[发明专利]基于局部结构的双胞胎相似指纹识别系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于生物特征识别技术领域，具体涉及指纹识别方法，尤其涉及基于局部结构的双胞胎相似指纹识别方法。

背景技术

随着社会的发展和人们安全意识的提高，生物特征识别技术起着越来越重要的作用，在社会的各个领域和人们日常生活的方方面面也有着日益广泛的应用。虽然双胞胎占人口的比例较小，但是受到的关注程度很高，对这一特殊群体的进行有效的身份认证更是研究的难点。由于双胞胎是基因基本相同的个体，所以他们具有十分相似的生物特征，如人脸、形体和声音等，所以采用人脸、形体或语音识别等手段，无法将双胞胎正确的区分开来。而且由于双胞胎的基因几乎完全相同，所以使用DNA鉴定的方法也很难对双胞胎进行识别和验证。与此同时，双胞胎的指纹的相似程度也很高。因此，对双胞胎的相似指纹进行有效识别的技术难度远远大于对普通人群的指纹识别。

医学研究表明，人的指纹主要是在胎儿时期的第13至19周形成的，决定指纹形态的因素主要有两个，一是遗传因素，即DNA，二是胎儿在母体中的发育环境，如脐带血流等。双胞胎在这两方面都是最为相近的，因此双胞胎的指纹，尤其是指纹中的全局特征相似度很高，这就给双胞胎的指纹识别带来了巨大挑战。

自动指纹识别技术是将采集到的指纹与数据库中的指纹进行比较，以确定是否属于某个手指的过程。指纹识别方法主要的依据包括指纹的全局特征，如指纹分类、奇异点、脊线流等，以及局部特征，如细节点等。由于全局特征在指纹采集中相对比较稳定，而局部特征数量较多、便于比较，因此目前的指纹识别方法都采用全局特征与局部特征相结合的方法进行指纹识别。然而对于全局特征非常相似的双胞胎指纹而言，传统的指纹识别方法有着明显的缺点：在全局特征一致而局部特征相似的情况下，容易造成指纹的误识，导致了双胞胎群体指纹的识别率显著降低，自动指纹识别系统的应用范围受到限制。

发明内容

对于全局特征非常相似的双胞胎指纹而言，传统的指纹识别方法有着明显的缺点：在全局特征一致而局部特征相似的情况下，容易造成指纹的误识，导致了双胞胎群体指纹的识别率显著降低，指纹自动识别系统的应用范围受到限制，为了解决现有技术的问题，本发明的目的是提供一种能提高双胞胎群体指纹的识别率的基于局部结构的双胞胎相似指纹识别系统及方法。

为了实现本发明的目的，本发明的一方面，是提供一种基于局部结构的双胞胎相似指纹识别系统，包括：

与输入图像端连接的预处理装置，用于对输入的指纹图像提取方向场图像、分割指纹图像的前景和背景、对图像进行方向滤波，输出指纹细化图像；

与预处理装置连接的局部结构模板装置，用于提取细化图像中细节点，构造细节点局部结构，将指纹中各局部结构组合生成指纹模板；

与局部结构模板装置连接的细节点局部结构匹配装置：比对输入指纹局部结构模板与数据库中指纹模板，用于输出指纹识别结果。

根据本发明的实施例，所述预处理装置包括：

方向场提取单元：用于分析指纹中灰度点的梯度方向和待估计方向的关系，提取方向场图像；

与方向场提取单元连接的分割单元：用于去除所述方向场图像中方向场变化紊乱的部分，形成指纹的掩膜图像；

与分割单元连接的图像滤波单元：用于掩膜图像进行方向滤波；

与图像滤波单元连接的细化单元：采用垂直于x轴方向或垂直于y方向细化处理，用于对脊线方向梯度的线积分通过跨越脊线的断面进行细化，获得细化指纹图像。

根据本发明的实施例，所述细节点局部结构匹配装置，还包括：

细节点特征单元，用于将所有的细节点向量作为一个整体与指纹图像一一对应；

与细节点特征单元连接的初匹配单元：用于将细节点向量匹配成细节点对，并生成指纹图像细节点结构；

与初匹配单元连接的模板匹配单元：对指纹局部结构模板中的细节点结构和数据库指纹中的细节点结构进行匹配，获取匹配阵列，用于计算能量匹配阵列的统计平均值得到平移参数和旋转参数；

与模板匹配单元连接的细节点对比对单元：用于指纹局部结构模板和数据库指纹模板中对应的细节点对二次比对，比较对应的细节点对并得到匹配分数。

为了实现本发明的目的，本发明的另一方面，是提供一种基于局部结构的双胞胎相似指纹识别方法，包括步骤：

预处理步骤：对采集到的指纹图像进行预处理，得到指纹的细化图像；

构造局部结构模板步骤：提取细化图像中的脊线末梢和分叉细节点p，对提取的细节点p的集合构造局部结构，将指纹中各局部结构组合生成指纹模板；