指紋特征提取方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種指紋特征提取方法，包括以下步驟：初始方向場(chǎng)提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取指紋圖像的初始方向場(chǎng)，并將初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端；最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟，服務(wù)器端根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將最終方向場(chǎng)發(fā)送至客戶端；特征提取步驟，客戶端利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的方法，能夠高效、安全可靠地提取出指紋特征。本發(fā)明還提出一種指紋特征提取裝置及指紋特征提取系統(tǒng)。
【專利說明】指紋特征提取方法、裝置及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及指紋識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種指紋特征提取方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)終端智能化程度越來越高，將移動(dòng)終端設(shè)備應(yīng)用于犯罪現(xiàn)場(chǎng)指紋的特征提取變得可行。指紋特征提取的整個(gè)過程可以借助移動(dòng)終端和服務(wù)器完成，縮短了時(shí)間，使得指紋特征提取變得更加高效，提高了破案效率。
[0003]目前，將移動(dòng)終端應(yīng)用到犯罪現(xiàn)場(chǎng)指紋的特征提取主要有以下兩種方式:(1)在移動(dòng)終端中內(nèi)置指紋特征提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)中特征提取的所有步驟都可以在移動(dòng)終端上完成，整個(gè)過程變得簡(jiǎn)捷方便。但是，由于方向場(chǎng)估計(jì)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取過程對(duì)于硬件的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力要求很高，常用的移動(dòng)終端無法滿足這樣的要求。因此，這種方式并不是最理想的。(2)由移動(dòng)終端提取指紋圖像，然后將指紋圖像發(fā)送至服務(wù)器，利用服務(wù)器中構(gòu)建的指紋特征提取系統(tǒng)對(duì)指紋圖像進(jìn)行特征提取，并將最終結(jié)果返回至移動(dòng)終端。這種方式可以充分利用服務(wù)器強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力，高效地實(shí)現(xiàn)指紋的特征提取。但是仍存在不足，即指紋圖像需要發(fā)送至服務(wù)器，不利于保護(hù)指紋隱私；指紋圖像的數(shù)據(jù)量大，傳輸?shù)某杀靖摺⑺俣嚷?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種高效、可靠的指紋特征提取方法。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種指紋特征提取裝置。
[0007]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種指紋特征提取系統(tǒng)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例的指紋特征提取方法，包括以下步驟:初始方向場(chǎng)提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)，并將所述初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端；最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟，所述服務(wù)器端根據(jù)所述初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將所述最終方向場(chǎng)發(fā)送至所述客戶端；特征提取步驟，所述客戶端利用所述最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法，客戶端將初始方向場(chǎng)提取步驟提取到的初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對(duì)原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0010]在一些示例中，所述初始方向場(chǎng)提取步驟具體包括:將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)；尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向；將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)。[0011]在一些示例中，所述最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟具體包括:局部字典訓(xùn)練階段和方向場(chǎng)估計(jì)階段。
[0012]進(jìn)一步地，在一些示例中，在所述局部字典訓(xùn)練階段，對(duì)統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方向場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對(duì)應(yīng)的方向塊字典。
[0013]進(jìn)一步地，在一些示例中，在所述方向場(chǎng)估計(jì)階段的具體步驟如下:對(duì)所述指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正；在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對(duì)所述指紋圖像不同位置的初始方向場(chǎng)進(jìn)行查詢，用所述方向塊字典中的方向塊替代所述指紋圖像對(duì)應(yīng)位置的方向塊，將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場(chǎng)。
[0014]在一些示例中，所述細(xì)節(jié)點(diǎn)包括指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明第二方面實(shí)施例的指紋特征提取裝置，包括:圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像；預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)；通信單元，用于將所述初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場(chǎng)；特征提取單元，用于從所述通信單元接收最終方向場(chǎng)，并利用所述最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取裝置，通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對(duì)原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提聞了指紋特征提取的效率。
[0017]在一些示例中，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng):將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)；尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向；將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
[0018]本發(fā)明第三方面的實(shí)施例提出一種指紋特征提取系統(tǒng)，包括:客戶端，用于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像獲取特征提取結(jié)果；服務(wù)器，用于根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將所述最終方向場(chǎng)發(fā)送至所述客戶端。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)，客戶端的通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，由服務(wù)器端的方向場(chǎng)估計(jì)單元根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行最終方向場(chǎng)估計(jì)，并將最終方向場(chǎng)發(fā)送至客戶端進(jìn)行特征提取，不僅對(duì)原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0020]在一些示例中，所述客戶端具體包括:圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像；預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)；客戶端通信單元，用于將所述初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場(chǎng)；特征提取單元，用于從所述客戶端通信單元接收最終方向場(chǎng)，并利用所述最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0021]進(jìn)一步地，在一些示例中，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng):將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)；尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向；將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
[0022]在一些示例中，所述服務(wù)器具體包括:方向場(chǎng)估計(jì)單元，用于進(jìn)行最終方向場(chǎng)估計(jì)；服務(wù)器通信單元，用于從所述客戶端通信單元接收所述初始方向場(chǎng)并將所述方向場(chǎng)估計(jì)單元得到的所述最終方向場(chǎng)發(fā)送給所述客戶端通信單元。
[0023]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取方法的流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取方法的仿真結(jié)果示意圖；
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的客戶端的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)的工作過程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0032]本發(fā)明第一方面實(shí)施例的指紋特征提取方法，包括以下步驟:初始方向場(chǎng)提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取指紋圖像的初始方向場(chǎng)，并將初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端；最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟，服務(wù)器端根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將最終方向場(chǎng)發(fā)送至所述客戶端；特征提取步驟，客戶端利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的指紋特征提取方法的流程圖。結(jié)合圖1具體描述本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法如下:
[0034]步驟SlOl:初始方向場(chǎng)提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取指紋圖像的初始方向場(chǎng)，并將初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端。
[0035]其中，初始方向場(chǎng)提取步驟具體包括:
[0036](I)將指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，η取值為16。
[0037](2)尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向。
[0038](3)將所有上述圖像塊的方向集合構(gòu)成該指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
[0039]步驟S102:最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟，服務(wù)器端根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將最終方向場(chǎng)發(fā)送至客戶端。
[0040]由于步驟SlOl得到的初始方向場(chǎng)可能包含較多錯(cuò)誤，該步驟利用指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤校正。本發(fā)明的實(shí)施例中不局限于特定的方向場(chǎng)修正方法，可以利用任意的方向場(chǎng)修正方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中米用基于局部字典法的指紋方向場(chǎng)估計(jì)方法。該方法分為兩個(gè)階段，在局部字典訓(xùn)練階段，通過聚類的方式對(duì)統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方向塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對(duì)應(yīng)的方向塊字典。在方向場(chǎng)估計(jì)階段，對(duì)獲取指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正；在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對(duì)獲取的指紋圖像不同位置的初始方向場(chǎng)進(jìn)行查詢，用方向塊字典中的方向塊替代獲取的指紋圖像對(duì)應(yīng)位置的方向塊；將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場(chǎng)。
[0041]步驟S103:特征提取步驟，客戶端利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0042]其中，指紋增強(qiáng)是指通過一定的算法處理，使指紋紋線結(jié)構(gòu)清晰，盡量突出和保留固有的特征信息，避免產(chǎn)生偽特征信息，目的是保持特征信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。指紋增強(qiáng)方面存在多個(gè)成熟方法，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用基于Gabor濾波的增強(qiáng)。細(xì)節(jié)點(diǎn)包含指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)，指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取是指提取指紋中這兩類細(xì)節(jié)特征。這兩類特征點(diǎn)在指紋中出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多、最穩(wěn)定，且足以描述指紋的唯一性。細(xì)節(jié)點(diǎn)提取方面存在多個(gè)成熟的方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中采用VeriFinger軟件包來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)的提取。
[0043]具體地，采用本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法做了相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示。
[0044]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取方法，客戶端將初始方向場(chǎng)提取步驟將提取到的初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對(duì)原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0045]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提出了一種指紋特征提取裝置，如圖3所示，包括:圖像采集單元100、預(yù)處理單元200、通信單元300和特征提取單元400。
[0046]其中，圖像采集單元100，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像。預(yù)處理單元200用于提取指紋圖像的初始方向場(chǎng)。通信單元300用于將初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，并從服務(wù)器端接收最終方向場(chǎng)。特征提取單元400用于從通信單元300接收最終方向場(chǎng)，并利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0047]具體地，預(yù)處理單元200具體執(zhí)行以下步驟以提取指紋圖像的初始方向場(chǎng):
[0048](I)將指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，η取值為16。
[0049](2)尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng),通過一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向。
[0050](3)將所有圖像塊的方向集合構(gòu)成指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
[0051]特征提取單元400，利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。其中，指紋增強(qiáng)是指通過一定的算法處理，使指紋紋線結(jié)構(gòu)清晰，盡量突出和保留固有的特征信息，避免產(chǎn)生偽特征信息，目的是保持特征信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。指紋增強(qiáng)方面存在多個(gè)成熟方法，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用基于Gabor濾波的增強(qiáng)。細(xì)節(jié)點(diǎn)包含指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)，指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取是指提取指紋中這兩類細(xì)節(jié)特征。這兩類特征點(diǎn)在指紋中出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多、最穩(wěn)定，且足以描述指紋的唯一性。細(xì)節(jié)點(diǎn)提取方面存在多個(gè)成熟的方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中采用VeriFinger軟件包來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)的提取。
[0052]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋提取裝置，通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，不僅對(duì)原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提聞了指紋特征提取的效率。
[0053]本發(fā)明第三方面的實(shí)施例中提出一種指紋特征提取系統(tǒng)，如圖4所示，包括:客戶端10和服務(wù)器20。
[0054]其中，客戶端10，用于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像獲取特征提取結(jié)果。服務(wù)器20，用于根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將最終方向場(chǎng)發(fā)送至客戶端10。
[0055]具體地，如圖5所示，客戶端包括:圖像采集單元11、預(yù)處理單元12、客戶端通信單元13和特征提取單元14。其中，圖像采集單元11，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像。預(yù)處理單元12用于提取指紋圖像的初始方向場(chǎng)?？蛻舳送ㄐ艈卧?3用于將初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，并從服務(wù)器端接收最終方向場(chǎng)。特征提取單元14用于從客戶端通信單元13接收最終方向場(chǎng)，并利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
[0056]進(jìn)一步地，預(yù)處理單元12具體執(zhí)行以下步驟以提取指紋圖像的初始方向場(chǎng):
[0057](I)將指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，η取值為16。
[0058](2)尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng),通過一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向。
[0059](3)將所有圖像塊的方向集合構(gòu)成指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
[0060]進(jìn)一步地，特征提取單元14，利用最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。其中，指紋增強(qiáng)是指通過一定的算法處理，使指紋紋線結(jié)構(gòu)清晰，盡量突出和保留固有的特征信息，避免產(chǎn)生偽特征信息，目的是保持特征信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。指紋增強(qiáng)方面存在多個(gè)成熟方法，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用基于Gabor濾波的增強(qiáng)。細(xì)節(jié)點(diǎn)包含指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)，指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)提取是指提取指紋中這兩類細(xì)節(jié)特征。這兩類特征點(diǎn)在指紋中出現(xiàn)的機(jī)會(huì)最多、最穩(wěn)定，且足以描述指紋的唯一性。細(xì)節(jié)點(diǎn)提取方面存在多個(gè)成熟的方法。在本發(fā)明的實(shí)施例中采用VeriFinger軟件包來實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)的提取。
[0061]如圖6所示，服務(wù)器包括:方向場(chǎng)估計(jì)單元21和服務(wù)器通信單元22。
[0062]其中，方向場(chǎng)估計(jì)單元21，用于進(jìn)行最終方向場(chǎng)估計(jì)。服務(wù)器通信單元22用于從客戶端通信單元13接收初始方向場(chǎng)并將方向場(chǎng)估計(jì)單元21得到的最終方向場(chǎng)發(fā)送給客戶端通信單元13。
[0063]特別地，由預(yù)處理單元12得到的初始方向場(chǎng)可能包含較多錯(cuò)誤，方向場(chǎng)估計(jì)單元21利用指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤校正。本發(fā)明的實(shí)施例中不局限于特定的方向場(chǎng)修正方法，可以利用任意的方向場(chǎng)修正方法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中米用基于局部字典法的指紋方向場(chǎng)估計(jì)方法。該方法分為兩個(gè)階段，在局部字典訓(xùn)練階段，通過聚類的方式對(duì)統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方向塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對(duì)應(yīng)的方向塊字典。在方向場(chǎng)估計(jì)階段，對(duì)獲取的指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正；在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對(duì)獲取的指紋圖像不同位置的初始方向場(chǎng)進(jìn)行查詢，用方向塊字典中的方向塊替代獲取的指紋圖像對(duì)應(yīng)位置的方向塊；將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場(chǎng)。
[0064]在本發(fā)明的指紋特征提取系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)流程如圖7所
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[0065]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋特征提取系統(tǒng)，客戶端的通信單元將預(yù)處理單元提取到的初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，由服務(wù)器端的方向場(chǎng)估計(jì)單元根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行最終方向場(chǎng)估計(jì)，并將最終方向場(chǎng)發(fā)送至客戶端進(jìn)行特征提取，不僅對(duì)原始指紋圖像的隱私起到了保護(hù)作用，而且降低了通信數(shù)據(jù)量，提高了指紋特征提取的效率。
[0066]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0067]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種指紋特征提取方法，其特征在于，包括以下步驟: 初始方向場(chǎng)提取步驟，客戶端采集指紋圖像，提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)，并將所述初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端； 最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟，所述服務(wù)器端根據(jù)所述初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將所述最終方向場(chǎng)發(fā)送至所述客戶端； 特征提取步驟，所述客戶端利用所述最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始方向場(chǎng)提取步驟具體包括: 將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)； 尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向； 將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述最終方向場(chǎng)估計(jì)步驟具體包括:局部字典訓(xùn)練階段和方向場(chǎng)估計(jì)階段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述局部字典訓(xùn)練階段，對(duì)統(tǒng)一的指紋坐標(biāo)系中不同位置的真實(shí)方 向場(chǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到每個(gè)位置上對(duì)應(yīng)的方向塊字典。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述方向場(chǎng)估計(jì)階段的具體步驟如下: 對(duì)所述指紋圖像的姿態(tài)進(jìn)行校正； 在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中對(duì)所述指紋圖像不同位置的初始方向場(chǎng)進(jìn)行查詢，用所述方向塊字典中的方向塊替代所述指紋圖像對(duì)應(yīng)位置的方向塊，將所有替代后的方向塊集合作為最終方向場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述細(xì)節(jié)點(diǎn)包括指紋紋線端點(diǎn)和分叉點(diǎn)。
7.一種指紋特征提取裝置，其特征在于，包括: 圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像； 預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)； 通信單元，用于將所述初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場(chǎng)； 特征提取單元，用于從所述通信單元接收最終方向場(chǎng)，并利用所述最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的指紋特征提取裝置，其特征在于，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng): 將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)； 尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向； 將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
9.一種指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，包括: 客戶端，用于根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像獲取特征提取結(jié)果；服務(wù)器，用于根據(jù)初始方向場(chǎng)和指紋方向場(chǎng)分布的先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)最終方向場(chǎng)，并將所述最終方向場(chǎng)發(fā)送至所述客戶端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，所述客戶端具體包括: 圖像采集單元，用于獲取現(xiàn)場(chǎng)指紋圖像； 預(yù)處理單元，用于提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)； 客戶端通信單元，用于將所述初始方向場(chǎng)發(fā)送至服務(wù)器端，并從所述服務(wù)器端接收最終方向場(chǎng)； 特征提取單元，從所述通信單元接收最終方向場(chǎng)，并利用所述最終方向場(chǎng)進(jìn)行指紋增強(qiáng)和細(xì)節(jié)點(diǎn)提取，將提取出的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為特征提取最終結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理單元具體執(zhí)行以下步驟以提取所述指紋圖像的初始方向場(chǎng): 將所述指紋圖像的前景區(qū)域分割為nXn像素且互不重疊的圖像塊，并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維短時(shí)傅里葉變換，其中，η為正整數(shù)； 尋找頻域中最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)，通過所述一個(gè)或者多個(gè)響應(yīng)相對(duì)于頻域中心的角度，提取出每個(gè)所述圖像塊中響應(yīng)最強(qiáng)的一個(gè)或者多個(gè)方向； 將所有所述圖像塊的方向集合構(gòu)成所述指紋圖像的初始方向場(chǎng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指紋特征提取系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器具體包括: 方向場(chǎng)估計(jì)單元，用于進(jìn)行最終方向場(chǎng)估計(jì)； 服務(wù)器通信單元，用于從所述客戶端通信單元接收所述初始方向場(chǎng)并將所述方向場(chǎng)估計(jì)單元得到的所述最終方向場(chǎng)發(fā)送給所述客戶端通信單元。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK103996026SQ201410206169
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】馮建江, 周杰, 朱海洋 申請(qǐng)人:清華大學(xué)