專利名稱：一種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物特征識(shí)別領(lǐng)域，尤其是一種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法。
背景技術(shù)：
生物特征識(shí)別技術(shù)是指利用人體生物特征進(jìn)行身份認(rèn)證的一種技術(shù)。生物識(shí)別系 統(tǒng)是對(duì)生物特征進(jìn)行取樣，通過(guò)提取特征的算法將取樣出的生物特征轉(zhuǎn)化成數(shù)字特征，并 進(jìn)一步將這些特征組合而成的特征模板，存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。在識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，識(shí)別 系統(tǒng)獲取現(xiàn)場(chǎng)生物特征，轉(zhuǎn)換為數(shù)字特征并與數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的特征模板進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出 二者之間的相似度，以確定是否匹配，從而決定接受或拒絕該人。指紋是生物特征的一種，具有唯一、再生、不可抵賴、方便提取、易于辨識(shí)等特點(diǎn)。 目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物特征識(shí)別技術(shù)中最成熟的技術(shù)，已被全球大部分國(guó)家政府接受與 認(rèn)可，已廣泛地應(yīng)用到政府、軍隊(duì)、銀行、社會(huì)福利保障、電子商務(wù)和安全防衛(wèi)等領(lǐng)域。指紋識(shí)別技術(shù)主要包括指紋圖像采集、指紋圖像預(yù)處理及圖像增強(qiáng)、指紋特征提 取、指紋特征比對(duì)和搜索等。在指紋識(shí)別系統(tǒng)工作中一般均需要使用到1:N搜索，對(duì)于N很 大的系統(tǒng)，搜索時(shí)間占整個(gè)指紋識(shí)別工作時(shí)間的絕大部分。所以指紋搜索的速度、性能在很 大程度上決定了整個(gè)指紋識(shí)別系統(tǒng)的速度，性能，占用很重要的地位。判定2個(gè)指紋特征是否為同一指紋產(chǎn)生，需要進(jìn)行指紋特征比對(duì)，即精確計(jì)算2個(gè) 指紋特征的相似度，如果相似度大于某個(gè)閾值，則可判定2個(gè)特征為同一手指產(chǎn)生，即比對(duì) 通過(guò)。指紋特征包含了較多的信息，指紋特征比對(duì)需要較大的計(jì)算量，占用較多的時(shí)間。在 應(yīng)用中，需要在N個(gè)待搜索指紋特征{B[1]，B[2]，B[3]...B[N]}中尋找是否有和指紋特征 A比對(duì)通過(guò)的指紋特征。如果將A和{Β[1]，Β[2]，Β[3]···Β[Ν]}，一一進(jìn)行指紋比對(duì)，則需 要時(shí)間為N*time(time為2個(gè)指紋特征比對(duì)的平均時(shí)間)。這樣在N很大時(shí)候，需要的時(shí) 間會(huì)很長(zhǎng)，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性下降，從而無(wú)法在產(chǎn)品中得到應(yīng)用。所以提出了指紋快速搜索算法，即通過(guò)快速計(jì)算，在N個(gè)待搜索特征中找到k個(gè)最
相似的指紋特征IC[1]，C[2]......C[k]}，需要時(shí)間一般< (N^time)/IO0這樣只要將A和
k個(gè)指紋特征{C[l], C[2]......C[k]} 一一做指紋比對(duì)，即可找到是否有指紋特性和指紋
特征A比對(duì)通過(guò)。例如專利02110873.0《指紋識(shí)別方法與系統(tǒng)》中提到了在模糊匹配階 段，使用簡(jiǎn)約數(shù)據(jù)鏈表計(jì)算相似度，并取出相似度最高的若干個(gè)特征，進(jìn)入精確比對(duì)階段。 專利200810207425. 4《快速指紋搜索方法及快速指紋搜索系統(tǒng)》中提到了一種快速指紋搜 索方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要解決上述技術(shù)存在的不足，而提供一種指紋奇異點(diǎn)快速搜索 方法，可以極大加快包含奇異點(diǎn)信息的指紋特征搜索速度。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，步驟如 下
(1)、判斷指紋特征A是否有三角點(diǎn)，如果有三角點(diǎn)，進(jìn)行三角點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn) 入步驟⑵；O)、判斷指紋特征A是否有中心點(diǎn)，如果有中心點(diǎn)，進(jìn)行中心點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn) 入步驟⑶；(3)、按照普通快速搜索方法搜索；0)、如果搜索成功返回成功，否則返回搜索失??；(5)、搜索流程結(jié)束。本發(fā)明中，所述的三角點(diǎn)快速搜索步驟如下(1. 1)以指紋特征A的三角點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有 的特征點(diǎn)信息集合{ΑΧ
，AX[1]. . . AX[o]}，共ο個(gè)特征點(diǎn)，如果指紋特征A有2個(gè)三角 點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(1. 2) j = 0 ；(1. 3)如果j < N，進(jìn)入下一步驟(1. 4)，否則進(jìn)入步驟(1. 7)；(1.4)選取指紋特征Bj，判斷特征Bj是否有三角點(diǎn)，如果特征Bj沒(méi)有三角點(diǎn)，則 記錄相似度得分Sj = 0，j = j+1，進(jìn)入步驟(1. 3)；(1. 5)以指紋特征Bj的三角點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有 的特征點(diǎn)信息集合{BX
,BX[1].. · BX[pj]}，共pj個(gè)特征點(diǎn)，如果Bj有2個(gè)三角點(diǎn)，統(tǒng)計(jì) 2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(1. 6)快速計(jì)算A、Bj選擇的特征點(diǎn)集合之間的相似度，即比對(duì)ο個(gè)和pj個(gè)特征 點(diǎn)之間的相似度，記錄到得分Sj中，j = j+1，進(jìn)入步驟(1. 3)；(1. 7)尋找相似度得分Sj最大的Bj，記錄為Bz ；(1.8)比對(duì)A、Bz，如比對(duì)成功，則返回搜索成功，搜索流程結(jié)束，否則三角點(diǎn)搜索 失敗，進(jìn)入步驟O)。本發(fā)明中，中心點(diǎn)快速搜索步驟如下(2. 1)以指紋特征A的中心點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有 的特征點(diǎn)信息集合{AXW]，AX[l]...AX[o2]}，共o2個(gè)特征點(diǎn)，如果指紋特征A有2個(gè)中心 點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(2. 2) j = 0 ；(2. 3)如果j < N,進(jìn)入下一步驟(2. 4)，否則進(jìn)入步驟(2. 7)；(2.4)選取特征Bj，判斷特征Bj是否有中心點(diǎn)，如果特征Bj沒(méi)有中心點(diǎn)，則記錄 相似度得分Sj = 0，j = j+1，進(jìn)入步驟(2. 3)；(2. 5)以特征Bj的中心點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有的特 征點(diǎn)信息集合{BX
,BX[1].. · BX[p2j]}，共p2j個(gè)特征點(diǎn)，如果Bj有2個(gè)中心點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2 個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(2. 6)快速計(jì)算A、Bj選擇的特征點(diǎn)集合之間的相似度，即比對(duì)o2個(gè)和p2j個(gè)特 征點(diǎn)之間的相似度，記錄到得分Sj中，j = j+1，進(jìn)入步驟(2. 3)；(2. 7)尋找相似度得分Sj最大的Bj，記錄為Bz ；(2.8)比對(duì)A、Bz，如比對(duì)成功，則返回搜索成功，搜索流程結(jié)束，否則中心點(diǎn)搜索 失敗，進(jìn)入步驟(3)。
本發(fā)明有益的效果是使用同類型奇異點(diǎn)周圍的指紋特征信息來(lái)計(jì)算2個(gè)指紋特 征相似度，以達(dá)到能夠快速計(jì)算相似度的效果。


圖1為本發(fā)明的叉點(diǎn)示意圖2為本發(fā)明的端點(diǎn)示意圖3為本發(fā)明的中心點(diǎn)示意圖4為本發(fā)明的三角點(diǎn)示意圖5為本發(fā)明中原始圖像A變?yōu)榫哂刑卣鰽的細(xì)化圖像A的示意圖
圖6為本發(fā)明中原始圖像B變?yōu)榫哂刑卣鰾的細(xì)化圖像B的示意圖
圖7為本發(fā)明中奇異點(diǎn)搜索總流程圖8為本發(fā)明中三角點(diǎn)搜索流程示意圖9為本發(fā)明中中心點(diǎn)搜索流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所述的這種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，包括原始圖像的圖像處理、細(xì)化的 脊線圖、指紋特征提取和指紋特征的比對(duì)，本發(fā)明中，指紋特征提取，包括細(xì)節(jié)點(diǎn)、中心點(diǎn)的 指紋特征提取，指紋比對(duì)流程尋找基準(zhǔn)點(diǎn)、特征旋轉(zhuǎn)對(duì)齊、計(jì)算綜合相似度的方法；所采 用的方法見(jiàn)本公司申請(qǐng)的專利200610065297. 5 ；奇異點(diǎn)附近細(xì)節(jié)點(diǎn)的比對(duì)已知1個(gè)指紋特征A，1個(gè)待比對(duì)指紋特征B，比對(duì)指紋 特征A和B，確定A、B是否為同一指紋產(chǎn)生。1 =N搜索-已知1個(gè)指紋特征A，N個(gè)待搜索指紋特征{B [1]，B [2]......B [N]}，
在N個(gè)待搜索指紋特征中尋找出是否有1個(gè)和指紋特征A來(lái)源于同一指紋的指紋特征。奇異點(diǎn)快速搜索原理奇異點(diǎn)快速搜索基于下列簡(jiǎn)單事實(shí)如果指紋特征A中含有某類奇異點(diǎn)a、指紋特征B中含有同類奇異點(diǎn)b，如果指紋 特征A、B是同一枚指紋產(chǎn)生，則奇異點(diǎn)a必然和奇異點(diǎn)b對(duì)應(yīng)，即奇異點(diǎn)a附近的特征信息 和奇異點(diǎn)b附近的特征信息相似度很高。根據(jù)此原理，如果指紋特征A中含有某類奇異點(diǎn)a、指紋特征B中含有同類奇異點(diǎn) b，而奇異點(diǎn)a和奇異點(diǎn)b相似度很低，則指紋特征A和指紋特征B是同一枚指紋的可能性 必然很低。這樣我們僅選取奇異點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)的特征信息進(jìn)行快速相似度計(jì)算。這樣由 于減少了計(jì)算的特性信息量，減少了大量的計(jì)算量，從而提高了搜索的運(yùn)算速度。這種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，步驟如下(1)、判斷指紋特征A是否有三角點(diǎn)，如果有三角點(diǎn)，進(jìn)行三角點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn) 入步驟⑵；O)、判斷指紋特征A是否有中心點(diǎn)，如果有中心點(diǎn)，進(jìn)行中心點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn) 入步驟⑶；
(3)、按照普通快速搜索方法搜索；(4)、如果搜索成功返回成功，否則返回搜索失敗；(5)、搜索流程結(jié)束。本發(fā)明中，所述的三角點(diǎn)快速搜索步驟如下(1. 1)以指紋特征A的三角點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有 的特征點(diǎn)信息集合{ΑΧ
，AX[1]. . . AX[o]}，共ο個(gè)特征點(diǎn)，如果指紋特征A有2個(gè)三角 點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(1. 2) j = 0 ；(1. 3)如果j < N，進(jìn)入下一步驟(1. 4)，否則進(jìn)入步驟(1. 7)；(1.4)選取指紋特征Bj，判斷特征Bj是否有三角點(diǎn)，如果特征Bj沒(méi)有三角點(diǎn)，則 記錄相似度得分Sj = 0，j = j+1，進(jìn)入步驟(1. 3)；(1. 5)以指紋特征Bj的三角點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有 的特征點(diǎn)信息集合{BX
,BX[1].. · BX[pj]}，共pj個(gè)特征點(diǎn)，如果Bj有2個(gè)三角點(diǎn)，統(tǒng)計(jì) 2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(1. 6)快速計(jì)算A、Bj選擇的特征點(diǎn)集合之間的相似度，即比對(duì)ο個(gè)和pj個(gè)特征 點(diǎn)之間的相似度，記錄到得分Sj中，j = j+1，進(jìn)入步驟(1. 3)；(1. 7)尋找相似度得分Sj最大的Bj，記錄為Bz ；(1.8)比對(duì)A、Bz，如比對(duì)成功，則返回搜索成功，搜索流程結(jié)束，否則三角點(diǎn)搜索 失敗，進(jìn)入步驟O)。本發(fā)明中，中心點(diǎn)快速搜索步驟如下(2. 1)以指紋特征A的中心點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有 的特征點(diǎn)信息集合{AXW]，AX[l]...AX[o2]}，共o2個(gè)特征點(diǎn)，如果指紋特征A有2個(gè)中心 點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(2. 2) j = 0 ；(2. 3)如果j < N,進(jìn)入下一步驟(2. 4)，否則進(jìn)入步驟(2. 7)；(2.4)選取特征Bj，判斷特征Bj是否有中心點(diǎn)，如果特征Bj沒(méi)有中心點(diǎn)，則記錄 相似度得分Sj = 0，j = j+1，進(jìn)入步驟(2. 3)；(2. 5)以特征Bj的中心點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有的特 征點(diǎn)信息集合{BX
,BX[1].. · BX[p2j]}，共p2j個(gè)特征點(diǎn)，如果Bj有2個(gè)中心點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2 個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(2. 6)快速計(jì)算A、Bj選擇的特征點(diǎn)集合之間的相似度，即比對(duì)o2個(gè)和p2j個(gè)特 征點(diǎn)之間的相似度，記錄到得分Sj中，j = j+1，進(jìn)入步驟(2. 3)；(2. 7)尋找相似度得分Sj最大的Bj，記錄為Bz ；(2.8)比對(duì)A、Bz，如比對(duì)成功，則返回搜索成功，搜索流程結(jié)束，否則中心點(diǎn)搜索 失敗，進(jìn)入步驟(3)。名詞解釋1、指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)指指紋脊線的端點(diǎn)和叉點(diǎn)，叉點(diǎn)如附圖1所示，端點(diǎn)如 附圖2所示；2、指紋奇異點(diǎn)指紋奇異點(diǎn)是指紋中非常重要的特征，指紋奇異點(diǎn)分2種中心點(diǎn)，三角點(diǎn)；中心點(diǎn)如附圖3所示，指紋最內(nèi)層脊線的頂點(diǎn)，它描述了指紋的整體特征。三角 點(diǎn)如附圖4所示，即有3組脊線通過(guò)的點(diǎn)。 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，其特征在于步驟如下(1)、判斷指紋特征A是否有三角點(diǎn)，如果有三角點(diǎn)，進(jìn)行三角點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn)入步 驟⑵；O)、判斷指紋特征A是否有中心點(diǎn)，如果有中心點(diǎn)，進(jìn)行中心點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn)入步 驟⑶；(3)、按照普通快速搜索方法搜索；G)、如果搜索成功返回成功，否則返回搜索失?。?5)、搜索流程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，其特征在于三角點(diǎn)快速搜索步 驟如下(1. 1)以指紋特征A的三角點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有的特 征點(diǎn)信息集合{ΑΧ
，AX[1]. . . AX[o]}，共ο個(gè)特征點(diǎn)，如果指紋特征A有2個(gè)三角點(diǎn)，統(tǒng) 計(jì)2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)； (1.2)j = 0 ；(1.3)如果j < N，進(jìn)入下一步驟(1.4)，否則進(jìn)入步驟(1.7)； (1. 4)選取指紋特征Bj，判斷特征Bj是否有三角點(diǎn)，如果特征Bj沒(méi)有三角點(diǎn)，則記錄 相似度得分Sj = 0，j = j+1，進(jìn)入步驟(1. 3)；(1. 5)以指紋特征Bj的三角點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有的特 征點(diǎn)信息集合{BX
，BX [1]. . . BX [pj}，共pj個(gè)特征點(diǎn)，如果Bj有2個(gè)三角點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2個(gè) 環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(1. 6)快速計(jì)算A、Bj選擇的特征點(diǎn)集合之間的相似度，即比對(duì)ο個(gè)和pj個(gè)特征點(diǎn)之 間的相似度，記錄到得分Sj中，j = +1，進(jìn)入步驟(1. 3)； (1. 7)尋找相似度得分Sj最大的Bj，記錄為Bz ；(1.8)比對(duì)A、Bz，如比對(duì)成功，則返回搜索成功，搜索流程結(jié)束，否則三角點(diǎn)搜索失敗， 進(jìn)入步驟⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，其特征在于中心點(diǎn)快速搜索步 驟如下(2. 1)以指紋特征A的中心點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有的特 征點(diǎn)信息集合{ΑΧ
，AX[1]. . . AX[o2]}，共o2個(gè)特征點(diǎn)，如果指紋特征A有2個(gè)中心點(diǎn)， 統(tǒng)計(jì)2個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)； (2. 2) j = 0 ；(2. 3)如果j < N，進(jìn)入下一步驟(2. 4)，否則進(jìn)入步驟(2. 7)； (2. 4)選取特征Bj，判斷特征Bj是否有中心點(diǎn)，如果特征Bj沒(méi)有中心點(diǎn)，則記錄相似 度得分Sj = 0，j = j+1，進(jìn)入步驟(2. 3)；(2. 5)以特征Bj的中心點(diǎn)為中心，選擇半徑Rmin到半徑Rmax，統(tǒng)計(jì)其中所有的特征點(diǎn) 信息集合{BX
，BX [1]. . . BX [p2j]}，共p2j個(gè)特征點(diǎn)，如果Bj有2個(gè)中心點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)2個(gè)環(huán) 形區(qū)域內(nèi)所有的特征點(diǎn)；(2. 6)快速計(jì)算A、Bj選擇的特征點(diǎn)集合之間的相似度，即比對(duì)o2個(gè)和p2j個(gè)特征點(diǎn) 之間的相似度，記錄到得分Sj中，j = j+1，進(jìn)入步驟(2. 3)；(2. 7)尋找相似度得分Sj最大的Bj，記錄為Bz ；(2.8)比對(duì)A、Bz，如比對(duì)成功，則返回搜索成功，搜索流程結(jié)束，否則中心點(diǎn)搜索失敗， 進(jìn)入步驟(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種指紋奇異點(diǎn)快速搜索方法，步驟如下(1)判斷指紋特征A是否有三角點(diǎn)，如果有三角點(diǎn)，進(jìn)行三角點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn)入步驟(2)；(2)判斷指紋特征A是否有中心點(diǎn)，如果有中心點(diǎn)，進(jìn)行中心點(diǎn)快速搜索，否則進(jìn)入步驟(3)；(3)按照普通快速搜索方法搜索；(4)如果搜索成功返回成功，否則返回搜索失?。?5)搜索流程結(jié)束。本發(fā)明有益的效果是使用同類型奇異點(diǎn)周圍的指紋特征信息來(lái)計(jì)算2個(gè)指紋特征相似度，以達(dá)到能夠快速計(jì)算相似度的效果。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102147817SQ20111011326
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者楊波 申請(qǐng)人:杭州晟元芯片技術(shù)有限公司