[发明专利]三维指纹重建的方法和装置

说明书

本申请提出了一种三维指纹重建的方法和装置，涉及指纹识别技术领域，其中，该方法包括：采集手指在滚动按压中的指纹图像序列；采集指纹图像序列中每帧指纹图像对应的手指三维空间姿态；对每帧指纹图像进行指纹区域分割，并对指纹区域内的手指表面深度进行估计得到每帧指纹图像中各点上手指表面法向量的近似估计；根据每帧指纹图像中指纹区域内各点的表面法向量以及手指三维空间姿态进行帧间信息融合，计算完整手指表面上各点的表面法向量；将手指表面上各点的表面法向量转换为三维空间中梯度的表达形式，以对手指指纹进行三维指纹表面的重建。本发明降低三维指纹的获取难度，促进三维指纹的应用，提高指纹识别算法在困难场景下的效率和性能。

技术领域

本申请涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种三维指纹重建的方法和装置。

背景技术

进入大数据时代以来，指纹识别一直是一种重要的身份识别技术，在考勤系统、出入境管理、移动支付以及刑侦领域得到了广泛的应用。现有的指纹数据一般是通过接触方式采集的二维指纹，这种传统的接触式指纹采集方式成本低廉且能够得到高质量指纹数据的优势，同时这种接触式的采集方式能够获得清晰的指纹脊线结构，但是却损失了手指表面的三维形状信息。而指纹的三维信息在安防、刑侦领域有着重要的意义，例如可以根据指纹的三维信息辅助非接触指纹图像与接触式指纹之间的匹配任务，以及根据三维信息实现对指模等指纹造假技术的鉴别，因此三维信息的利用可以进一步提高指纹识别算法的精度和效率。

在指纹三维信息的获取方面已有很多的算法，但是这些算法一般具有以下的局限性和不足：

非接触指纹图像容易受到环境光照、对焦、设备操作的影响，导致得到的指纹图像中出现脊线结构不够清晰、对比度低，指纹的有效区域小等问题；

使用结构光、激光雷达等方式采集三维指纹时，需要使用特定的采集设备，占用空间较大且价格昂贵，另外这类设备的操作流程也比较复杂。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种三维指纹重建的方法，解决了现有方法中非接触指纹图像容易受到环境光照、对焦、设备操作的影响，导致得到的指纹图像中出现脊线结构不够清晰、对比度低，指纹的有效区域小等技术问题，同时可以解决现有方法使用结构光、激光雷达等方式采集三维指纹时，需要使用占用空间较大且价格昂贵的特定采集设备，且操作流程比较复杂的技术问题，实现了获得具有高质量脊线结构以及成本优势的三维指纹数据的目的，降低了三维指纹的获取难度，促进三维指纹在更多的场景中得到应用，进而提高指纹识别算法在复杂困难场景下的效率和性能。

本申请的第二个目的在于提出一种三维指纹重建的装置。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种三维指纹重建的方法，包括：采集手指在滚动按压过程中的指纹图像序列，指纹图像序列包括多帧指纹图像；采集指纹图像序列中每帧指纹图像对应的手指三维空间姿态；对指纹图像序列中的每帧指纹图像进行指纹区域分割，并对指纹区域内的手指表面深度进行估计，以得到每帧指纹图像中各点上手指表面法向量的近似估计；根据每帧指纹图像中指纹区域内各点的表面法向量以及每帧指纹图像对应的手指三维空间姿态进行帧间信息融合，计算手指表面上各点的表面法向量；将手指表面上各点的表面法向量转换为三维空间中梯度的表达形式，以对手指指纹进行三维指纹表面的重建。

可选地，在本申请的一个实施例中，对指纹图像序列中的每帧指纹图像进行指纹区域分割，包括：

基于指纹高斯梯度一致性的分割算法进行指纹区域分割：