[发明专利]基于数学函数查表法优化的快速指纹识别算法

说明书

技术领域

本发明涉及生物识别技术领域，具体涉及一种指纹识别过程中的数学算法。

背景技术

指纹在生物征识别领域，相对于虹膜、DNA技术，有其成本低、周期短、比对识别快速等特点取得了长足发展。指纹的应用经历了几个阶段，随着电子计算机的快速应用，基于指纹图像预处理，以特征为识别基础的指纹识别算法取得了长足的发展，通过将指纹图像进行一系列数学运算，并化最终得到指纹特征数据。

通过复杂的数学运算进行特征与方向性的比较，并最终确定指纹的一致性。

对指纹图像的处理是一个相当复杂的过程，其基本步骤一般包括了如下步骤，首先快速傅利叶变换对指纹图像进行频率转换运算，以取得指纹的方向场信息，方向场信息在指纹的背景分离及纹路走向预测中发展重要作用。然后进行指纹图像的平滑模糊处理，以去除指纹图像中的噪音干扰信息。最后通过二值化，细化处理，将指纹图像中的起始点、叉点、核心点以特征点的形式保存下来形成了指纹的特征数据。

发明内容

本发明的具体内容是指纹图像是平面二维的灰度图像，基于特征点的指纹识别算法大部分的处理运算都在平面内进行。对角度的运算大量的需要调用数学三角函数。一般指纹处理算法在数学函数的处理上直接调用系统数学函数的实现。这样会有两个问题，一是运算速度的问题，数学三角函数的运算需要运算时间比较长，这直接影响到指纹算法的处理效率。另一方面，数学运算是浮点运算，在以DSP、SOC为代表的没有浮点运算能力的嵌入式主机上移植相对困难，这也直接影响到指纹技术在嵌入式领域的应用。本发明在此提出一种基于查表法优化的数学函数处理方法，因其运算速度快，实现方便、即提高了算法的处理效率，也让指纹算法在嵌入式主机中的应用更加广阔。

附图说明

图1描述了反正切函数查询表

具体实施方式

本发明为了提高指纹算法效率，使用查表法实现了三角函数。查表法的实现首先需要建立一个数学函数的采样数据表，考虑到所需空间的原因，采样数据表不应该太大。一般我们会采取一个比较大的数组来表示。考虑到一些嵌入式应用场合没有浮点运算能力，我们采取将采样数据右移以移动浮点数小数点实现整数运算的方式来实现。在此，我们以反正切函数为例，建立的反正切函数查询表(附图一)。

求解的运算过程一般是根据用户给出的角度信息，查找参数表中对应于该角度信息在查询表中所对应该的值并以此进行反正切函数运算。最后根据需要将结果采取移位的形式还原成对应的反正切值。整个过程因为是通过角度对应于下标的取值运算，因此速度很快。经过测试，在10000次以上的运算数量下，速度是浮点法运算的3倍左右。

同理，根据三角函数之间的转换公式，可以完成三角函数之间的转换：

Sin(3π/2-α)＝-cosα

cos(3π/2-α)＝-sinα

tan(3π/2-α)＝cotα

cot(3π/2-α)＝tanα