一种指纹图像拼接方法及装置与流程

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种指纹图像拼接方法及装置。

背景技术：

目前，很多智能终端都拥有指纹识别的功能，但与传统的指纹识别专用设备(如指纹打卡机等)不同，智能终端更为轻薄。由于智能终端的轻薄特性，难以在智能终端上设置可以一次性采集完整指纹图像的传感器装置，所以用户在指纹注册时，需要多次采集用户指纹片段，然后将指纹片段拼接形成满足获取指纹注册模板的指纹图像。但是，现有技术中缺乏高效的指纹图像拼接技术。

技术实现要素：

本发明实施例提供指纹图像拼接方法及装置，用于解决现有技术中缺乏高效的指纹图像拼接技术的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种指纹图像拼接方法，包括：

从第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点，k为大于1的整数；

从所述m个特征点中提取n组特征点，所述n组特征点中的每组特征点包括不在同一直线的三个特征点；

在第1次至第k-1次采集的指纹图像形成的已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与所述n组特征点中任意一组特征点匹配的第一组特征点；

根据所述第一组特征点以及所述n组特征点中与所述第一组特征点相匹配的第二组特征点，对所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像进行拼接。

可选的，所述n组特征点中的每组特征点包括三个不共线特征点。

可选的，在从第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，所述方法还包括：

在所述m个特征点均在同一直线上时，重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，根据所述第一组特征点以及所述第二组特征点对所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像进行拼接，包括：

将所述第k次采集的指纹图像进行旋转操作和/或平移操作，以使所述第二组特征点形成的三角形与所述第一组特征点形成的三角形重合；

将所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像叠加拼接。

可选的，在从第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，所述方法还包括：

在m小于3时，重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，在所述从所述m个特征点中提取n组特征点之后，所述方法还包括：

在确定所述已拼接指纹图像的特征点集合中不包含所述第一组特征点时，重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，在所述将所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像叠加拼接之后，所述方法还包括：

判断叠加后的指纹图像是否符合预设条件；

若是，则终止指纹图像的采集；否则，进行第k+1次指纹图像的采集。

可选的，在根据所述第一组特征点以及所述n组特征点中与所述第一组特征点相匹配的第二组特征点，对所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像进行拼接之后，还包括：

存储根据所述第k次采集的指纹图像以及所述已拼接指纹图像拼接形成的指纹图像。

第二方面，本发明实施例提供一种指纹图像拼接装置，包括：

指纹图像采集单元，用于进行第k次指纹图像的采集；

存储单元，用于存储第k次采集的指纹图像，以及第1次至第k-1次采集的指纹图像所形成的已拼接指纹图像；

处理单元，分别与所述指纹图像采集单元以及所述存储单元相连，用于：从所述指纹图像采集单元第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点，k为大于1的整数；并从所述m个特征点中提取n组特征点，所述n组特征点中的每组特征点包括三个特征点；并在所述已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与所述n组特征点中任意一组特征点匹配的第一组特征点；根据所述第一组特征点以及所述n组特征点中与所述第一组特征点相匹配的第二组特征点，对所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像进行拼接。

可选的，所述n组特征点中的每组特征点包括三个不共线特征点。

可选的，所述处理单元还用于：在从所述指纹图像采集单元第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，确定所述m个特征点均在同一直线上，指示所述指纹图像采集单元重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，所述处理单元将所述第k次采集的指纹图像进行旋转操作和/或平移操作，以使所述第二组特征点形成的三角形与所述第一组特征点形成的三角形重合；将经所述旋转操作和/或所述平移操作处理后的所述第k次采集的指纹图像，与所述已拼接指纹图像叠加拼接。

可选的，所述处理单元在从所述指纹图像采集单元第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，确定m小于3，指示所述指纹图像采集单元重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，所述处理单元在从所述m个特征点中提取n组特征点之后，确定所述已拼接指纹图像的特征点集合中不包含与所述n组特征点中任意一组特征点匹配的特征点组合，指示所述指纹图像采集单元重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，所述处理单元在将所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像叠加拼接之后，判断叠加后的指纹图像是否符合预设条件；在所述叠加后 的指纹图像符合所述预设条件时，指示所述指纹图像采集单元终止指纹图像的采集；以及在所述叠加后的指纹图像不符合所述预设条件时，指示所述指纹图像采集单元进行第k+1次指纹图像的采集。

可选的，所述处理单元在对所述第k次采集的指纹图像与所述已拼接指纹图像进行拼接之后，存储根据所述第k次采集的指纹图像以及所述已拼接指纹图像拼接形成的指纹图像。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例中，在当前采集的第k次采集的指纹图像中提取包括三个特征点的特征点组合，然后在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与该特征点组合相匹配的第一组特征点，然后根据两组特征点将第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像对齐拼接，实现方式简单、耗时较短且拼接效果良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中指纹图像拼接方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中指纹图像拼接方法的进一步细化流程的示意图；

图3为本发明实施例中指纹图像对齐的示意图；

图4为本发明实施例中指纹图像拼接装置的结构示意框图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而 不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

图1为本发明实施例提供的指纹图像拼接方法的流程示意图，该流程包括如下步骤：

步骤101：从第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点，k为大于1的整数；

步骤102：从m个特征点中提取n组特征点，n组特征点中的每组特征点包括三个特征点；

步骤103：在第1次至第k-1次采集的指纹图像所形成的已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与n组特征点中任意一组特征点匹配的第一组特征点；

步骤104：根据第一组特征点以及n组特征点中与第一组特征点相匹配的第二组特征点，对第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像进行拼接。

具体的，本发明实施例中的指纹图像，指的是采集的指纹数据形成的图形和影像，也包含指纹图像被存储在存储设备中的数据实体，即指纹数据。

第k次采集的指纹图像为当前待拼接指纹图像，步骤103中的已拼接指纹图像为在第k次采集的指纹图像之前采集的指纹图像(即，第1次至第k-1次采集指纹图像)所拼接而成的指纹图像。本发明的目的在于，提供一种快速高效的方式将第k次采集的指纹图像与当前已拼接指纹图像拼接在一起。

首先，从第k次采集的指纹图像中提取出若干(m个)特征点，从这个若干个特征点中提取出所有的三个特征点的组合，即n组特征点。

然后，从已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与n组特征点中的任意一组特征点相匹配的特征点组合。其中，已拼接指纹图像的特征点集合中搜索到的特征点组合即为第一组特征点，而第k次采集的指纹图像的特征点集合中与第一组特征点相匹配的特征点即为第二组特征点。

其具体实现方式可以为：首先，在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与n组特征点中的第1组特征点相匹配的特征点组合。如果遍历已拼接指纹图像 的特征点集合后未搜索到与第1组特征点匹配的特征点组合，则继续在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与n组特征点中的第2组特征点相匹配的特征点组合。以此类推，直至在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索到与n组特征点中的第i组特征点相匹配的特征点组合，搜索到的特征点组合即为第一组特征点，第i组特征点即为第二组特征点。

然后，根据第一组特征点与第二组特征点将第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像对齐并拼接在一起。

上述技术方案中，在当前采集的第k次采集的指纹图像的特征点集合中提取包括三个特征点的特征点组合，然后在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与该特征点组合相匹配的第一组特征点，然后根据两组特征点将第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像对齐拼接，实现方式简单、耗时较短且拼接效果良好。可选的，本发明实施例中，n组特征点中的每组特征点包括三个不共线特征点。

可选的，本发明实施例中，确定前述第一组特征点与第二组特征点匹配，包括如下实现方式：

方式1，第一组特征点包括的三个不共线的特征点形成三角形a，第二组特征点包括的三个不共线的特征点形成三角形b。

当三角形a与三角形b全等时，确定第一组特征点与第二组特征点匹配。

方式2，与方式1的不同之处在于，三角形a与三角形b近似全等时，即可确定第一组特征点与第二组特征点匹配。

所谓的近似相等，与全等相比，允许有些许偏差，该偏差容忍度可以预先设定。

方式2的有益效果在于，指纹图像采集时，指纹形状容易产生形变，通过设置一定的偏差容忍度，与指纹图像采集的实际情况更为相符。

方式3，步骤101中提取特征点时，还为每个特征点生成属性信息，该属性信息包括该特征点的类型信息(类型如：断点、分叉点、中心点，等等)、 特征点的方向场信息、特征点的周围图案信息，等等。

与方式1或方式2的不同之处在于，确定三角形a以及三角形b全等/近似全等，尚不足以确定第一组特征点与第二组特征点匹配。还要继续比较第一组特征点中特征点的属性信息与第二组特征点中特征点的属性信息是否一致，若一致，才可确定第一组特征点与第二组特征点匹配。

其中，二者属性信息的一致性要求，可以为要求二者完全一致才确定两组特征点匹配。

也可以在第一组特征点中特征点的属性信息与第二组特征点中特征点的属性信息部分一致时，即可确定第一组特征点与第二组特征点匹配。例如，只要第一组特征点中特征点的类型信息以及方向场信息与第二组特征点中特征点的类型信息以及方向场信息一致，即使第一组特征点中特征点的周围图案信息与第二组特征点中特征点的周围图案信息不一致，也可确定第一组特征点与第二组特征点匹配。

可选的，本发明实施例中，步骤103：在第1次至第k-1次采集指纹图像所形成的已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与n组特征点中任意一组特征点匹配的第一组特征点，包括如下实现方式：

针对n组特征点中的第1组特征点，在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与第1组特征点匹配的特征点集合，若未检索到，则针对n组特征点中的第2组特征点进行搜索，以此类推，直至搜索到已拼接指纹图像的特征点集合中的第k组特征点与n组特征点中的第i组特征点匹配，或者，遍历完所有n组特征点，确定已拼接指纹图像的特征点集合中不存在与n组特征点中任一组特征点匹配的特征点集合。

可选的，本发明实施例中，步骤102～步骤103的执行流程可以有两种情况：

其一，先从m个特征点中提取出所有的n组特征点，然后针对m个特征点中的每组特征点，在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与之匹配的特征点集合，直至搜索到已拼接指纹图像的特征点集合中的第k组特征点与n组特征 点中的第i组特征点匹配，或者，遍历完所有n组特征点，确定已拼接指纹图像的特征点集合中不存在与n组特征点中任一组特征点匹配的特征点集合。

其二，先从m个特征点集合中提取第1组特征点，然后，在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与之匹配的特征点集合。若未搜索到，则从m个特征点集合中提取第2组特征点，在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与第2组特征点匹配的特征点集合。以此类推，直至搜索到已拼接指纹图像的特征点集合中的第k组特征点与第i组特征点匹配，或者，遍历完所有n组特征点，确定已拼接指纹图像的特征点集合中不存在与n组特征点中任一组特征点匹配的特征点集合。

可选的，本发明实施例中，参见图2，在步骤101：从第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，还包括：

步骤105：判断m是否大于等于3；若是，则执行步骤102，否则，执行步骤106。

步骤106：重新进行第k次指纹图像的采集。

具体的，在m小于3时，无法从第k次采集的指纹图像中提取出包括三个点的特征点组合，进而无法实现指纹图像的对齐拼接，表明第k次采集的指纹图像无法满足要求，将舍弃当前的第k次采集的指纹图像，重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，本发明实施例中，步骤104：根据第一组特征点以及第二组特征点对第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像进行拼接，包括：

将第k次采集的指纹图像进行旋转操作和/或平移操作，以使第二组特征点形成的三角形与第一组特征点形成的三角形重合；

将第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像叠加拼接。

具体的，通过旋转操作和/或平移操作，使得第二组特征点形成的三角形与第一组特征点形成的三角形重合，进而实现第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像对齐，然后将二者叠加，即实现第k次采集的指纹图像的拼接。

图3为指纹图像对齐的示意图，其中，左上为第k次采集的指纹图像，左下为已拼接指纹图像。左上指纹图像中的三角形即为第二组特征点对应的三角形，左下指纹图像中的三角形即为第一组特征点对应的三角形。图3右侧为通过旋转操作和/或平移操作使两个三角形重合，进而得到第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像叠加拼接后的指纹图像。

可选的，本发明实施例中，如果在步骤101之后，如果m个特征点在同一直线上时，则执行步骤106，重新进行第k次指纹图像的采集。

具体的，当m个特征点共线时，无法从m个特征点中提取出三角形，无法根据三角形的全等实现指纹图像的对齐拼接，表明当前第k次采集的指纹图像无法满足要求，将舍弃当前的第k次采集的指纹图像，重新进行第k次指纹图像的采集。

实际情况中，可以不直接进行m个特征点是否共线的判断，只要确定m个特征点中所有的三点组合均共线，则确定m个特征点共线。

可选的，本发明实施例中，继续参照图2，在步骤102：从m个特征点中提取n组特征点之后，还包括如下步骤：

步骤107：确定已拼接指纹图像的特征点集合中不包含第一组特征点，转向执行步骤106。

具体的，如果n组特征点遍历完之后，发现已拼接指纹图像的特征点集合中均不存在与n组特征点中任意一组相匹配的特征点集合，即表明第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像没有重叠部分，将舍弃当前的第k次采集的指纹图像，重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，本发明实施例中，继续参照图2，在步骤104之后，还包括如下步骤：

步骤108：判断叠加后的指纹图像是否符合预设条件；若是，则执行步骤109，否则，执行步骤110。

步骤109：终止指纹图像的采集。

步骤110：进行第k+1次指纹图像的采集。

具体的，叠加后的指纹图像是否符合预设条件，包括但不限于如下实现方式：

其一，叠加后指纹图像的面积是否达到设定阈值；若达到，则符合预设条件。

其二，叠加后指纹图像包含的特征点的数目是否达到设定数目，若达到，则符合预设条件。

其三，叠加后指纹图像的形状是否与预设形状相符合，若是，则符合预设条件。

在步骤108的判断结果表明叠加后的指纹图像符合预设条件，表明已采集到符合条件的指纹图像，可以终止指纹图像的采集，否则，继续进行下一次指纹图像的采集以及对齐拼接，直至获得符合预设要求的指纹图像。

可选的，本发明实施例中，在步骤104：根据第一组特征点以及n组特征点中与第一组特征点相匹配的第二组特征点，对第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像进行拼接之后，还包括如下步骤：

存储根据第k次采集的指纹图像以及已拼接指纹图像拼接形成的指纹图像。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种指纹图像拼接装置200，参照图4，指纹图像采集装置包括：处理单元201，以及分别连接到处理单元201的存储单元202以及指纹图像采集单元203。

其中，指纹图像采集单元203可以为：光学指纹图像采集单元、热敏式传感单元、生物射频指纹采集单元，等等。

存储单元202可以为一个存储装置，也可以是多个存储元件的统称，且用于存储可执行程序代码、居民接入网设备或终端运行所需要参数、数据等。且存储单元202可以包括随机存储器(random-accessmemory；简称：ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory；简称：nvm)，例如磁盘存 储器，闪存(flash)等。

处理单元201可以是一个处理元件，也可以是多个处理元件的统称。例如，该处理单元201可以是中央处理器(centralprocessingunit；简称：cpu)，也可以是特定集成电路(applicationspecificintergratedcircuit；简称：asic)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路，例如：一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor；简称：dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray；简称：fpga)。

指纹图像采集单元203，用于进行第k次指纹图像的采集；

存储单元202，用于存储第k次采集的指纹图像，以及第1次至第k-1次采集的指纹图像所形成的已拼接指纹图像；

处理单元201，分别与指纹图像采集单元203以及存储单元202相连，用于：从指纹图像采集单元203第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点，k为大于1的整数；并从m个特征点中提取n组特征点，n组特征点中的每组特征点包括三个特征点；并在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与n组特征点中任意一组特征点匹配的第一组特征点；根据第一组特征点以及n组特征点中与第一组特征点相匹配的第二组特征点，对第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像进行拼接。

可选的，本发明实施例中，n组特征点中的每组特征点包括三个不共线特征点。

可选的，本发明实施例中，处理单元201还用于：在从指纹图像采集单元203第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，确定m个特征点均在同一直线上，指示指纹图像采集单元203重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，本发明实施例中，处理单元201将第k次采集的指纹图像进行旋转操作和/或平移操作，以使第二组特征点形成的三角形与第一组特征点形成的三角形重合；将经旋转操作和/或平移操作处理后的第k次采集的指纹图像，与已拼接指纹图像叠加拼接。

可选的，本发明实施例中，处理单元201在从指纹图像采集单元203第k次采集的指纹图像中提取出m个特征点之后，确定m小于3，指示指纹图像采集单元203重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，本发明实施例中，处理单元201在从m个特征点中提取n组特征点之后，确定已拼接指纹图像的特征点集合中不包含与n组特征点中任意一组特征点匹配的特征点组合，指示指纹图像采集单元203重新进行第k次指纹图像的采集。

可选的，本发明实施例中，处理单元201在将第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像叠加拼接之后，判断叠加后的指纹图像是否符合预设条件；在叠加后的指纹图像符合预设条件时，指示指纹图像采集单元203终止指纹图像的采集；以及在叠加后的指纹图像不符合预设条件时，指示指纹图像采集单元203进行第k+1次指纹图像的采集。

可选的，本发明实施例中，处理单元在对第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像进行拼接之后，存储根据第k次采集的指纹图像以及已拼接指纹图像拼接形成的指纹图像。

本实施例中的指纹图像拼接装置200与前述指纹图像拼接方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的装置200的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例中，在当前采集的第k次采集的指纹图像中提取包括三个特征点的特征点组合，然后在已拼接指纹图像的特征点集合中搜索与该特征点组合相匹配的第一组特征点，然后根据两组特征点将第k次采集的指纹图像与已拼接指纹图像对齐拼接，实现方式简单、耗时较短且拼接效果良好。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计 算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。