本发明涉及指纹识别领域，特别涉及一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法。
背景技术：
指纹识别作为现代化办公或安全领域的重要技术，被大规模的应用在日常生产生活中的各个方面；在实际使用过程中，现有的指纹识别系统和方法虽然已经比较成熟，但在很多时候，依然会出现识别不准确；指纹录入的图像质量不够和智能化、人性化程度不高的缺陷。
为了对指纹图像的好坏进行评估，首先要定义什么样的图像是好的图像，什么样的图像是不合格的图像，有了一个统一的标准之后才能够进行图像的评估。在参考了很多文献资料的情况下，我们确定了采用特征点对指纹进行匹配，因此，有效特征点的数量和可靠性就应该成为评价一幅指纹图像的标准，但是在没有进行后续的处理之前，我们又没有办法来获取具体的特征点以及特征点的数量、可靠性等信息，因此应该寻求一个与有效特征点的数量密切相关的量来衡量指纹图像的质量。而且这个量可以不必经过后续的处理和复杂的计算就可以得到，并且对大多数的情况下都能够有准确性。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供了一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，本发明具有具备质量评估功能，运行效率高、识别准确和智能化、人性化等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，其特征在于，所述系统包括：用于获取原始指纹图像信息的指纹采集装置；所述指纹采集装置信号连接于用于对指纹原始指纹图像信息进行质量评估的质量评估单元；所述质量评估单元分别信号连接于用于对指纹图像进行图像处理的图像处理系统和指纹采集装置；所述图像处理系统分别信号连接于用于对图像处理后的数据信息进行检索和匹配的检索匹配系统和存储有匹配指纹数据信息的数据库；所述检索匹配单元信号连接于数据库。
所述指纹采集装置包括：用于获取原始指纹图像信息的指纹传感器；所述指纹传感器信号连接于用于将模拟的原始指纹图像信息转换为数字图像信号的数据转换单元；所述数据转换单元信号连接于所述质量评估单元；所述指纹采集装置还包括：用于显示信息的显示器和用于发出语音提醒信号的语音播放装置。
所述质量评估系统包括：将指纹图像分割为多个小块的指纹图像分割单元；所述指纹图像分割单元信号连接于用于根据分割后的指纹图像判断指纹图像质量的判断单元。
所述图像处理系统包括：用于将分割后的指纹图像进行二值化处理的图像二值化单元；所述图像二值化单元信号连接于用于去除二值化后的指纹图像中的孔类噪声的噪声去除单元；所述噪声去除单元信号连接于用于将指纹图像进行细化的指纹细化单元；所述指纹细化单元信号连接于用于对指纹图像进行滤波的图像滤波单元；所述图像滤波单元信号连接于所述检索匹配系统。
所述检索匹配系统包括：特征量提取单元和匹配检索单元；所述特征量提取单元，用于对图像处理后的指纹图像数据信息进行特征量提取；所述特征量提取单元信号连接于匹配检索单元；所述检索匹配单元，用于根据特征量提取单元发送过来提取后的特征量进行检索，得出检索结果，将检索结果发送至指纹采集装置。
一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：指纹采集装置获取指纹的原始图像数据信息，将原始的图像数据信息发送至质量评估系统；
步骤2：质量评估系统对接收到的原始图像数据信息进行质量评估，若质量评估通过，则将原始图像数据信息发送至图像处理系统，执行步骤3；若质量评估不通过，则发送控制命令到指纹采集装置，指纹采集装置提醒使用者需要重新采集指纹；
步骤3：若进行的是录入用户指纹的操作，图像处理系统对接收到的指纹图像数据信息进行图像处理后将处理后的数据信息发送至数据库进行保存；若进行的是识别用户指纹的操作，图像处理系统对接收到的指纹图像数据信息进行图像处理后将处理后的数据信息发送至检索匹配系统；
步骤4：检索匹配系统根据接收到的指纹图像数据信息在数据库中进行检索和匹配，将检索和匹配的结果发送至指纹采集装置，告知用户指纹识别的结果。
所述质量评估系统对原始图像数据信息进行质量评估的方法包括以下步骤：
步骤1：质量评估系统将原始图像数据信息分成N*N个小方块；
步骤2：定义每个小方块的间的灰度值变化量为：
;
其中， 为每个小方块左上角点的坐标； 为原始图像第i行第j列点的像素灰度值；m为该小方块内所有点的均值；
；
步骤3：根据求出的 ，设定一格阈值；若 ，则该方块内所有点都是有效指纹区域内的点；若 ，则该方块内的所有点都是非有效指纹区域内的点；
步骤4：对于非有效指纹区域内的点，设定另外一个阈值为： ；如果该小方块内所有点的均值 判定该小方块内的图像是由于图像粘连所引起的，是手指太湿的原因造成的；否则，如果该小方块内所有点的均值 ,且T2＜△f＜T(T2为一个阀值)，则说明该小方块内的指纹图像是比较淡，这是由于采集指纹图像的时候，手指过于干燥引起的；如果小方块内的非有效指纹区域不属于以上两种情况，则小方块内的指纹图像属于指纹图像的背景。
步骤4：对已经分出性质的小方块进行统计，为对整幅指纹图像的性质作出判断，，且对统计量进行概率分析，分析出指纹图像的质量是否合格，如果质量不合格，则要判断出不合格的原因，将所述原因反馈给指纹采集装置。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、智能化：本发明的指纹识别系统智能化程度高，根据指纹识别的结果和质量评估的结果，指纹识别系统能够及时的发出提醒指令，提醒用户识别到的结果和质量评估的结果，并告知图像质量评估不合格的原因。
2、具备图像质量评估功能：本发明的指纹识别系统具备图像质量评估功能，根据用户指纹识别结果进行图像质量评估，防止因为用户录入指纹的质量不合格导致后续的指纹识别不够准确。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、智能化：本发明的指纹识别系统智能化程度高，根据指纹识别的结果和质量评估的结果，指纹识别系统能够及时的发出提醒指令，提醒用户识别到的结果和质量评估的结果，并告知图像质量评估不合格的原因。
2、具备图像质量评估功能：本发明的指纹识别系统具备图像质量评估功能，根据用户指纹识别结果进行图像质量评估，防止因为用户录入指纹的质量不合格导致后续的指纹识别不够准确。
3、运行效率高：本发明的指纹识别系统运行效率高，图像处理系统对指纹识别系统进行处理后，匹配检索单元提取这些图像的特征量，根据特征量进行综合检索和分析。
4、识别准确：本发明的指纹识别系统将获取的指纹图像进行了去噪处理，去除了指纹图像在二值化过程中产生的孔类噪声，保证了后续指纹识别的准确性。
附图说明
图1是本发明的一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法的系统结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明实施例1中提供了一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统，系统结构如图1所示：
一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，其特征在于，所述系统包括：用于获取原始指纹图像信息的指纹采集装置；所述指纹采集装置信号连接于用于对指纹原始指纹图像信息进行质量评估的质量评估单元；所述质量评估单元分别信号连接于用于对指纹图像进行图像处理的图像处理系统和指纹采集装置；所述图像处理系统分别信号连接于用于对图像处理后的数据信息进行检索和匹配的检索匹配系统和存储有匹配指纹数据信息的数据库；所述检索匹配单元信号连接于数据库。
所述指纹采集装置包括：用于获取原始指纹图像信息的指纹传感器；所述指纹传感器信号连接于用于将模拟的原始指纹图像信息转换为数字图像信号的数据转换单元；所述数据转换单元信号连接于所述质量评估单元；所述指纹采集装置还包括：用于显示信息的显示器和用于发出语音提醒信号的语音播放装置。
所述质量评估系统包括：将指纹图像分割为多个小块的指纹图像分割单元；所述指纹图像分割单元信号连接于用于根据分割后的指纹图像判断指纹图像质量的判断单元。
所述图像处理系统包括：用于将分割后的指纹图像进行二值化处理的图像二值化单元；所述图像二值化单元信号连接于用于去除二值化后的指纹图像中的孔类噪声的噪声去除单元；所述噪声去除单元信号连接于用于将指纹图像进行细化的指纹细化单元；所述指纹细化单元信号连接于用于对指纹图像进行滤波的图像滤波单元；所述图像滤波单元信号连接于所述检索匹配系统。
所述检索匹配系统包括：特征量提取单元和匹配检索单元；所述特征量提取单元，用于对图像处理后的指纹图像数据信息进行特征量提取；所述特征量提取单元信号连接于匹配检索单元；所述检索匹配单元，用于根据特征量提取单元发送过来提取后的特征量进行检索，得出检索结果，将检索结果发送至指纹采集装置。
本发明实施例2中提供了一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统的方法，
一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：指纹采集装置获取指纹的原始图像数据信息，将原始的图像数据信息发送至质量评估系统；
步骤2：质量评估系统对接收到的原始图像数据信息进行质量评估，若质量评估通过，则将原始图像数据信息发送至图像处理系统，执行步骤3；若质量评估不通过，则发送控制命令到指纹采集装置，指纹采集装置提醒使用者需要重新采集指纹；
步骤3：若进行的是录入用户指纹的操作，图像处理系统对接收到的指纹图像数据信息进行图像处理后将处理后的数据信息发送至数据库进行保存；若进行的是识别用户指纹的操作，图像处理系统对接收到的指纹图像数据信息进行图像处理后将处理后的数据信息发送至检索匹配系统；
步骤4：检索匹配系统根据接收到的指纹图像数据信息在数据库中进行检索和匹配，将检索和匹配的结果发送至指纹采集装置，告知用户指纹识别的结果。
所述质量评估系统对原始图像数据信息进行质量评估的方法包括以下步骤：
步骤1：质量评估系统将原始图像数据信息分成N*N个小方块；
步骤2：定义每个小方块的间的灰度值变化量为：
;
其中， 为每个小方块左上角点的坐标； 为原始图像第i行第j列点的像素灰度值；m为该小方块内所有点的均值；
；
步骤3：根据求出的，设定一格阈值；若 ，则该方块内所有点都是有效指纹区域内的点；若，则该方块内的所有点都是非有效指纹区域内的点；
步骤4：对于非有效指纹区域内的点，设定另外一个阈值为：；如果该小方块内所有点的均值 判定该小方块内的图像是由于图像粘连所引起的，是手指太湿的原因造成的；否则，如果该小方块内所有点的均值 ,且T2＜△f＜T(T2为一个阀值)，则说明该小方块内的指纹图像是比较淡，这是由于采集指纹图像的时候，手指过于干燥引起的；如果小方块内的非有效指纹区域不属于以上两种情况，则小方块内的指纹图像属于指纹图像的背景。
步骤4：对已经分出性质的小方块进行统计，为对整幅指纹图像的性质作出判断，，且对统计量进行概率分析，分析出指纹图像的质量是否合格，如果质量不合格，则要判断出不合格的原因，将所述原因反馈给指纹采集装置。
本发明实施例3中提供了一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，系统结构如图1所示：
一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，其特征在于，所述系统包括：用于获取原始指纹图像信息的指纹采集装置；所述指纹采集装置信号连接于用于对指纹原始指纹图像信息进行质量评估的质量评估单元；所述质量评估单元分别信号连接于用于对指纹图像进行图像处理的图像处理系统和指纹采集装置；所述图像处理系统分别信号连接于用于对图像处理后的数据信息进行检索和匹配的检索匹配系统和存储有匹配指纹数据信息的数据库；所述检索匹配单元信号连接于数据库。
所述指纹采集装置包括：用于获取原始指纹图像信息的指纹传感器；所述指纹传感器信号连接于用于将模拟的原始指纹图像信息转换为数字图像信号的数据转换单元；所述数据转换单元信号连接于所述质量评估单元；所述指纹采集装置还包括：用于显示信息的显示器和用于发出语音提醒信号的语音播放装置。
所述质量评估系统包括：将指纹图像分割为多个小块的指纹图像分割单元；所述指纹图像分割单元信号连接于用于根据分割后的指纹图像判断指纹图像质量的判断单元。
所述图像处理系统包括：用于将分割后的指纹图像进行二值化处理的图像二值化单元；所述图像二值化单元信号连接于用于去除二值化后的指纹图像中的孔类噪声的噪声去除单元；所述噪声去除单元信号连接于用于将指纹图像进行细化的指纹细化单元；所述指纹细化单元信号连接于用于对指纹图像进行滤波的图像滤波单元；所述图像滤波单元信号连接于所述检索匹配系统。
所述检索匹配系统包括：特征量提取单元和匹配检索单元；所述特征量提取单元，用于对图像处理后的指纹图像数据信息进行特征量提取；所述特征量提取单元信号连接于匹配检索单元；所述检索匹配单元，用于根据特征量提取单元发送过来提取后的特征量进行检索，得出检索结果，将检索结果发送至指纹采集装置。
一种基于图像质量评估技术的指纹识别系统及方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：指纹采集装置获取指纹的原始图像数据信息，将原始的图像数据信息发送至质量评估系统；
步骤2：质量评估系统对接收到的原始图像数据信息进行质量评估，若质量评估通过，则将原始图像数据信息发送至图像处理系统，执行步骤3；若质量评估不通过，则发送控制命令到指纹采集装置，指纹采集装置提醒使用者需要重新采集指纹；
步骤3：若进行的是录入用户指纹的操作，图像处理系统对接收到的指纹图像数据信息进行图像处理后将处理后的数据信息发送至数据库进行保存；若进行的是识别用户指纹的操作，图像处理系统对接收到的指纹图像数据信息进行图像处理后将处理后的数据信息发送至检索匹配系统；
步骤4：检索匹配系统根据接收到的指纹图像数据信息在数据库中进行检索和匹配，将检索和匹配的结果发送至指纹采集装置，告知用户指纹识别的结果。
所述质量评估系统对原始图像数据信息进行质量评估的方法包括以下步骤：
步骤1：质量评估系统将原始图像数据信息分成N*N个小方块；
步骤2：定义每个小方块的间的灰度值变化量为：
;
其中， 为每个小方块左上角点的坐标； 为原始图像第i行第j列点的像素灰度值；m为该小方块内所有点的均值；
；
步骤3：根据求出的，设定一格阈值；若，则该方块内所有点都是有效指纹区域内的点；若，则该方块内的所有点都是非有效指纹区域内的点；
步骤4：对于非有效指纹区域内的点，设定另外一个阈值为：；如果该小方块内所有点的均值 判定该小方块内的图像是由于图像粘连所引起的，是手指太湿的原因造成的；否则，如果该小方块内所有点的均值 ,且T2＜△f＜T(T2为一个阀值)，则说明该小方块内的指纹图像是比较淡，这是由于采集指纹图像的时候，手指过于干燥引起的；如果小方块内的非有效指纹区域不属于以上两种情况，则小方块内的指纹图像属于指纹图像的背景。
步骤4：对已经分出性质的小方块进行统计，为对整幅指纹图像的性质作出判断，，且对统计量进行概率分析，分析出指纹图像的质量是否合格，如果质量不合格，则要判断出不合格的原因，将所述原因反馈给指纹采集装置。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。