[发明专利]融合二级和三级特征的由粗到精的指纹识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及指纹鉴定领域，特别是一种融合二级和三级特征的由粗到精指纹识别方法。

背景技术

指纹识别技术以其易使用、高准确和低成本等特性在众多的生物识别技术中备受关注，已经成为身份认证最有效的手段之一，在公共信息安全、刑事侦查、电子商务等领域得到广泛应用。传统指纹识别系统以指纹细节点（即二级特征）作为唯一标识指纹的特征，在中小数据库规模情况下能取得较好的指纹检索匹配精度。

当前警用自动指纹识别系统（AFIS）系统主要利用的是指纹细节点特征来对数据库中的指纹进行唯一标识。图1示意性示出了目前的利用指纹细节点特征来进行指纹识别的流程图，如图1所示，对于现场提取的一枚指纹（即检材），侦查技术人员手动标定指纹图像中的细节点特征，并把标定结果输入AFIS系统，使用计算机在指纹数据库中自动检索匹配采集到的现场指纹；AFIS系统按匹配分数由高到低输出匹配候选指纹集；之后，侦查技术人员再手动一一匹配现场指纹和AFIS系统输出匹配候选指纹集中的前N枚指纹。评价自动指纹识别系统性能的指标主要有两个：系统检索时耗和检索精度。一般来说，系统检索时耗越小越好，检索精度越大越好。然而，我国刑事备案指纹数据库规模日益庞大，已达到并超过千万人级规模。在千万人级以上的大规模数据库中精准检索匹配输入指纹图像，对计算机系统硬件条件和指纹识别算法提出了更高的要求。如何研究下一代自动指纹识别系统，实现在大规模数据库中对输入指纹的精确查找匹配，是当前维护社会公共安全领域亟待解决的问题。

开发利用三级指纹特征为研究高精指纹识别算法提供了可行途径。指纹三级特征指的是指纹图像中汗孔、纹线边缘、细点线、疤痕等更加细节的特征信息。相比于细节点特征，指纹三级特征包含的信息更加丰富。图2示意性示出了以捺印方式采集的指纹图像与现场指纹图像的对比图。其中，图2a表示一枚现场指纹图像，图2b表示一枚以捺印方式采集的指纹图像。从图中可以看出，非捺印（现场）指纹图像中细节点特征数量有限，如果单纯依赖二级特征，不能对该指纹进行鉴定，而如果利用指纹中丰富的三级特征，就很容易与右图中的指纹进行匹配。可见三级特征对于提高指纹指纹识别的精度具有重要的价值。

基于高分辨率指纹图像的三级特征及其它扩展特征的研究在国际上受到了广泛的关注。2005年，美国国家标准化组织和美国国家标准与技术研究所明确提出：指纹图像分辨率最少要达到1000dpi，美国联邦调查局在AFIS标准中应该加入三级指纹特征。2007年美国著名科学家Anil K.Jain在模式识别领域的顶级期刊IEEE TRANSACTIONS ON PATTERNANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE上发表长文《Pores and ridges:high-resolution fingerprint matching using level Matching Using Level3Features》论证了应用三级特征进行指纹识别可能性和优越性。同时，随着指纹采集技术的发展，1000dpi分辨率的活体指纹采集仪已经逐渐进入商用，现场潜在指纹显现技术的不断发展也使得现场指纹的显出质量有效提高，“502”熏显及纳米材料等显现技术使得显现出的指纹能够反映三级特征，限制指纹三级特征应用的采集瓶颈已经被打破。随着高分辨率指纹图像采集技术的进步以及我国指纹数据库的不断扩容，高分辨率指纹三级特征的鉴定价值将逐渐凸显。

因此，需要一种融合二级和三级特征的由粗到精指纹识别方法，来提高指纹识别的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种融合二级和三级特征的由粗到精指纹识别方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种融合二级和三级特征的由粗到精指纹识别方法，所述方法包括如下步骤：a)构建包含三级指纹特征的高分辨率指纹图像数据库；b)标定所采集的指纹图像中的指纹细节点特征和三级特征；c)判断所采集的指纹图像中包含的细节点特征数量是否小于阈值,若是则进入步骤e；否则进入步骤d；d)采用所述细节点特征对数据库进行初步检索匹配，在匹配结果中按细节点指纹匹配算法得出匹配分数由高到低取得第一候选指纹集；e)使用三级特征进行精确匹配，在匹配结果中-按精确匹配算法得出匹配分数由高到低取得第二候选指纹集；f)将所采集指纹图像与所述第二候选指纹集中的指纹进行确认。

优选地，所述三级特征包括指纹图像中的汗孔、纹线边缘、细点线、以及疤痕。