专利名称：一种支持任意方向滚动的指纹采集和拼接方法
技术领域：
本发明涉及一种支持任意方向滚动的指紋采集和拼接方法，是一种记录载 体的处理方法，是一种识别图形的方法，是一种指紋图形的识别和处理方法。
背景技术：
指紋采集作为 一种十分有效的身份识别，越来越广泛的应用在各个行业中。 随着指紋采集的普及，人们发现仅仅一个正面的指紋采集在较复杂的情况下不 能有效的对指紋进行正确的识别。例如，犯罪分子在现场留下的指紋往往不是 正面的指紋，而是指侧面或指前面或指后部的指紋。因此在指紋采集的时候需 要釆集手指各个方向的指紋图像，获得完整的手指指紋图像。要获得完整的手 指指紋图像，就需要指紋图像的拼接。中国专利《三面滚动指紋的采集和拼接
方法》(申请号03116651.2，申请日2004年11月3日)提出一个解决的方 案。可以将在指紋采集面上滚动的手指的指紋，通过连续的图像采集、拼接形 成完整的手指指紋图像。该方案首先假定指紋滚动方向为向左或者向右，而且 还需要通过前几帧指紋图像判断滚动方向，然后按特定方向进行指紋拼接。其 问题在于，首先要限定被采集者滚动指紋的方式，即只能横向滚动；其次，需 要由算法判断是向左还是向右，这个环节有一定概率判断错误，当判断错误时， 指紋拼接无法正确进行。
发明内容
本发明的目的是提出一种支持任意方向滚动的指紋采集和拼接方法。所述 方法采用新的指紋拼接方法和新的拼接缝平滑算法，使得被采集指紋的手指可
以向任意方向滚动进行指紋采集，并拼接成逼近真实效果的指纹拼接图，避免 了滚动方向的限制，进而也避免了滚动方向判断错误所带来的指紋拼接失败的 可能性。
本发明的目的是这样实现的 一种支持任意方向滚动的指紋釆集和拼接方 法，所述方法使用由指紋采集仪、与指紋采集仪连接的电脑和安装在电脑中的 指紋釆集拼接程序所组成的指紋采集系统，所述的指紋采集和拼接方法包括以 下步骤
A. 启动电脑中的指紋釆集拼接程序并对指紋采集拼接程序初始化；指紋采 集仪连续获取当前采集图像，对当前采集图像按采集顺序进行连续鉴别处理， 如果当前采集图像中没有指紋影像，则进入"初始采集"步骤，如果在当前采 集图像中发现指紋影像，则进入"正式采集"步骤；
B. 初始采集，将没有指紋影像的当前釆集图像定义为背景图像，然后将该 背景图像存储在背景图像存储装置中，或覆盖先前存储在背景图像存储装置中 的图像数据，连续进行背景图像更新，循环"初始采集"步骤；
C. 正式采集，对当前采集图像按采集顺序进行连续鉴别处理，如果在当前 采集图像中发现有指紋影像，则进入"确定当前帧指紋区域"步骤，如果当前 采集图像中没有指紋影像，则结束指紋采集拼接；
D. 确定当前帧指紋区域，本步骤包括以下子步骤
① 设定指紋阈值；
② 将当前指纹图像中的各个像素的亮度值与所述背景图像中同坐标的像素 的亮度值对比；
③ 提取所有所述当前采集图像中像素的亮度值与背景图像中同坐标的亮度 值差大于指紋阈值的像素获得有噪声图像区域；
④ 对有噪声图像区域进行去噪声的形态腐蚀操作，获得去噪声图像区域；
⑤ 填补去噪声图像区域中的空洞，生成含有当前帧指紋区域的当前釆集图
像；
E. 更新拼接图像的步骤，本步骤包括以下子步骤
① 提取含有当前帧指紋区域的当前采集图像；
② 计算距离，计算含有当前帧指紋区域的当前采集图像中当前帧指紋区域 中每个像素到该指紋区域边界的距离；
③ 设定当前帧指紋区域边界阈值，选定当前帧指紋区域边界宽度；
④ 将当前帧指紋区域中每个像素到边界的距离与边界阈值对比，选出所有 边界距离小于边界阔值的像素定义为当前帧指紋边界区域；
⑤ 选择所述含有当前帧指紋区域的当前采集图像中的在当前帧指紋区域中 的且前一帧指紋拼接图像中不为零的像素赋值给前一帧指紋拼接图像，生成新 的指紋拼接图像；
选择在边界区域内的前一帧拼接图像中不为零的像素区域进行加权平均 的边界模糊化处理；
F. 确定指紋拼接图像的指紋区域，确定指紋拼接图像中本次拼接后当前的 指紋区域；
G. 生成拼接效果图像的步骤，本步骤包含以下子步骤
① 计算拼接指紋区域中每个像素到指紋区域边界的距离；
② 选定拼接指紋区域边界宽度阈值；
③ 将拼接指紋区域中每个像素到边界的距离与边界阈值对比，选出所有边 界距离小于边界阈值的像素定义为拼接指紋边界区域；
④ 对于指紋拼接图像之外的像素用所述背景图像的像素对拼接效果图像赋
值，对于在指紋拼接图像区域内的且在拼接指紋边界区域之外的像素用指紋拼 接图像区域中的像素对拼接效果图像赋值，对于拼接指紋边界区域中的像素对
拼接效果图像赋值；
⑤对拼接指紋边界区域中的像素进行加权平均的边界模糊处理。 H.显示拼接效果图像的步骤，显示拼接效果图像并回到"正式釆集"步骤。
本发明产生的有益效果是本发明采用了以背景图像为基准的图像拼接方
法，排除了指紋在滚动采集过程中对手指滚动方向的限制。手指在指紋采集面
上任何方向的滚动都可以最终生成完整的指紋图像。本发明还采用的加权平均
法对指紋拼接图像的边缘进行处理，使拼接后的指紋图像效果更自然、顺畅。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例所述的指紋采集和拼接方法的原理示意图2是本发明实施例所述的指紋釆集和拼接方法的过程框图3是本发明实施例所述的确定当前帧指紋区域的步骤的过程框图4是本发明实施例所述的更新拼接图的步骤的原理示意图5是本发明实施例所述的更新拼接图的步骤的过程框图6是本发明实施例所述的生成拼接效果图像的步骤的过程框图。
具体实施例方式
本实施例是一种支持任意方向滚动的指紋采集和拼接方法，所述方法使用 由指紋采集仪、电脑和安装在电脑中执行所述方法的指紋采集拼接程序所组成 的指紋釆集系统。所述的指紋采集仪是一种具有与电脑连接接口的视频采集装 置，有一个由磨砂玻璃面或棱镜玻璃面构成的指紋采集面(为方便起见，在之 后的叙述中将磨砂玻璃或棱镜玻璃面构成的指紋采集面简称为指紋采集面)，通
过一套光学棱镜组和图像传感器组成的指紋采集仪，可以对指紋采集面上的指 紋影像进行连续的采集。本实施例使用的指紋采集仪是中国专利《一种活体指
掌紋采集方法》(授权公告号CN100405391C，申请日2005年10月14日)所 述的指掌紋采装置。电脑是普通的具有WINDOWS或LINUX等标准操作系统的个 人或商用电脑。在电脑中安装有根据本实施例所述方法编制的指紋图像采集拼 接程序。由指紋采集仪、电脑及其指紋采集拼接程序所组成的指紋采集系统执 行整个指紋图像的釆集和拼接工作。
本实施例的思路是通过指紋采集仪对指紋采集面进行拍摄，拍摄获得的 是连续图像，这个连续图像由一系列帧图像构成。当被采集人的手指没按到指 紋采集面上时，摄像系统采集到的连续图像是接近空白的，称之为背景图像； 当被采集人的手指按到指紋采集面上时，采集到的连续图像中，指紋接触指紋 采集面的地方会呈现灰色或接近黑色。那么当手指在指紋采集面上滚动时，所 拍摄到的 一 系列帧图像就会呈现出指紋从整个指紋采集面 一端滚动到另 一端的 过程，而每帧图像所包含的指紋只是被采集人手指整个指紋的一部分。那么指 紋拼接的工作就是将这些带有被采集人手指的各个局部的指紋的一系列帧图像 组合在一起，拼接成一幅完整的指紋图像。本实施例正是利用了上述拍摄一系 列帧图像进行拼接的方式获得完整的指紋图像的方式，如图1所示。首先取得 一帧空白的没有任何指紋影像的图像作为背景图像1,之后对手指在玻璃面上滚 动的动作产生的指紋2进行拍摄，获得多帧带有指紋各个部分的图像3、 4、 5、 6，利用背景图像作为指紋拼接的基准，在拍摄连续图像的同时不断地将拍到的 各帧指紋图像叠加、拼接，最终形成完整的指纹图像7 (图1中的箭头表示各帧 图像的拼接)。由于指紋拼接图像是以背景图像为基准，每帧指紋图像中的指紋
的位置因此得以通过与作为基准的背景图像对比而确定出来，并且有效拼接在 一起。
为方便用公式叙述本实施例，首先定义一些术语 当前采集图4象
从指紋采集仪得到的 一帧局部指紋图像，包括指紋影像和空白的影像。 背景图4象
捺按指紋前采集到的图像。 一帧空白的没有任何指紋影像的图像。
指紋拼接图像&0&4/c
多帧当前采集图像经过拼接处理生成的图像。
拼接效果图像
最终所得到的拼接结果图像。它是对指紋拼接图像&。皿.进行细化处理后生 成的图像。
当前帧指紋区域A&wpm
当前釆集图像中有指紋的区域。
指紋拼接图像的指紋区域指紋拼接图像中有指紋的区域。
本实施例所述支持任意方向滚动的指紋采集和拼接方法的步骤包括两个部 分， 一个是等待采集部分， 一个是釆集拼接循环部分，过程框图如图2所示。 ( 一 )等待采集部分
等待采集部分是在指紋采集系统启动并做好一切采集指紋的准备后，等待 釆集指紋的过程。在这一过程中先设定指紋采集仪拍摄到指紋采集面上的影像 为当前釆集图像A赢，，这时因为没有指紋影像出现在指紋采集面上，所以指
紋采集仪拍摄到指紋采集面的影像都是空白的图像。等待采集部分将这个空白
的当前采集图像作为背景图像^^M船，Z)储存，以备将来作为指紋拼接时的基准 和拼接效果图的背景。在等待釆集指紋的过程中等待釆集部分不断的用新釆集
到的 一帧 一帧空白的当前采集图像覆盖原有的背景图像Lo^o面。 一旦在指紋 采集面上出现指紋影像，等待采集部分就不再用有指紋影像的当前采集图像覆
盖原有的背景图像了 ，而是将有指紋影像的当前采集图像^雄M交给采集拼接 循环部分，并不断的将后续的当前采集图像4蕴/^不再作判断有无指紋影像地 直接交给釆集拼接循环部分，并不再进行更新背景图像的循环。需要说明的是 "采集"包含拍摄、摄影、录像等多种手段。
(二 )采集纟并接循环部分 采集拼接循环部分是在收到第一帧有指紋影像的当前釆集图像后开始采集 拼接循环，并将之后收到的每一帧图像一帧一帧的处理，每一个循环处理一帧
图像。采集拼接循环部分首先将接收到的当前采集图像A詹澄与背景图像 ^a^w仰对比，确定当前采集图像4w/^中有指紋图像的区域当前帧指紋区 域A赢/^。确定当前帧指紋区域A观/^后，如果是第一帧有指紋影像的当前采 集图像则直接储存为指紋拼接图像&o認c ，如果是后续的有指紋影像的当前采
集图像，这时已储存了上一循环的指紋拼接图像，则将当前采集图像^M^与 已储存的指紋拼接图像^M扁/C拼接，形成新的指紋拼接图像A^,并储存覆盖 上 一循环的指紋拼接图像。形成新的指紋拼接图像后要确定新的指紋拼接图像
的指紋区域RMOSAIC ，以便指紋拼接图像 与背景图^象1 的拼接，形
成拼接效果图像4^/ir ,并用电脑上运行的指紋采集拼接程序的界面显示拼接 效果图像。显示拼接效果图像后釆集拼接循环部分又回去继续接受后续的当前
采集图像4^/^ ，这样不断的将一帧帧的当前采集图像以背景图像Lo^o咖。为 基准一帧一帧的拼接在一起，形成完整的指紋拼接图像。每次循环所产生的指
紋拼接图像在电脑上运行的指紋采集拼接程序的界面上会有逼真的指紋增加的
连续动画画面出现。在釆集拼接循环的开始阶段也设置一判断步骤，因为一旦
有指紋的影像出现等待采集部分就不再判断是否有指紋影像出现，而直接将当
前采集图像交给采集拼接部分处理了。当本次的指紋采集完成，也就是被采集
指紋的手指已经在指紋采集面上完整的滚过了 ，指紋采集仪拍到的指紋釆集面
又一次出现空白后，采集拼接循环部分收到的当前采集图像是空白的，釆集拼
接循环部分就会自己判断是无指紋影像的图像而停止采集拼接循环。这时指紋
采集拼接程序在电脑上显示的界面中就会有一个完整的指紋图像。
指紋采集拼接方法的具体的采集拼接步骤如下所述
A. 启动电脑中的指紋采集拼接程序并对指紋采集拼接程序初始化；指紋釆 集仪连续拍摄指紋采集面，获取当前采集图像A赢潛，对当前采集图像按采集 顺序进行连续鉴别处理，如果当前采集图像中没有指紋影像，则进入"初始采 集"步骤，如果在当前采集图像中发现指紋影像，则进入"正式采集"步骤。 本步骤判断有无指紋影像的方法可以采用对当前采集图像通过高斯平 滑，二值化处理后，如果存在指紋线，则判断为指紋影像存在，否则判断为指 紋影像不存在。
B. 初始采集，将没有指紋影像的当前采集图^w/^定义为背景图像 4o^0,，然后将该背景图像存储在背景图像存储装置中，或覆盖先前存储在 背景图像存储装置中的图像数据。即将当前采集图像乙m^赋值给背景图像 ^A4ca:gwo[/m)(公式1 )。
11
其中v为单个像素，F为所有像素的集合。
如在后续各帧图像中都没有指紋影像，则连续进行背景图像更新，循环"初 始采"步骤。
C. 正式采集，对当前采集图像按釆集顺序进行连续鉴别处理，如果在当前 釆集图像中发现有指紋影像，则进入"确定当前帧指紋区域"步骤，如果当前 采集图像中没有指紋影像，则结束指紋采集拼接。
本步骤判断当前采集图像4w潛中是否有指紋影像的方法可以采取与"启动 电脑中的指紋采集拼接程序并对指紋釆集拼接程序初始化"相同的方法对当
前采集图像^4M^通过高斯平滑，二值化处理后，如果存在指紋线，则判断为 指紋存在，否则判断为指紋不存在。
本步骤用于结束采集拼接如果被采集指紋的手指离开了指紋采集面，即 指紋采集完毕；也即是说，继续获得的当前采集图像是没有指紋影像的空白时， 则停止采集拼接。停止采集拼接意味着指紋采集拼接程序处于待机状态，所有 的釆集均停止，包括背景图像的采集也同时停止。
D. 确定当前帧指纹区域^叔/^步骤，将各个含有指紋影像的当前釆集图像 中的像素的亮度值与背景图像中各个同坐标的像素的亮度值
对比，确定所获取的当前采集图像中当前帧指紋区域A蕭i^的位置。本步骤将
有指紋影像的当前采集图像与背景图像 两图像的各个坐标相
同的像素做亮度值对比，将当前采集图像与背景图像中同坐标的亮度值明显不 同的区域确定为当前帧指紋区域，为后面的拼接做准备。
为确定当前帧指紋区域^ 首先找出所有当前采集图像 7&4iW厄中像素
的亮度值与背景图像4o^o咖D中同坐标的像素亮度值相差大于指紋阈值7;(常
数)的那些像素，这些像素的集合为A (公式2)，《为有噪声图像区域。然后
对R1做形态腐蚀操作，得到集合R2 (公式3)， R2为去噪声图像区域。 R1 = {v| Ibackgrovnd(v)=Isample(v)>T1, vEV} (2) R2={V|vER1, {vl,v2,v3,v4}ER1,{vl,v2,v3,v4}为与v相邻的点) (3)
然后采用十字填充方法填充i 2内部的空洞，得到Rsample (公式4),即为当
前帧指紋区i或。
Rsample={v v=R2,V1=R2, V2=R2, V3=R2, V3=R2, (VpV2,V3,V4分别在V的正上方，正下方，正左方，正右方)} (4) 本实施例所述的确定当前帧指紋区域步骤中包括以下子步骤，过程见图3 所示
① 设定指紋阈值。指紋阈值是一个经验数值，是一个常数，通常情况下与 使用的指紋采集设备有关。指紋阈值过大会造成指紋区域的丟失，指紋阈值过 小会使噪声较大，不利于去噪声，指紋阈值可以通过实验取得。本实施例采用 的阈值是20
② 将含有指紋影像的当前釆集图像中的各个像素的亮度值与所述背景图像 中同坐标的像素的亮度值对比。
③ 提取所有当前采集图像中像素的亮度值与背景图像中同坐标的亮度值差 大于指紋阈值的像素获得有噪声图像区域《。
对有噪声图像区域《进行去噪声的形态腐蚀操作，获得去噪声图像区域
R2
⑤填补去噪声图像区域A中的空洞，生成含有当前帧指紋区域A叔麼的当 前采集图像。
E.更新拼接图像步骤。将当前帧指紋区域^m^/c与已储存的指紋拼接图像拼
接，获得新的指紋拼接图像7柳認c并储存该指紋拼接图像或覆盖已储存的指紋 拼接图像。本步骤的拼接过程还包括对当前帧指紋区域^M^/c与已储存的指紋 拼接图像拼接的边界部分进行模糊处理，以使拼接后的指紋拼接图像看起来十 分自然。模糊处理的方法有许多种，例如可以使用高斯模糊处理，或者加权平 均法处理等等。处理后的指紋图像进行更新，即用新的拼接好的指紋拼接图像 覆盖储存的旧有的指紋拼接图像。
本步骤开始的时候首先要对指紋拼接图像/肌置的像素亮度值初始化为0 (公式5 )。
U = 0， veK (5) 这里对指紋拼接图像/，初始化出现在一个完整指紋的采集拼接过程的 开始，即在第一帧有指紋影像的当前釆集图像到来之前，可理解为采集拼接循 环部分从零开始，在后续的采集拼接循环中不再进行这个初始化，直到一个完 整指紋釆集拼接过程的结束。在下一个完整指紋采集拼接过程开始时才再次进 行一个这样的初始化。即每个完整指紋采集拼接过程的开始才有这样的初始化。 之后提取含有当前帧指紋区域的当前采集图像。
为进行指紋图像拼接，首先要对当前帧指紋区域A赢/^的边界进行计算， 找出当前帧指紋区域的边界，并在当前帧的指紋区域设立一个边界区，以便在 当前帧指紋区域和已储存的指紋拼接图像的指紋区域拼接的时候，两个区域有 一个柔和的过度，使拼接看起来自然顺畅。因此首先在当前帧指紋区域《WE9 中计算所有像素到i 雄潛边界的距离，参见图4。选出那些到《，厄边界的距离d
小于当前帧指紋区域边界阈值r，^的像素，将这些像素构成的区域定义为当前 帧指紋边界区域&。wi0。当前帧指紋区域边界阈值r，^是一个常数，这个常
数是根据图像清晰度要求和工作效率等多个因素综合考虑确定的。本实施例采 用的当前帧指紋区域边界阈值是10。对于在A，^内，且指紋拼接图像/w.8 为0的像素，将当前采集图像 像素赋值给&。^c ;对于在^ 扁W，
不为0的像素，进行边界模糊处理(公式6 )。
，^&4Aff^ (力,力，^WOS4/C (V) ^ 0, V E ^sO^D￡7 乂
(6)
本实施例的边界模糊处理釆用的是加权平均法(公式7 ): 脂淑vv^f) = v — (v腦/c- 丽W
"e'S'"、^wo&4/c, ^S4AfP工五，"乂 VmOS4/C ,7、
上式中d为v到^赢潛边界的距离，以像素为单位；v鹏肌为指紋拼接图；0就. 中的像素；v ，^为在当前釆集图像^M^中的当前帧指紋边界区域&。w中的 像素。
本实施例所述的更新拼接图步骤中的子步骤如图5所示，包括
① 对指紋拼接图像初始化的子步骤，在当前采集拼接循环初始时对指紋拼 接图像所有像素清零，当前釆集拼接循环的初次循环之后的后续各次循环则跳 过本子步骤；
② 计算距离的子步骤，计算当前帧指紋区域Aii^中每个像素到本指紋区 域边界的距离；
③ 设定当前帧指紋区域边界阈值7^ 的子步骤，选定当前帧指紋区域边界 宽度阈值；
④ 确定当前帧指紋区域的边界区域及，，的子步骤，将当前帧指紋区域中每 个像素到边界的距离与边界阈值对比，选出所有边界距离小于边界阈值的像素 定义为当前帧指紋边界区域；
⑤拼接的子步骤，选择所述含有当前帧指紋区域的当前采集图像4赢/^中的 在当前帧指紋区域A叔尸^中的且前一 帧指紋拼接图像中不为零的像素赋值给前
一帧指紋拼接图像，形成新的指紋拼接图像&o認c ;
边界模糊处理的子步骤，选择在边界区域内的原拼接图像中不为零的像 素区域进行加权平均的边界模糊化处理。本步骤是在采样拼接循环过程中，将 新釆集的指紋区域于前一帧的指紋区域进行拼接时的必要措施，如果本次采集 的图像是首次有指紋影像的当前采集图像则跳过本子步骤，因为是首次出现指 紋影像，没有与之拼接的前一帧图像，这时的拼接就是整个的当前釆集图像， 所以无需边界模糊处理。
F. 确定指紋拼接图像的指紋区域^M^/C步骤，确定指紋拼接图像A^,中本
次拼接后当前的指紋区域。本步骤所述的指紋区域包括原有部分和新增加部分 的指紋区域。本步骤将确定本次拼接后指紋的图像区域，以及指紋图像区域的 边界为下一步骤做好准备。
G. 生成拼接效果图《象7
M肌r 步骤，将背景图像i 和指紋拼接图像
^M^/C合成。传统的习惯是在白纸上印有红色或黑色的指紋印，而拼接图像的 背景是黑色的，与传统的习惯不符。因此需要将一个白色的背景图像与的指紋 拼接图像合成，生成一个白色背景下的黑色或其他颜色紋路的指紋图像，合成 时还要进行指紋拼接图像的指紋区域边缘与背景的模糊或者说柔化处理，使合 成的图像更自然。
由于指紋拼接图只是求得了指紋区域在拼接后的图像，而且他区域都是0, 即为黑色。为了使最终的拼接效果接近实际视觉感受，将指紋拼接图和背景图 像结合在一起，使之看上去是指紋在背景图像上拼接得到的结果。这就要将指
紋拼接图像与背景图像 组合在一起形成拼接效果图/
为使指紋拼接图像和背景图像拼接，首先要计算拼接图像的边界，方法是
计算在&。w:中的像素到&a，边界的距离《选出那些距离"小于拼接指紋区
域边界阈值r證讚柳的像素点构成的区域，将这个区域定义为a。腿r。其中拼接 指紋区域边界阁值r舰—是一个常数，确定的方式与当前帧指紋区域边界阈值
类似。然后进行拼接对于在&。si，外，用/ 的像素赋值给/ 对于
在4腦/c内，且在 外，用 的像素赋值给/，^;在^ 内，进行才莫 糊处理，本实施例的模糊处理采用像素值的加权平均(公式9, 10)。<formula>formula see original document page 17</formula><formula>formula see original document page 17</formula>W说则朋一
(9)
式中的v
皿肌' 为指紋拼接图 中的 <象素；V鮮腳。卿为在背景图像^ck;織朋)
中的像素。
所述的生成拼接效果图像步骤中的子步骤如下，过程如图6所示
① 计算距离的子步骤，计算拼接指紋区域中每个像素到指紋区域边界的距
离；
② 设定拼接指紋区域边界阈值的子步骤，选定拼接指紋区域边界宽度阈值；
③ 确定拼接指紋区域的边界区域的子步骤，将拼接指紋区域中每个像素到 边界的距离与边界阈值对比，选出所有边界距离小于边界阈值的像素定义为拼 接指紋边界区域；
④ 赋值的子步骤，对于指紋拼接图像之外的像素用背景图像的像素对拼接 效果图像赋值，对于在指纹拼接图像区域内的且在拼接指紋边界区域之外的像 素用指紋拼接图像区域中的像素对拼接效果图像赋值，对于拼接指紋边界区域 中的像素对拼接效果图像赋值；
⑤拼接图像模糊处理的子步骤，对拼接指紋边界区域中的像素进行加权平 均的边界才莫糊处理。
H.显示拼接效果图像/腦釘步骤，显示拼接效果图像并回到"正式采集的步 骤"。指紋拼接图像&o認c和背景图像A^^w朋合成后在电脑的显示屏上的指 紋釆集拼接程序的界面上显示，显示的同时釆集拼接循环部分回到"正式采集 的步骤"，开始新的一轮釆集拼接循环。被釆集手指在采集面上连续不断的滚动， 则指紋采集仪连续不断的采集指紋的图像，在电脑的显示屏上的指紋釆集拼接 程序的界面上显示连续不断的指紋图像的拼接动画，形象逼真。
釆集拼接循环部分是本实施例的关键，是进行指紋拼接的过程关键，所实 现的是本实施例前述的将指紋图像与背景图像对比产生的效果。上述过程仅仅 是一个采集循环，在实际采集中这样的循环要重复多次。
权利要求
1. 一种支持任意方向滚动的指纹采集和拼接方法，所述方法使用由指纹采集仪、与指纹采集仪连接的电脑和安装在电脑中的指纹采集拼接程序所组成的指纹采集系统，其特征在于所述的指纹采集和拼接方法包括以下步骤:A. 启动电脑中的指纹采集拼接程序并对指纹采集拼接程序初始化；指纹采集仪连续获取当前采集图像，对当前采集图像按采集顺序进行连续鉴别处理，如果当前采集图像中没有指纹影像，则进入“初始采集”步骤，如果在当前采集图像中发现指纹影像，则进入“正式采集”步骤；B. 初始采集，将没有指纹影像的当前采集图像定义为背景图像，然后将该背景图像存储在背景图像存储装置中，或覆盖先前存储在背景图像存储装置中的图像数据，连续进行背景图像更新，循环“初始采集”步骤；C. 正式采集，对当前采集图像按采集顺序进行连续鉴别处理，如果在当前采集图像中发现有指纹影像，则进入“确定当前帧指纹区域”步骤，如果当前采集图像中没有指纹影像，则结束指纹采集拼接；D. 确定当前帧指纹区域，本步骤包括以下子步骤:①设定指纹阈值；②将含有指纹影像的当前采集图像中的各个像素的亮度值与所述背景图像中同坐标的像素的亮度值对比；③提取所有所述当前采集图像中像素的亮度值与所述背景图像中同坐标的亮度值差大于指纹阈值的像素获得有噪声图像区域；④对有噪声图像区域进行去噪声的形态腐蚀操作，获得去噪声图像区域；⑤填补去噪声图像区域中的空洞，生成含有当前帧指纹区域的当前采集图像；E. 更新拼接图像的步骤，本步骤包括以下子步骤:①提取含有当前帧指纹区域的当前采集图像；②计算距离，计算含有当前帧指纹区域的当前采集图像中当前帧指纹区域中每个像素到该指纹区域边界的距离；③设定当前帧指纹区域边界阈值，选定当前帧指纹区域边界宽度；④将当前帧指纹区域中每个像素到边界的距离与边界阈值对比，选出所有边界距离小于边界阈值的像素定义为当前帧指纹边界区域；⑤选择所述含有当前帧指纹区域的当前采集图像中的在当前帧指纹区域中的且前一帧指纹拼接图像中不为零的像素赋值给前一帧指纹拼接图像，生成新的指纹拼接图像；⑥选择在边界区域内的前一帧拼接图像中不为零的像素区域进行加权平均的边界模糊化处理；F. 确定指纹拼接图像的指纹区域，确定指纹拼接图像中本次拼接后当前的指纹区域；G. 生成拼接效果图像的步骤，本步骤包含以下子步骤:①计算拼接指纹区域中每个像素到指纹区域边界的距离；②选定拼接指纹区域边界宽度阈值；③将拼接指纹区域中每个像素到边界的距离与边界阈值对比，选出所有边界距离小于边界阈值的像素定义为拼接指纹边界区域；④对于指纹拼接图像之外的像素用背景图像的像素对拼接效果图像赋值，对于在指纹拼接图像区域内的且在拼接指纹边界区域之外的像素用指纹拼接图像区域中的像素对拼接效果图像赋值，对于拼接指纹边界区域中的像素对拼接效果图像赋值；⑤对拼接指纹边界区域中的像素进行加权平均的边界模糊处理；H. 显示拼接效果图像的步骤，显示拼接效果图像并回到“正式采集”步骤。
全文摘要
本发明涉及一种支持任意方向滚动的指纹采集和拼接方法，是一种指纹图形的识别和处理方法。本发明使用由指纹采集仪、电脑和指纹采集拼接程序所组成的指纹采集系统，本方法包括步骤启动指纹采集拼接程序初始化，初始采集，正式采集，确定当前帧指纹区域，更新拼接图像，确定拼接图像指纹区域，生成拼接效果图像，显示拼接效果图像。本发明采用了以背景图像为基准的图像拼接方法，排除了指纹在滚动采集过程中的滚动方向的限制。从而使得手指在指纹采集面上任意方向的滚动都可以形成完整的指纹拼接图像。本发明还采用了加权平均法对指纹拼接图像的边缘进行处理，使拼接后的指纹图像效果更自然、顺畅。
文档编号G06K9/00GK101383002SQ20081022493
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者刘晓春, 亮 张, 进 张, 李红涛, 王贤良 申请人:北京海鑫科金高科技股份有限公司