[发明专利]一种基于特征点及邻域特征匹配的掌纹认证方法

摘要

本发明以掌纹验证为应用背景，提出一种基于特征点和邻域特征匹配的掌纹认证方法，通过对注册样本和问询样本的SIFT特征点与其包含的邻域特征进行结合，提高特征点匹配的可靠性。同时进一步针对掌纹的非线性形变，将其分解为若干个局部线性变换，解决了现有方法在所采集掌纹存在形变时认证准确率下降的问题，提高掌纹认证的准确率。

主权项

一种基于特征点及邻域特征匹配的掌纹认证方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.对于问询样本I2和注册样本I1，分别使用尺度不变特征变换方法对其进行SIFT特征点的检测；S2.得到问询样本I2和注册样本I1的SIFT特征点后，将问询样本I2的SIFT特征点与注册样本I1的SIFT特征点进行SIFT特征点对的匹配，得到若干对SIFT特征点对，并将其存储在匹配点集合S中；S3.对于匹配点集合S中的每对SIFT特征点对，通过步骤S31～S331的方法分别计算其包括的两个SIFT特征点的邻域特征：S31.设其中任一SIFT特征点为X，遍历其周围的SIFT特征点，选取与SIFT特征点X欧氏距离最近的n个SIFT特征点作为近邻点；其中n为正整数；S32.以欧氏距离最近的SIFT特征点为起点，按照顺时针方向排列这n个近邻点；S33.基于排列好的n个近邻点依次提取其几何特征描述，如步骤S331所示：S331.设当前近邻点为A，顺时针顺序的下一个近邻点为B，提取当前近邻点A的以下几何特征描述：1)相对距离：分别计算SIFT特征点X和近邻点A、近邻点B的距离，其比值为相对距离R1，2)相对方向：SIFT特征点X中包含特征点X的主方向信息，设SIFT特征点X的主方向和近邻点A、近邻点B的主方向之间的夹角分别为其比值定义为相对方向R2：3)相对夹角：SIFT特征点X和近邻点A、近邻点B形成三角形ΔAXB，其中∠XBA和∠XAB的比值定义为相对夹角R3：S34.经过步骤S33后得到n组几何特征描述，所述每组几何特征描述使用三元组ri＝(R1,R2,R3)表示，i＝1,2,…,n，则SIFT特征点X的邻域特征以3n维几何特征描述向量进行表示；S4.对于每对SIFT特征点对，计算得到SIFT特征点对的两个SIFT特征点的邻域特征后，计算两个SIFT特征点的基于邻域特征的距离：R=13nΣi=1nΣj=13(Rij1-Rij2)2|Rij1|]]>其中Rij1和Rij2分别表示两个SIFT特征点的第i个近邻点的第j个几何特征描述；S5.当R<t时，在匹配点集合S中保留该SIFT特征点对，否则在匹配点集合S中删除这对SIFT特征点对，其中t为设定的阈值；S6.计算匹配点集合S中每对SIFT特征点对的相对偏角；S7.对于匹配点集合S中的任意两对SIFT特征点对，它们的距离Q定义为：Q=|Δθa-Δθb|Δθa]]>其中Δθa与Δθb分别表示两对SIFT特征点对的相对偏角；若Q<τ即Q小于设定的阈值，则认为这两对SIFT特征点对属于同一线性变换模型；S8.基于步骤S7将匹配点集合S划分为M个集合S1,S2,...,SM；S9.对于集合Sm，其对应的线性变换模型用相对偏角和相对位移刻画，其中m＝{1,2...M}，和的计算方式如下：θ‾m=Σi=1qΔθiq]]>D→m=(x‾m1-x‾m2,y‾m1-y‾m2)]]>其中q表示集合Sm中包含的SIFT特征点对的数量，Δθi表示第i对SIFT特征点对的相对偏角，和分别表示在注册样本I1和问询样本I2中，集合Sm包含的SIFT特征点的质心坐标；S10.依据和对问询样本进行矫正，得到问询图像I'm2；S11.将注册样本I1和问询图像I'm2划分成n×n个方块单元格；S12.将包含有SIFT特征点的单元格作为种子单元格，然后将注册样本I1和问询图像I'm2中的种子单元格分别添加进像素区域集合Rm和R'm；S13.将注册样本I1和问询图像I'm2中的种子单元格的8邻域单元格分别添加进像素区域集合Rm和R'm中；S14.对像素区域集合Rm和R'm进行以单元格为单位的膨胀和腐蚀的操作，直至Rm和R'm形成完整的封闭区域，得到一组对应的匹配区域；S15.对M个集合分别进行步骤S9～S14的处理，共得到M组对应的匹配区域；S16.对M组对应的匹配区域进行像素级的特征提取，然后基于提取的特征分别计算每组对应的匹配区域之间的距离；进一步统计M组对应的匹配区域之间的距离之和；S17.判断距离之和是否小于所设定的阈值，若是则认定问询样本I2和注册样本I1匹配，否则则认定问询样本I2和注册样本I1不匹配。