[发明专利]不可复制防伪标签的薄膜图案数据库建立及分类识别方法

权利要求书

1.一种不可复制防伪标签的薄膜图案数据库建立及分类识别方法，其特征在于：包括如下的步骤：

a.对图像进行预处理，获取归一化的薄膜图案图像；

b.提取图像形状信息和纹理信息，构建形状数据库和纹理数据库；

c.使用形状检测寻找与待检测图案相似的图形；

d.根据映射关系找到形状对应的纹理数据库，通过纹理检测寻找相匹配的薄膜图案；

其中，所述步骤b的过程步骤如下：

b-1.数据库的形状信息提取：

使用CNL算法获取到图像中的标志点，这些标志点能够描述图形的形状信息，将这些提取到的信息保存到文件中，作为形状数据库；

b-2.数据库的纹理信息提取：

使用ORB算法对薄膜图案的纹理进行特征点提取，提取到的特征点包含了图像的亮度变化和邻域信息；通过使用二值特征描述子进行特征描述，在加快了识别速度的同时还降低了噪点和图像尺度变换带来的影响；指定特征点的个数，在能够表达薄膜图案的前提下，提升识别过程的匹配速度；利用FAST方法提取特征点位置信息；利用BRIEF方法提取薄膜图案的特征点描述子，特征描述子包含了特征点的纹理信息；

b-3.构建纹理数据库：

将纹理信息特征数据保存进三个文件：薄膜图案图片、薄膜图案特征信息文件以及薄膜图案的特征描述子文件；三个文件依次放入纹理数据库中。

2.根据权利要求1所述不可复制防伪标签的薄膜图案数据库建立及分类识别方法，其特征在于：在所述的步骤a中，使用中值滤波去除图片中的噪音点，使用膨胀和洪泛法，进行图像内部空洞的填充，之后腐蚀获取二值化图片；使用轮廓寻找算法获得图案的轮廓，使用最小外接圆算法在二值图片中对薄膜图案进行定位；通过获取到的最小外接圆的圆心以及半径信息在原图中切割出我们所需要的薄膜图案；在保存图片之前将图片进行归一化，设置所有的图片包含相同像素，使之后处理更加便捷高效。

3.根据权利要求1所述不可复制防伪标签的薄膜图案数据库建立及分类识别方法，在所述步骤c中，使用形状检测寻找与待检测图案相似的图形采用的形状的识别过程如下：

使用CNL方法获取图案的形状信息，提取其中的标志点；使用霍夫圆检测算法识别圆形图案；针对非圆形图案，采用形状空间理论方法，将提取到的信息与形状数据库进行高维空间上距离的计算，距离最小的形状即为待识别薄膜图案的形状，实现薄膜图案的形状匹配；

由于圆形是薄膜图案中最常见的形状，用检测圆的方法，并忽略形状上特征点的信息；由于霍夫圆检测可能对存在半圆弧的非圆形状检测失误，通过设置阈值的方法对霍夫圆检测结果进行筛选；采用改进的霍夫圆检测算法，先从预处理之后的二值化图像中进行轮廓的提取，找到轮廓上每个点p_i，j到霍夫圆检测到的圆形中心点p_cen距离d_i，j：

d_i，j＝|p_i，jp_cen| (1)

其中，i，j分别表示点p_i，j的横坐标和纵坐标，cen是中心点的标志；

假设薄膜图案通过霍夫圆检测可获得一个圆形，其半径为R；如果存在d_i，j大于7/5R的点，且这些点的数目大于等于轮廓上点总数目N的20％，则认为这个形状S不是圆形；

其中K表示的是每一个点是否超过了阈值，S的取值中1表示是圆形，0表示不是圆形；

对于非圆形图案，通过形状空间理论方法，对获取薄膜图案的标志点信息和形状库内的形状信息进行距离度量；根据满足形状空间理论中形状距离度量需要相同数目的标志点的条件，将提取到的形状信息与形状数据库中相同数目标志点的形状进行空间映射，将形状信息映射到形状空间，再通过在形状空间上的距离度量，从而找到Procrustean最小的形状即为图形最相近的形状，以此完成形状的匹配；在比较的时候使用的为p个标志点的形状之间进行距离度量，将每个形状用τ来表示，那么度量两个形状τ₁和τ₂之间的Procrustean距离d_p则使用以下公式进行计算：

其中τ_1k和τ_2k是τ₁和τ₂的第k个复坐标，是τ_2k的共轭复数；Procrustean距离越小，两个形状的相似度越高。

4.根据权利要求1所述不可复制防伪标签的薄膜图案数据库建立及分类识别方法，在所述步骤d中，进行纹理检测寻找相匹配的薄膜图案时，纹理特征的检测识别过程如下：

通过形状匹配确定目标薄膜图案所在的纹理数据库位置；使用基于ORB的GMS算法，将待识别的薄膜图案进行纹理提取，获得特征点位置信息以及特征描述子，将其与纹理数据库中已保存的图案的薄膜图案特征信息文件以及薄膜图案的特征描述子文件进行一一进行匹配；如果匹配点数目大于设置的阈值，则认为两个图案是匹配的，则立即停止匹配，完成图案的验证识别过程。