基點范圍內(nèi)，重新選擇待測匹配三角形基點； 步驟S0802.在待測匹配三角形頂點范圍內(nèi)，重新選擇待測匹配三角形頂點； 步驟S0803.在模板匹配三角形基點范圍內(nèi)，重新選擇模板匹配三角形基點； 步驟S0804.在模板匹配三角形頂點范圍內(nèi)，重新選擇模板匹配三角形頂點。
所述步驟S10包括 步驟S101，確定用于矯正參數(shù)確定的匹配點對； 步驟S102，確定初步長度矯正參數(shù)； 步驟S103，確定初步特征點方向矯正參數(shù)。
所述步驟S101包括 步驟S1011，計算矯正參考點與特征點距離，得到待測指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組和模板指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組 (Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3，...)、(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3，...)； 步驟S1012，計算矯正參考點與特征點連線與坐標軸的夾角Rα，得到待測指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組和模板指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組 (Rmα1，Rmα2，Rmα3，...)、(Rtα1，Rtα2，Rtα3，...)； 步驟S1013，確定匹配點對 {Δndis1，Δndis2，Δndis3，...}＝|(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3...)-(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3...) {Δnα1，Δnα2，Δnα3，...}＝|(Rtα1，Rtα2，Rtα3...)-(Rmα1，Rmα2，Rmα3...)| 當{Δndis，Δnα}小于匹配點對門限值{Ndis，Nα}時，認為當前匹配點對可選擇用于計算長度與方向矯正參數(shù)； 其中，將待測指紋矯正參考點為Rm，坐標為(XRm，YRm)，模板指紋矯正參考點為Rt(XRt，YRt)。
所述步驟S102包括對于有效匹配點對，根據(jù)以下公式確定初步長度矯正參數(shù) Ydis＝Rtdis/Rmdis。
所述步驟S103包括對于有效匹配點對，根據(jù)以下公式確定初步特征點方向矯正參數(shù) Yα＝Rtα/Rmα。
所述步驟S11包括如下步驟 S1101，初步矯正參數(shù)領域填充，將分離的針對具體點的矯正參數(shù)向整幅指紋采集圖進行擴展； S1102，通過二維空域濾波，對擴充后的矯正參數(shù)進行濾波，減少偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失對矯正參數(shù)的影響，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局。
所述步驟S12包括 步驟S1201，長度彈性形變矯正，其中New_Rmdis為矯正后的長度值 New_Rmdis＝Rmdis×New_NYdis 步驟S1202，特征點方向彈性形變矯正，其中New_Rα為矯正后的方向值 New_Rα＝Rα×New_NYα。
本發(fā)明還公開了一種指紋彈性形變矯正裝置，用于自動指紋識別處理，包括 分塊模塊，用于對指紋圖像按模板圖像大小進行分塊； 指紋圖像中心點確定模塊，用于選擇模板圖像與已經(jīng)過旋轉、平移的待測指紋圖像的中心點Ct與Cm點； 搜索模塊，用于在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形頂點范圍”為限制條件，搜尋與中心點Ct距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點Tt1；以“搜索模板匹配三角形基點范圍”為限制條件，搜尋與Tt1點距離最近的特征點作為模板匹配三角形的基點Tt2、Tt3；以及用于搜索待測指紋匹配三角形頂點、基點； 計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長{DISTt1_Tt2，DISTt1_Tt3，DISTt3_Tt2}，{DISTm1_Tm2，DISTm1_Tm3，DISTm3_Tm2}、邊長累計誤差Δmdis及三角形三點的特征點方向累計誤差Δmα； 判斷模塊，用于確定兩匹配三角形是否匹配如果{Δmdis，Δmα}皆小于對應匹配門限值{Mdis，Mα}，則匹配三角形匹配通過；如果無法取得匹配三角形則跳出處理過程，證明待測指紋圖與模板指紋圖存在很大的差異性； 確定模塊，用于將已匹配三角形的垂心Rm，作為彈性形變矯正參考點；以確定初步彈性形變矯正參數(shù)和彈性形變矯正參數(shù)； 彈性形變矯正模塊，用于使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。
所述計算模塊包括 兩組匹配三角三邊長計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長 其中(XTt1，YTt1)，(XTt2，YTt2)為匹配三角形Tt1，Tt2點坐標； 兩組匹配三角三邊長度累計誤差計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長度累計誤差 Δmdis＝|DISTt1_Tt2-DISTm1_Tm2|+|DISTt1_Tt3-DISTm1_Tm3| +|DISTt3_Tt2-DISTm3_Tm2| 三角形三點的特征點方向累計誤差計算模塊，用于計算三角形三點的特征點方向累計誤差 Δmα＝|αTt1-αTm1|+|αTt2-αTm2|+|αTt3-αTm3| 所述確定模塊包括匹配點對確定模塊，用于確定矯正參數(shù)確定的匹配點對，并確定初步長度矯正參數(shù)和初步特征點方向矯正參數(shù)。
所述匹配點對確定模塊包括 計算單元，用于計算矯正參考點與特征點距離，以得到待測指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組和模板指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組。
(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3，...)、(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3，...)； 以及，用于計算矯正參考點與特征點連線與坐標軸的夾角Rα，以得到待測指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組和模板指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組 (Rmα1，Rmα2，Rmα3，...)、(Rtα1，Rtα2，Rtα3，...)； 從而確定匹配點對 {Δndis1，Δndis2，Δndis3，...}＝|(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3...)-(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3...)| {Δnα1，Δnα2，Δnα3，...}＝|(Rtα1，Rtα2，Rtα3...)-(Rmα1，Rmα2，Rmα3...)| 當{Δndis，Δnα}小于匹配點對門限值{Ndis，Nα}時，認為當前匹配點對可選擇用于計算長度與方向矯正參數(shù)； 其中，將待測指紋矯正參考點為Rm，坐標為(XRm·YRm)，模板指紋矯正參考點為Rt(XRt，YRt)。
所述確定模塊包括 填充單元，用于初步矯正參數(shù)全局填充，將分離的針對具體點的矯正參數(shù)向整幅指紋采集圖進行擴展； 濾波單元，用于通過二維空域濾波，對擴充后的矯正參數(shù)進行濾波，減少偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失對矯正參數(shù)的影響，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局。
所述彈性形變矯正模塊包括 長度彈性形變矯正單元，用于長度彈性形變矯正； 特征點方向彈性形變矯正單元，用于特征點方向彈性形變矯正。
本發(fā)明的技術效果在于 通過二維空域濾波器，對矯正參數(shù)進行濾波處理，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局，同時避免干擾信息對矯正的影響。
通過一種簡單的對計算資源需求不大的方法，對指紋彈性形變進行矯正，而且此方法能在嵌入式處理系統(tǒng)中、專用集成電路設計方式下使用。



圖1為現(xiàn)有技術中指紋識別系統(tǒng)框圖； 圖2為具有彈性形變處理的指紋識別流程框圖； 圖3為本發(fā)明指紋彈性形變矯正的指紋特征數(shù)據(jù)圖； 圖4為本發(fā)明指紋彈性形變矯正的處理流程圖； 圖5為本發(fā)明指紋彈性形變矯正的處理流程中指紋圖像分塊圖； 圖6為本發(fā)明中中心模板圖像； 圖7為本發(fā)明中待測指紋圖像； 圖8為本發(fā)明中彈性形變矯正參考點確定圖； 圖9為本發(fā)明中彈性形變矯正參數(shù)確定圖。

具體實施例方式 本指紋彈性形變矯正方法，通過處理三維指紋曲面在二維平面上的投影圖像信息，得到彈性形變矯正參數(shù)，通過彈性形變矯正參數(shù)矯正待測指紋的特征信息，減少因指紋彈性形變影響而導致特征點信息(特征點方向、特征點坐標)的誤差，從而提高指紋識別的準確率。本方法實現(xiàn)方式簡單，利于資源受限環(huán)境中的使用，如嵌入式處理、集成電路設計領域。
指紋彈性形變矯正是自動指紋識別處理過程中的一個中間過程，其在指紋識別過程中的位置如圖2所示。在通常的鋼性形變處理(指紋旋轉、平移)后，插入彈性形變處理過程。
在彈性形變處理時，可利用的指紋特征數(shù)據(jù)如圖3所示，包括特征點方向(α)、特征點坐標(x，y)。
指紋彈性形變矯正的處理流程如圖4所示，其流程說明如下 步驟S01，指紋圖像分塊，按模板圖像大小，對指紋圖像進行分塊，如圖5。
步驟S02，指紋圖像中心點確定，選擇中心模板圖像與待測指紋圖像(已經(jīng)過旋轉、平移)的中心點，如圖6、圖7中的Ct與Cm點。
步驟S03，搜索模板匹配三角形頂點，在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形頂點范圍”為限制條件，搜索與Ct點距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點(Tt1)。
(1)“搜索模板匹配三角形頂點范圍”，是一個可調(diào)節(jié)參數(shù)，由指紋采集儀器的分辨率等因素具體確定，在本發(fā)明的實例中，設定10×10的指紋圖像塊區(qū)域為“搜索模板匹配三角形頂點范圍”，見圖6。
(2)搜索與Ct點距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點(Tt1)，具體方式為，以順時針方向(虛線示例方向，見圖6)，在“搜索模板匹配三角形頂點范圍”中依次從塊0到塊99依次搜尋細節(jié)特征點，在本發(fā)明的實例中，以上述方式搜索到第22指紋圖像塊時，可確定模板匹配三角形頂點(Tt1)。
步驟S04，搜索模板匹配三角形基點，在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形基點范圍”為限制條件，搜尋與Tt1點距離最近的特征點作為模板匹配三角形的基點(Tt2，Tt3)。
(1)在本發(fā)明的實例中，“搜索模板匹配三角形基點范圍”，設定為5x5。
(2)搜索與Tt1點距離最近的兩個特征點作為模板匹配三角形基點，具體方式為，以順時針方向，在“搜索模板匹配三角形基點范圍”中依次搜索從塊0到塊24依次搜索，可確定模板匹配三角形基點(Tt2，Tt3)。
步驟S05，搜索待測指紋匹配三角形頂點，搜索待測指紋匹配三角形頂點過程與上述S03步驟的方法相同，可搜索到待測指紋匹配三角形頂點(Tm1點)。
步驟S06，搜索待測指紋匹配三角形基點，搜索待測指紋匹配三角形基點過程與上述S04步驟的方法相同，可搜索到待測指紋匹配三角形頂點(Tm2，Tm3點)。
按本發(fā)明，可發(fā)現(xiàn)“模板指紋匹配三角形”(Tt1，Tt2，Tt3)與“待測指紋匹配三角形”(Tm1，Tm2，Tm3)最終不能匹配，最后能成功匹配的為“模板指紋匹配三角形”(由頂點Tt1，基點Tt2，Tt3構成)與“待測指紋匹配三角形”(由頂點Tm2，基點Tm3，Tm4構成)。
步驟S07，匹配三角形匹配計算，包括計算三邊長累計誤差和三角形三點的特征點方向累計誤差。
步驟S0701，計算邊長(例如Tt1與Tt2構成的邊長計算式) 其中(XTt1，YTt1)，(XTt2，YTt2)為匹配三角形Tt1，Tt2點坐標步驟S0702，計算三邊長度累計誤差 Δmdis＝|DISTt1_Tt2-DISTm1_Tm2|+|DISTt1_Tt3-DISTm1_Tm3| +|DISTt3_Tt2-DISTm3_Tm2| 步驟S0703，計算三角形三點的特征點方向累計誤差 Δmα＝|αTt1-αTm1|+|αTt2-αTm2|+|αTt3-αTm3| 步驟S08，確定兩匹配三角形是否匹配。
如果{Δmdis，Δmα}皆小于對應匹配門限值{Mdis，Mα}則匹配三角形匹配通過。
反之依次通過S0801、S0802、S0803、S0804、S0805步驟，重新選擇可匹配的待測匹配三角形與模板匹配三角形的頂點、基點。
步驟S0801.在搜索待測匹配三角形基點范圍內(nèi)(該范圍與S04步驟相同)，重新選擇待測匹配三角形基點。
步驟S0802.在搜索待測匹配三角形頂點范圍內(nèi)，重新選擇待測指紋匹配三角形頂點。
步驟S0803.在搜索模板匹配三角形基點范圍內(nèi)，重新選模板指紋匹配三角形基點。
步驟S0804.在搜索模板匹配三角形頂點范圍內(nèi)，重新選擇搜索模板匹配三角形頂點。
步驟S0805.重復匹配三角形匹配計算，直到獲取匹配三角形，如無法取得匹配三角形則跳出處理過程，證明待測指紋圖與模板指紋圖存在很大的差異性。
步驟S09，彈性形變矯正參考點確定，以兩模板與待測匹配三角形的垂心(即待測指紋矯正參考點)，作為彈性形變矯正參考點，如圖8所示。
步驟S10，初步彈性形變矯正參數(shù)確定，將待測指紋矯正參考點記為Rm，坐標為(XRm，YRm)，模板指紋矯正參考點記為Rt(XRt，YRt)，初步彈性形變矯正參數(shù)計算步驟如下 S101，確定用于矯正參數(shù)確定的匹配點對。
S1011，分別計算模板、待測指紋中矯正參考點與所有特征點的距離。
得到待測指紋矯正參考點與待測指紋中所有特征點距離數(shù)組 (Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3，...) 得到模板指紋矯正參考點與模板指紋中所有特征點距離數(shù)組 (Rtdis2，Rtdis2，Rtdis3，...) S1012，分別計算模板、待測指紋中矯正參考點與所有特征點連線與坐標軸的夾角Rα。
得到待測指紋中矯正參考點與所有特征點連線與坐標軸的夾角數(shù)組 (Rmα1，Rmα2，Rmα3，...) 得到模板指紋中矯正參考點與所有特征點連線與坐標軸的夾角數(shù)組 (Rtα1，Rtα2，Rtα3，...) S1013，確定匹配點對。
{Δndis1，Δndis2，Δndis3，...}＝|(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3...)-(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3...)| {Δnα1，Δnα2，Δnα3，...}＝|(Rtα1，Rtα2，Rtα3...)-(Rmα1，Rmα2，Rmα3...)| 當{Δndis，Δnα}小于匹配點對門限值{Ndis，Nα}時，認為當前匹配點對可選擇用于計算長度與方向的矯正參數(shù)。
步驟S102，確定初步長度矯正參數(shù)。對于有效匹配點對，根據(jù)以下公式確定初步長度矯正參數(shù)。
Ydis＝Rtdis/Rmdis 步驟S103，確定初步特征點方向矯正參數(shù)。對于有效匹配點對，根據(jù)以下公式確定初步特征點方向矯正參數(shù)。
Yα＝Rtα/Rmα S11，最終確定彈性形變矯正參數(shù)，由于在圖像采集過程，圖像增強、細節(jié)提取等前置處理過程可能產(chǎn)生偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失等情況，在彈性形變矯正處理中，將對彈性形變矯正參數(shù)精度造成的一定程度影響，因而在此引入二維空域濾波，進一步提高彈性形變矯正參數(shù)的精確度，同時也表現(xiàn)出了指紋圖在不同區(qū)域的彈性形變量。圖9為示例，其處理經(jīng)過以下步驟。
S1101，初步矯正參數(shù)全局填充，將分離的針對具體點的矯正參數(shù)向整幅指紋采集圖進行擴展。
S1102，通過二維空域濾波，對擴充后的矯正參數(shù)進行濾波，減少偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失對矯正參數(shù)的影響，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局。
S12，彈性形變矯正，使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。
S1201，長度彈性形變矯正，其中New_Rmdis為矯正后的長度值。
New_Rmdis＝Rmdis×New_NYdis S1202，特征點方向彈性形變矯正，其中New_Rα為矯正后的方向值。
New_Rα＝Rα×New_Nα 根據(jù)以上所述的指紋彈性形變矯正方法，對圖6(指紋模版)、圖7(待測指紋)進行處理，得到如下結果 指紋匹配時，特征點遺漏減少 6％ 匹配點對增加 8％ 匹配度增加 11％ 對擁有1000枚指紋的數(shù)據(jù)庫在同樣的匹配方式下 誤識率降低 0.03％ 拒識率降低 0.2％ 另外，本發(fā)明根據(jù)上述方法，還提出了一種指紋彈性形變矯正裝置，用于自動指紋識別處理，包括 分塊模塊，用于對指紋圖像按模板圖像大小進行分塊； 指紋圖像中心點確定模塊，用于選擇模板圖像與已經(jīng)過旋轉、平移的待測指紋圖像的中心點Ct與Cm點； 搜索模塊，用于在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形頂點范圍”為限制條件，搜尋與中心點Ct距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點Tt1；以“搜索模板匹配三角形基點范圍”為限制條件，搜尋與Tt1點距離最近的特征點作為模板匹配三角形的基點Tt2、Tt3；以及用于搜索待測指紋匹配三角形頂點、基點； 計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長{DISTt1_Tt2，DISTt1_Tt3，DISTt3_Tt2}，{DISTm2_Tm2，DISTm1_Tm3，DISTm3_Tm2}、邊長累計誤差Δmdis及三角形三點的特征點方向累計誤差Δmα； 判斷模塊，用于確定兩匹配三角形是否匹配如果{Δmdis，Δmα}皆小于對應匹配門限值{Mdis，Mα}，則匹配三角形匹配通過；如果無法取得匹配三角形則跳出處理過程，證明待測指紋圖與模板指紋圖存在很大的差異性； 確定模塊，用于將已匹配三角形的垂心Rm，作為彈性形變矯正參考點；以確定初步彈性形變矯正參數(shù)和彈性形變矯正參數(shù)； 彈性形變矯正模塊，用于使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。
所述計算模塊包括 兩組匹配三角三邊長計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長 其中(XTt1，YTt1)，(XTt2，YTt2)為匹配三角形Tt1，Tt2點坐標；兩組匹配三角三邊長度累計誤差計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長度累計誤差 Δmdis＝ |DISTt1_Tt2-DISTm1_Tm2|+|DISTt1_Tt3-DISTm1_Tm3|+|DISTt3_Tt2-DISTm3_Tm2| 三角形三點的特征點方向累計誤差計算模塊，用于計算三角形三點的特征點方向累計誤差 Δmα＝|αTt1-αTm1|+|αTt2-αTm2|+|αTt3-αTm3| 所述確定模塊包括匹配點對確定模塊，用于確定矯正參數(shù)確定的匹配點對，并確定初步長度矯正參數(shù)和初步特征點方向矯正參數(shù)。
所述匹配點對確定模塊包括 計算單元，用于計算矯正參考點與特征點距離，以得到待測指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組和模板指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組。
以及，用于計算矯正參考點與特征點連線與坐標軸的夾角Rα，以得到待測指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組和模板指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組，從而確定匹配點對。
當{Δndis，Δnα}小于匹配點對門限值{Ndis，Nα}時，認為當前匹配點對可選擇用于計算長度與方向矯正參數(shù)； 其中，將待測指紋矯正參考點為Rm，坐標為{XRm，YRm}，模板指紋矯正參考點為Rt{XRt，YRt}。
所述確定模塊包括 填充單元，用于初步矯正參數(shù)全局填充，將分離的針對具體點的矯正參數(shù)向整幅指紋采集圖進行擴展； 濾波單元，用于通過二維空域濾波，對擴充后的矯正參數(shù)進行濾波，減少偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失對矯正參數(shù)的影響，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局。
所述彈性形變矯正模塊包括 長度彈性形變矯正單元，用于長度彈性形變矯正； 特征點方向彈性形變矯正單元，用于特征點方向彈性形變矯正。
權利要求
1.一種指紋彈性形變矯正方法，用于自動指紋識別處理，其特征在于，包括如下步驟
步驟S01，按模板圖像大小，對指紋圖像進行分塊；
步驟S02，選擇模板圖像與已經(jīng)過旋轉、平移的待測指紋圖像的中心點Ct與Cm點；
步驟S03，在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形頂點范圍”為限制條件，搜尋與中心點Ct距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點Tt1；
步驟S04，在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形基點范圍”為限制條件，搜尋與Tt1點距離最近的特征點作為模板匹配三角形的基點Tt12、Tt3；
步驟S05，搜索待測指紋匹配三角形頂點Tm1，搜索待測指紋匹配三角形頂點過程與上述S03步驟相同；
步驟S06，搜索待測指紋匹配三角形基點Tm2，Tm3，搜索待測指紋匹配三角形基點過程與上述S04步驟相同；
步驟S07，計算兩組匹配三角三邊長{DISTt1_Tt2，DISTt1_Tt3，DISTt3_Tt2}，{DISTm1_Tm2，DISTm1_Tm3，DISTm3_Tm2}、邊長累計誤差Δmdis及三角形三點的特征點方向累計誤差Δma；
步驟S08，確定兩匹配三角形是否匹配
如果{Δmdis，Δma}皆小于對應匹配門限值{Mdis，Ma}，則匹配三角形匹配通過；
如果無法取得匹配三角形則跳出處理過程，證明待測指紋圖與模板指紋圖存在很大的差異性；
步驟S09，已匹配三角形的垂心Rm，作為彈性形變矯正參考點；
步驟S10，確定初步彈性形變矯正參數(shù)；
步驟S11，確定彈性形變矯正參數(shù)；
步驟S12，彈性形變矯正，使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。
2.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S07包括
步驟S0701，計算兩組匹配三角三邊長度
其中(XTt1，YTt1)，(XTt2，YTt2)為匹配三角形Tt1，Tt2點坐標；
步驟S0702，計算兩組匹配三角三邊長度累計誤差
Δmdis＝
|DISTt1_Tt2-DISTm1_Tm2|-|DISTt1_Tt3-DISTm1_Tm3|-|DISTt3_Tt2-DISTm3-Tm2|
步驟S0703，計算三角形三點的特征點方向累計誤差
Δma＝|aTt1-aTm1|-|aTt2-aTm2|+|aTt3-aTm3|
3.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S08還包括重復步驟S07直到獲取匹配三角形。
4.如權利要求1或3所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S08還包括
步驟S0801，在待測匹配三角形基點范圍內(nèi)，重新選擇待測匹配三角形基點；
步驟S0802.在待測匹配三角形頂點范圍內(nèi)，重新選擇待測匹配三角形頂點；
步驟S0803.在模板匹配三角形基點范圍內(nèi)，重新選擇模板匹配三角形基點；
步驟S0804.在模板匹配三角形頂點范圍內(nèi)，重新選擇模板匹配三角形頂點。
5.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S10包括
步驟S101，確定用于矯正參數(shù)確定的匹配點對；
步驟S102，確定初步長度矯正參數(shù)；
步驟S103，確定初步特征點方向矯正參數(shù)。
6.如權利要求5所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S101包括
步驟S1011，計算矯正參考點與特征點距離，得到待測指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組和模板指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組
(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3，...)、(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3，...)；
步驟S1012，計算矯正參考點與特征點連線與坐標軸的夾角Rα，得到待測指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組和模板指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組
(Rma1，Rma2，Rma3，...)、(Rta1，Rta2，Rta3，...)；
步驟S1013，確定匹配點對
{Δndis1，Δndis2，Δndis3，...}＝|(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3...)-(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3...)|
{Δna1，Δna2，Δna3，...}＝|(Rta1，Rta2，Rta3...)-(Rma1，Rma2，Rma3...)|
當{Δndis，Δna}小于匹配點對門限值{Ndis，Na}時，認為當前匹配點對可選擇用于計算長度與方向矯正參數(shù)；
其中，將待測指紋矯正參考點為Rm，坐標為(XRm，YRm)，模板指紋矯正參考點為Rt(XRt，YRt)。
7.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S102包括對于有效匹配點對，根據(jù)以下公式確定初步長度矯正參數(shù)
Ydis＝Rtdis/Rmdis。
8.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S103包括對于有效匹配點對，根據(jù)以下公式確定初步特征點方向矯正參數(shù)
Ya＝Rta/Rma。
9.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S11包括如下步驟
S1101，初步矯正參數(shù)領域填充，將分離的針對具體點的矯正參數(shù)向整幅指紋采集圖進行擴展；
S1102，通過二維空域濾波，對擴充后的矯正參數(shù)進行濾波，減少偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失對矯正參數(shù)的影響，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局。
10.如權利要求1所述的指紋彈性形變矯正方法，其特征在于，所述步驟S12包括
步驟S1201，長度彈性形變矯正，其中New_Rmdis為矯正后的長度值
New_Rmdis＝Rmdis×New_NYdis
步驟S1202，特征點方向彈性形變矯正，其中New_Ra為矯正后的方向值
New_Ra＝Ra×New_NYa。
11.一種指紋彈性形變矯正裝置，用于自動指紋識別處理，其特征在于，包括
分塊模塊，用于對指紋圖像按模板圖像大小進行分塊；
指紋圖像中心點確定模塊，用于選擇模板圖像與已經(jīng)過旋轉、平移的待測指紋圖像的中心點Ct與Cm點；
搜索模塊，用于在模板指紋特征值中，以“搜索模板匹配三角形頂點范圍”為限制條件，搜尋與中心點Ct距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點Tt1；以“搜索模板匹配三角形基點范圍”為限制條件，搜尋與Tt1點距離最近的特征點作為模板匹配三角形的基點Tt2、Tt3；以及用于搜索待測指紋匹配三角形頂點、基點；
計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長{DISTt1_Tt2，DISTt1_Tt3，DISTt3_Tt2}，{DISTm1_Tm2，DISTm1_Tm3，DISTm3_Tm2 }、邊長累計誤差Δmdis及三角形三點的特征點方向累計誤差Δma；
判斷模塊，用于確定兩匹配三角形是否匹配如果{Δmdis，Δma}皆小于對應匹配門限值{Mdis，Ma}，則匹配三角形匹配通過；如果無法取得匹配三角形則跳出處理過程，證明待測指紋圖與模板指紋圖存在很大的差異性；
確定模塊，用于將已匹配三角形的垂心Rm，作為彈性形變矯正參考點；以確定初步彈性形變矯正參數(shù)和彈性形變矯正參數(shù)；
彈性形變矯正模塊，用于使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。
12.如權利要求11所述的指紋彈性形變矯正裝置，其特征在于，所述計算模塊包括
兩組匹配三角三邊長計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長
其中(XTt1，YTt1)，(XTt2，YTt2)為匹配三角形Tt1，Tt2點坐標；
兩組匹配三角三邊長度累計誤差計算模塊，用于計算兩組匹配三角三邊長度累計誤差
Δmdis＝
|DISTt1_Tt2-DISTm1_Tm2|-|DISTt1_Tt3-DISTm1_Tm3|-|DISTt3_Tt2-DISTm3_Tm2|
三角形三點的特征點方向累計誤差計算模塊，用于計算三角形三點的特征點方向累計誤差
Δma＝|aTt1-aTm1|-|aTt2-aTm2|+|aTt3-aTm3|
13.如權利要求11所述的指紋彈性形變矯正裝置，其特征在于，所述確定模塊包括匹配點對確定模塊，用于確定矯正參數(shù)確定的匹配點對，并確定初步長度矯正參數(shù)和初步特征點方向矯正參數(shù)。
14.如權利要求13所述的指紋彈性形變矯正裝置，其特征在于，所述匹配點對確定模塊包括
計算單元，用于計算矯正參考點與特征點距離，以得到待測指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組和模板指紋矯正參考點與特征點距離數(shù)組。
(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3，...)、(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3，...)；
以及，用于計算矯正參考點與特征點連線與坐標軸的夾角Rα，以得到待測指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組和模板指紋矯正參考點與坐標軸的夾角數(shù)組
(Rma1，Rma2，Rma3，...)、(Rta1，Rta2，Rta3，...)；
從而確定匹配點對
{Δndis1，Δndis2，Δndis3，...}＝|(Rtdis1，Rtdis2，Rtdis3...)-(Rmdis1，Rmdis2，Rmdis3...)|
{Δna1，Δna2，Δna3，...}＝|(Rta1，Rta2，Rta3...)-(Rma1，Rma2，Rma3...)|
當{Δndis，Δna}小于匹配點對門限值{Ndis，Na}時，認為當前匹配點對可選擇用于計算長度與方向矯正參數(shù)；
其中，將待測指紋矯正參考點為Rm，坐標為(XRm，YRm)，模板指紋矯正參考點為Rt(XRt，YRt)。
15.如權利要求11所述的指紋彈性形變矯正裝置，其特征在于，所述確定模塊包括
填充單元，用于初步矯正參數(shù)全局填充，將分離的針對具體點的矯正參數(shù)向整幅指紋采集圖進行擴展；
濾波單元，用于通過二維空域濾波，對擴充后的矯正參數(shù)進行濾波，減少偽細節(jié)特征點、細節(jié)特征點損失對矯正參數(shù)的影響，將局部矯正參數(shù)擴展到指紋圖全局。
16.如權利要求11所述的指紋彈性形變矯正裝置，其特征在于，所述彈性形變矯正模塊包括
長度彈性形變矯正單元，用于長度彈性形變矯正；
特征點方向彈性形變矯正單元，用于特征點方向彈性形變矯正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種指紋彈性形變矯正的方法及裝置，包括對指紋圖像進行分塊；選擇中心模板圖像與待測指紋圖像的中心點；搜尋與中心點距離最近的特征點作為模板匹配三角形頂點、基點；及待測指紋匹配三角形頂點、基點，確定兩匹配三角形是否匹配以匹配三角形的垂心，作為彈性形變矯正參考點；確定初步彈性形變矯正參數(shù)；確定彈性形變矯正參數(shù)；彈性形變矯正，使用通過二維空域濾波的矯正參數(shù)，對待測指紋特征數(shù)據(jù)進行矯正。利用指紋的待測樣本與指紋模板的數(shù)值化信息差異，得到指紋彈性形變矯正參數(shù)，根據(jù)矯正參數(shù)矯正待測樣本的彈性形變，從而提高指紋匹配的準確率，減少指紋匹配的誤識率和拒識率。
文檔編號G06K9/00GK101122950SQ20071012134
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權日2007年9月4日
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