[发明专利]光学指纹采集器图像畸变的校正算法

说明书

技术领域

本发明涉及指纹自动识别系统中的图像采集和匹配，属于数字图像处理和模式识别领域，主要涉及的是光学指纹采集器图像畸变的校正算法。适合于计算机自动指纹识别系统中的光学采集器图像和平面捺印指纹图像的匹配过程。

背景技术

自动指纹识别系统(AFIS)作为一种重要的生物特征鉴别技术已在市场上得到广泛的应用，特别是在公共安全领域，不断的市场需求进一步促进了AFIS技术的发展。指纹识别的前提条件就是获取数字指纹图像，主要由各种指纹采集器来完成。目前的指纹采集器主要有光学指纹采集器、半导体指纹采集器、超声波指纹采集器三大类。光学指纹采集器以稳定性能好、承受温度变化、耐磨损、成本低廉等优势，成为了市场上的主力产品；半导体指纹采集器包括硅电容指纹图像传感器、半导体压感式传感器和半导体温度感应传感器等三大类，其优点是获取的指纹图像比较精准，但是半导体指纹采集器普遍容易受到静电的影响，对干、湿指纹敏感，不耐磨损；超声波指纹采集器由于其成本过高，目前在AFIS中还不多见。

光学指纹采集器受光学成像机理的影响，都存在着一定程度的图像形变，主要有梯形形变和矩形形变。目前的指纹采集器校正技术也是针对这两种情况来进行的。事实上，光学指纹采集器获取的指纹图像的形变远不止这两种线型变化，图像的边缘附近存在很大程度的非线性扭曲。受图像扭曲的影响，同一个光学指纹采集器，采集同一方向的指纹进行匹配时，可以完成匹配的；同一个光学指纹采集器，对不同方向的指纹就无法准确地匹配；光学指纹采集器获取的图像和平面捺印的指纹图像则根本无法匹配。

基于上述原因，为了使光学指纹采集器不受采集指纹的方向影响，为了使各种指纹采集设备得到的指纹图像具有通用性，就需要对各种线型和非线性变形的指纹图像进行校正，从而实现同一指纹在同源和非同源的情况下，都能够准确的完成匹配。

发明内容

本发明的目的即由此产生，提出一种光学指纹采集器图像畸变的校正算法，解决了光学指纹采集器图像变形造成的匹配问题。通过对光学指纹采集器获取的线型和非线性畸变指纹图像的校正算法，使同一指纹在同源和非同源的情况下均能实现准确的匹配。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：利用正方形网格在光学指纹采集器上形成的畸变图像上的网格节点与原正方形网格节点形成对应的控制点，来推导图像的畸变函数，完成图像的校正。具体步骤为：

a)用正方形网格在水平和垂直方向上对正指纹光学采集器，采集畸变图像I(i，j)，其大小为m×n，将图像格式转化为灰度模式，记录采集器的dpi。

b)正方形网格形成的灰度图像J(i，j)，其大小为u×v，保持与图像I(i，j)具有一致的方向和相同的dpi。

c)配准图像I(i，j)和图像J(i，j)的中心点，分别记录两幅图像中每个对应网格控制点的坐标。

d)利用两幅图像中每个对应网格控制点的坐标，推导畸变函数，利用畸变函数实现采集器对任意指纹图像的自动矫正。

本发明通过对光学指纹采集器获取的线型和非线性畸变指纹图像的校正，使同一指纹在同源和非同源的情况下均能实现准确的匹配。可以校正任意尺寸、任意形变的光学指纹采集器图像，不受采集器的厂家、规格、类型的限制。通过实验证实，本发明的算法解决了光学指纹采集器图像变形等造成的匹配问题，可以将原本无法匹配的光学指纹采集器采集的指纹图像和平面捺印扫描指纹图像，准确地匹配，对推动指纹采集图像向标准化方向发展有积极的意义。

附图说明

图1是本发明光学指纹采集器图像畸变矫正原理图；

图2是本发明正方形网格节点形成的控制点示意图；

图3是本发明光学指纹采集器图像畸变示意图；

图4-5是本发明光学指纹采集器采集的指纹图像的矫正效果。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

用于实施本发明的硬件环境是：CAMA-e深圳公司生产的光学指纹采集器，ACPIMultiprocessor PC-4400+计算机、2.00GB内存、64M显卡；运行的软件环境是：Window XP，用C及MATLAB 6.5程序设计语言可实现本发明提出的方法。

1.设计图象畸变控制点

指纹图像的畸变需要通过测量光学指纹采集器的畸变参数来完成，指纹特征点的分布具有随机性，需要用正方形网格来替代测量。

用正方形网格在水平和垂直方向上对正指纹光学采集器，采集畸变图像I(i，j)，其大小为m×n，将图像格式转化为灰度模式，记录采集器的dpi。