[发明专利]一种基于方向场的形变指纹检测方法

说明书

本发明提出了一种基于方向场的形变指纹检测方法，首先，计算指纹的方向场及其差异图，并对差异图进行增强；然后，提出了用于提取不连续性的算子，并用该算子分别从方向场和增强后的差异图中提取不连续特征；最后，基于不连续特征，用支持向量机（Support Vector Machines，SVM）对形变指纹或真实指纹进行分类。此外，在本发明中还构建了形变指纹数据库，并在该库上测试了本发明的性能。结果表明，在误报率（False Alarm Rate，FAR）为10%时，本发明的真实检测率（True Detection Rate，TDR）为86%，比现有方法提升12%。

技术领域

本发明涉及一种基于方向场的形变指纹检测方法，利用图像处理和计算机编程语言对指纹图像进行检测，以区分真实指纹和形变指纹。

背景技术

指纹是人类特有的皮肤纹线形态，它具有“人各不同，终身不变”的特点，是指纹识别的基础。随着科学技术的发展，计算机技术的兴起为指纹识别技术的应用开辟了新天地。目前自动指纹识别系统(AFIS)已经广泛部署在签证、边境检测等领域。相比于人工识别，AFIS具有存储容量大、比对速度快、效率高、便于查询及信息共享等优点。但AFIS广泛应用的同时也给某些犯罪分子带来了可乘之机。AFIS主要基于指纹图像的脊结构实现识别，这就使某些犯罪分子刻意破坏指纹的脊结构来避免识别。根据案件分析，他们通常采取研磨、切割、移植等方式来破坏指纹的脊结构。AFIS系统对形变指纹的检测效果不佳，通过形变指纹来避免检测的案件很多，这种情况必须要受到重视。

目前主要基于分析指纹方向场检测形变指纹，方向场很好的描述了指纹的脊结构，真实指纹的方向场具有连续性，而形变破坏了指纹图像的脊结构，造成了形变指纹方向场的不连续性。基于此特点，Yoon等提出了基于方向场的差异图特征和细节点密度图的检测方法。本发明通过分析指纹图像的方向场，提出了基于方向场不连续性和方向场差异图不连续性的形变指纹检测方法。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术的不足，提供一种基于方向场的形变指纹检测方法。将指纹方向场不连续性和方向场差异图不连续性作为形变指纹检测的特征，并提出了捕获这种不连续性的算子。

为实现以上目的，本发明的构思是：

对于给定一幅指纹图像I，首先，计算指纹方向场及其差异图；其次，对于方向场，用特征提取算子捕获其不连续特征；对于差异图，先对其进行增强，再将特征提取算子作用于增强后的差异图捕获其不连续特征；最后，融合捕获到的不连续特征，用支持向量机(Support Vector Machines，SVM)分类为形变指纹或真实指纹。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于方向场的形变指纹检测方法，具体步骤如下：

1)方向场不连续特征提取；

2)方向场差异图不连续特征提取；

3)特征融合；拼接步骤1)中的方向场不连续特征和步骤2)中的方向场差异图不连续特征，共同组成形变指纹检测的不连续特征，用SVM分类为真实指纹或形变指纹。

所述步骤1)方向场不连续特征提取的方法为：

1-1)采用基于梯度的方法计算指纹图像的方向场θ(i,j)；

1-2)使用特征提取算子，从指纹方向场中提取不连续特征。

所述步骤2)方向场差异图不连续特征提取的方法为：

2-1)计算指纹图像方向场和多项式模拟方向场之间的差值，作为方向场差异图；

2-2)对差异图进行增强，突出差异图不连续性；

2-3)对差异图进行去噪，消除干扰；