一种证件数码孔真伪鉴别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于证件防伪鉴别技术领域，具体涉及一种证件数码孔真伪鉴别方法。
【背景技术】
[0002] 证件是依据法律规定，赋予或授予某主体的身份、资格、权力或荣誉等方面的证明 性文件，如居民身份证、护照、驾驶证等。一般情况下，证件中都会出现一些数字代码，比如 证件的序列号、页码、持证人的身份代码等，往往这些数字代码标识着证件的唯一性以及证 件与持证人的统一性等。为了提高证件的安全性，证件中的这些数字代码通常采用打孔技 术进行防伪，称形成这些数字代码的孔为数码孔。一般真实证件上的数码孔大小一致、孔洞 边缘光滑、数码孔位置排列整齐，而伪造的的数码孔则不具有这些特性。
[0003] 证件中的数码孔，每个孔的直径一般在0.l-o. 8mm之间，通常是在放大10-20倍的 情况下，通过人工肉眼的方式观察数码打孔的孔洞形状以及排列等规范性特征，以辨识其 真伪性。人工鉴别的方法费时费力，且难以保证鉴别的客观性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种证件数码孔真伪鉴别方法，解决了现有技术中存在的人 工鉴别证件数码孔真伪时费时费力且鉴别效率不高的问题。
[0005] 本发明所采用的技术方案是，一种证件数码孔真伪鉴别方法，具体按照以下步骤 实施：
[0006] 步骤1、将证件数码孔区域放大10到20倍，采用透射方式对证件中的数码孔区域 进行数字化图像采集，设采集到的数码孔图像为f(x，y);
[0007] 步骤2、对步骤1中采集的数码孔图像f(x，y)进行二值化并采用连通区域分析的 方法提取每一个数码孔；
[0008] 步骤3、对步骤2中提取的每一个数码孔，采用最小二乘圆拟合的方法拟合每个数 码孔，并提取拟合圆的圆心坐标和半径几何参数；
[0009] 步骤4、根据步骤3中得到的拟合圆的圆心坐标和半径几何参数判定数码孔真伪， 判定数码孔真伪的具体方法有两种，第一种方法是对比法：计算步骤3中提取的每个数码 孔边缘和拟合圆的差异值，并设定一个阈值，若差异值大于阈值，则判定该数码孔为伪造的 数码孔；第二种方法是K均值聚类法：采用K均值聚类的方法，对步骤3中的所有数码孔拟 合出的圆心坐标在行方向和列方向上进行聚类，然后计算各数码孔圆心偏离聚类中心的差 异，若差异值大于一个设定的阈值，则表明数码孔排列不整齐，属于伪造的数码孔。
[0010] 本发明的特点还在于，
[0011] 步骤2的具体方法为：
[0012] 步骤2. 1)、采用最大类间方差法，对步骤1中的数码孔图像f(x，y)进行二值化，设 二值化后的图像为g(x，y);
[0013] 步骤2. 2)、对步骤2. 1)中二值化后的图像g(x，y)采用8邻域连通区域分析的方 法，提取每一个数码孔，设提取到的数码孔为hi(i= 1，2,…，P)，其中P表示数码孔的个数。
[0014] 步骤3的具体方法为：
[0015] 步骤3.1)、对每个数码孔采用圆进行拟合，设第i个数码孔比(i= 1，2,…，P)拟 合出的圆的圆心坐标为（Ai，Bi)、半径为氏，则将圆形表示为：
[0016] (X- A!)- + (y - Bj、..' = R;.'， (1)
[0017] 式⑴的另一种表示形式为V+y^iX+biy+cf0， (2)
[0018] 式⑴与式⑵的转化关系为：
[0019] 步骤3.2)、设二值化后数码孔轮廓上的点表示为（Xj，yj)，设为数码孔 边缘上所有点到圆边缘距离差的平方和，则：
[0021] 式（3)中L为数码孔边缘上的点数；
[0022] 步骤3. 3)、对式（3)运用Gauss-Newton非线性最小二乘法求目标函数Q(ai,h，Ci) 的极小值，得到参数（心1^，(^)，依据参数（心1^(〇计算出数码孔比的圆心坐标为仏 1，81) 和半径为氏。
[0023] 步骤4中对比法的具体方法为：
[0024] 以数码孔hji= 1，2,…，P)拟合圆的半径氏为半径，拟合出的圆心（Ai，Bi)为原 点、将整个圆周分成K等分，计算数码孔边缘上相对应的各点和拟合出的圆上的各点的距 离差异信息，以此作为数码孔真伪鉴别的依据，其计算公式如式（4)所示：
[0026] 式⑷中dj是拟合出的圆心到数码孔孔边缘的距离；
[0027] 设阈值1\= 0. 9,若C<Ti，则该数码孔为伪造的数码孔。
[0028] 步骤4中K均值聚类法的具体方法为：
[0029] 设组成证件中数字号码的数码孔由M行、N列组成，各数码孔拟合出的圆心坐标为 ㈨，，则按以下步骤对数码孔圆心在行方向和列方向上进行聚类，并计算偏离聚类中心 的差异：
[0030] 步骤4. 1)、采用K均值聚类的方法，对所有数码孔的纵坐标Bi在行方向上聚类成 M类CpQ、…、CM，设M类的聚类中心坐标值为叫、!!^、…、mM，对任意一个数码孔hji= 1，2,…，P)，设阈值T2= 5,若其纵坐标Bi属于C」类，则比较B占m」的值，若|B「Hi」| >T2， 则认为数码孔h是伪造的；
[0031] 步骤4. 2)，采用K均值聚类的方法，对所有数码孔的横坐标化在列方向上聚类成 N类CpQ、…、CN，设N类的聚类中心坐标值为nprv…、nN，对任意一个数码孔hji= 1，2,…，P)，若其纵坐标化属于C」类，则比较A占n」的值，若|A「nj| >T2,则认为数码孔 是伪造的。
[0032]K均值聚类的计算公式为：
[0034] 式（5)中叫，、…、mM表示各聚类中心坐标值，通过不断迭代修改各聚类中心值， 使E值逐渐减小。
[0035] 本发明的有益效果是，一种证件数码孔真伪鉴别方法，通过放大采集数码孔图像， 使数码孔图像更加清晰。可以对数码孔的圆形度进行定量的计算，可以克服目前圆形度判 断不够精确的缺陷，可以从局部形状上对伪造的数码孔进行鉴别。通过对数码孔行方向和 列方向的判断，可以从整体上对伪造的数码孔进行鉴别。
【附图说明】
[0036] 图1是本发明一种证件数码孔真伪鉴别方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0038] 本发明一种证件数码孔真伪鉴别方法，步骤流程如图1所示，具体按照以下步骤 实施：
[0039] 步骤1、将证件数码孔区域放大10到20倍，采用透射方式对证件中的数码孔区域 进行数字化图像采集，设采集到的数码孔图像为f(x，y);
[0040] 步骤2、对步骤1中采集的数码孔图像f(x，y)进行二值化并采用连通区域分析的 方法提取每一个数码孔，具体方法为：
[0041] 步骤2. 1)、采用最大类间方差法，对步骤1中的数码孔图像f(x，y)进行二值化，设 二值化后的图像为g(x，y);
[0042]步骤2. 2)，对步骤2. 1)中二值化后的图像g(x，y)采用8邻域连通区域分析的方 法，提取每一个数码孔，设提取到的数码孔为h(i=1，2,…，P)，其中P表示数码孔的个数；
[0043] 步骤3、对步骤2中提取的每一个数码孔，采用最小二乘圆拟合的方法拟合每个数 码孔，并提取拟合圆的圆心坐标和半径几何参数，具体过程如下：
[0044]步骤3.1)、对每个数码孔采用圆进行拟合，设第i个数码孔比(i=1，2,…，P)拟 合出的圆的圆心坐标为（Ai，Bi)、半径为氏，则将圆形表示为：
[0045] (x-Af =R；, C1 )
[0046] 式⑴的另一种表示形式为y+yiap+biy+cf0， ⑵
[0047] 式⑴与式⑵的转化关系为：
[0048] 步骤3.2)、设二值化后数码孔轮廓上的点表示为（Xj，yj)，设Q^bpCi)为数码孔 边缘上所有点到圆边缘距离差的平方和，则：
[0050] 式（3)中L为数码孔边缘上的点数；
[0051] 步