基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于指纹识别技术，特别是一种基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速 指纹识别方法。
【背景技术】
[0002] 在众多的生物特征识别系统中，指纹识别系统由于其体积小，成本低，易操作，可 靠性高等优点越来越受到人们的青睐，相应的，基于指纹识别技术的产品市场需求正在日 益扩大，应用也越来越广泛。
[0003] 指纹识别是比较两枚指纹从而确定它们是否来自同一个手指的过程。指纹识别技 术主要涉及指纹图像采集，指纹图像处理，特征提取，保存数据，特征值的比对与匹配等步 骤。其中指纹图像的特征提取和匹配时指纹识别领域的两个关键问题。
[0004] 目前指纹识别的方法主要有两种：基于指纹细节点特征的方法和基于指纹图像特 征的方法。基于细节点特征的指纹识别方法，是提取出指纹脊线的端点和分叉点来形成指 纹细节点模板，在此基础上统计两个指纹模板之间相匹配的细节点个数来判断两枚指纹是 否匹配。该类方法在指纹匹配时往往需要利用提取的特征或者结构矢量进行指纹细节点 校准，从而建立待匹配指纹与库指纹的对应性，这是一个搜索过程，造成匹配的时间较长， 使得指纹识别系统的有能够用范围受到限制，如利用细节点局部的脊线信息和方向信息建 立局部特征矢量进行指纹图像校准（1.Feng,J.J.，Ouyang,Zhi.Y,Cai，A.N.Fingerprint matchingusingridges,PatternRecognition, 2006,vol. 39,pp. 2131-2140. 2.Tong,X. F. ,Huang,J.H. ,etal. ,Fingerprintminutiaematchingusingtheadjacentfeature vector,PatternRecognitionLetters,2005，vol.26，pp. 1337-1345.)。基于图像特征 的指纹匹配方法，是利用各种变换诸如小波变换，离散余弦变换等提取出指纹的图像特 征，然后计算图像特征之间的距离，一次来判断两枚指纹是否匹配。Jain和Amornraksa 采用了Gabor特征和DCT特征用于指纹识别（Jain,A.K.，Prabhakar,S.Hong,L.and Pankanti,S. ,Filterbank-BasedFingerprintMatching,IEEETransactionsonImage Processing, 2000,vol. 9(5),pp. 846-859.)。该类方法计算量小，匹配简便，对于质量较 差的指纹依然能够提取特征进行匹配，但是该类方法对于指纹的偏移以及方向旋转变化比 较敏感，导致识别性能降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种基于汗腺特征点和指纹图像特 征点的快速指纹识别方法，融合汗腺特征和指纹图像特征进行匹配，从而加快实现指纹识 别的方法。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案： 一种基于汗腺特征点和指纹图像特征的快速指纹识别方法，其特征在于具体操作步骤 如下： (1) 从活体手指表面提取指纹的红外显微图像信息； (2) 从提取的指纹红外显微图像信息中提取汗腺特征信息； (3) 将提取的汗腺特征点与已存储的汗腺特征点相匹配； (4) 从活体手指表面提取指纹的可见光图像特征； (5) 从提取的指纹可见光图像特征中提取指纹特征； (6) 将提取的指纹特征与已存储的指纹特征相匹配； 2.从活体手指表面提取指纹的红外显微图像信息是利用基于温度测量的红外成像技 术结合采集微观信息的显微技术组成的红外显微镜对活体指纹表面进行温度和显微信息 米集。
[0007] 3.汗腺特征指当手指温度升高时，活体为了更快的散热会打开更多的汗腺，活体 汗腺排出汗液后汗腺部位的温度会降低，以达到降温的目的。当活体温度比周围温度低时， 活体会关闭汗腺。因此，在不同的温度下，活体的汗腺开启个数不同，检测的个数也会不同。
[0008] 4.所述的活体汗腺的指纹特征点采集是利用活体汗腺排出汗液后汗腺部位的温 度会降低，造成汗腺与活体体表其他部位的温差，由于红外显微镜可检测温度的变化，因此 可利用红外显微镜对汗腺特征点进行红外显微采集。
[0009] 5.所述对指纹的红外图像通过高斯滤波的方法进行去噪处理，利用Sobel算子提 取指纹红外图像中的汗腺特征点作为原始比对数据。
[0010] 6.所述将提取的汗腺特征点与已存储的指纹模版进行匹配对比，指纹的红外图 像中的每个点都在已存储的指纹膜版指纹红外图像中找到对应点，然后计算每对对应点之 间的欧式距g
【主权项】
1. 基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法，其特征在于包括如下具体 步骤： (1) 从活体手指表面提取指纹红外显微图像信息； (2) 从提取的指纹红外显微图像信息中提取汗腺特征信息； (3) 将提取的汗腺特征点与已存储的汗腺特征点相匹配； (4) 从活体手指表面提取指纹可见光图像特征； (5) 从提取的指纹可见光图像特征中提取指纹特征； (6) 将提取的指纹特征与已存储的指纹特征相匹配。
2. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法，其 特征在于：所述步骤（1)从活体手指表面提取指纹红外显微图像信息是利用基于温度测量 的红外成像技术结合采集微观信息的显微技术组成的红外显微镜对活体指纹表面进行温 度和显微?目息米集。
3. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法，其 特征在于所述步骤（2)中的汗腺特征指当手指温度升高时，活体为了更快的散热会打开更 多的汗腺，活体汗腺排出汗液后汗腺部位的温度会降低，以达到降温的目的；当活体温度比 周围温度低时，活体会关闭汗腺；因此，在不同的温度下，活体的汗腺开启个数不同，检测的 个数也会不同。
4. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法，其 特征在于所述步骤（3)中的汗腺特征点的采集是利用活体汗腺排出汗液后汗腺部位的温度 会降低，造成汗腺与活体体表其他部位的温差，由于红外显微镜可检测温度的变化，因此可 利用红外显微镜对汗腺特征点进行红外显微采集。
5. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法， 其特征在于所述步骤（2)中的指纹红外显微图像通过高斯滤波的方法进行去噪处理，利用 Sobel算子提取指纹红外显微图像中的汗腺特征点作为原始比对数据。
6. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征点的快速指纹识别方法， 其特征在于所述步骤（3)中将提取的汗腺特征点与已存储的汗腺特征点相匹配是：将提取 的汗腺特征点与已存储的指纹模版进行匹配对比，指纹的红外图像中的每个点都在指纹模 版图像中找到对应点，然后计算每对对应点之间的欧式距离
代表红外显微镜拍摄的红外图像的每个像素点，代表模板指纹红外图像的每个像 素点，m代表特征点的个数；再将巧与预先设定的阈值A进行比较：如果计算出的距离从 大于阈值A，则认为两个指纹来自不同手指，如果计算的距离A小于等于阈值A，则进行下 一步匹配。
7. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征的快速指纹识别方法，其特 征在于所述步骤（4)中的指纹可见光图像特征的采集是利用光的全反射原理，由于指纹的 脊和谷存在不同的深度，反射光线会以不同的方向反射到显微镜上，因此可通过红外显微 成像技术对指纹进行显微采集。
8. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征的快速指纹识别方法，其特 征在于所述步骤（5)中的从提取的指纹可见光图像中提取指纹特征是：对指纹图像通过高 斯滤波的方法进行去噪处理，然后利用Sobel算子提取指纹图像的特征点。
9. 根据权利要求1所述的基于汗腺特征点和指纹图像特征的快速指纹识别方法，其特 征在于所述步骤（6)中将提取的指纹特征点与已存储的指纹特征相匹配是：将提取的指纹 特征点与已有指纹图像进行匹配，指纹图像中的每个点都找到对应点，然后计算每对对应 点之间的欧式距离
，Aii代表红外显微镜拍摄的指纹图像的每个 像素点，代表模板指纹图像的每个像素点，m代表特征点的个数；再将U2与预先设定的 阈值B进行比较：如果计算出的距离D3大于阈值B，则认为两个指纹来自不同手指，如果计 算的距离i) 2小于等于阈值B，则认为两个指纹来自同一手指。
【专利摘要】本发明公开了一种基于汗腺点特征和指纹图像特征点的指纹活体识别方法。该方法是基于活体指纹在红外显微镜下会显示汗腺分布及指纹等信息，首先用红外显微镜提取指纹的红外图像与指纹可见光图像。然后提取指纹的红外图像上的汗腺点作为特征点，与模板的指纹红外图像进行匹配。然后计算每对对应点之间的欧式距离，与阈值进行比较。再提取指纹图像特征点进行匹配，计算每对对应点之间的欧式距离，然后与阈值进行比较，判断两个指纹是否来自同一手指。本发明不仅能够节约时间，而且能够有效抑制指纹图像平移和旋转产生的影响，也可以解决由于挤压时用力大小不同而产生的指纹形变，而且能够快速准确的判断出待识别指纹与模板指纹是否匹配。
【IPC分类】G06K9-00, G06K9-46
【公开号】CN104751139
【申请号】CN201510145021
【发明人】胡志宇, 董建敏, 张春, 刘中意
【申请人】上海大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月31日