基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法及系統(tǒng)，其中，檢索方法包括以下步驟：獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息；對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正；通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到姿態(tài)校正算法的誤差；根據(jù)誤差將每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，并為多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表；學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和權(quán)重間的映射，建立權(quán)重函數(shù)；對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正，并通過(guò)權(quán)重函數(shù)與指紋庫(kù)的倒排索引表進(jìn)行檢索。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋檢索方法，通過(guò)對(duì)指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正，并對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行分區(qū)，其次，在對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正之后，從指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索，提高了檢索精度和效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及指紋檢索【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在相關(guān)技術(shù)中，主流的指紋檢索方法是基于細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子和倒排表技術(shù)。其中，細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子可以是單個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的鄰域內(nèi)的特征，也可以是細(xì)節(jié)點(diǎn)對(duì)或者細(xì)節(jié)點(diǎn)三元組的屬性。相關(guān)技術(shù)中的檢索方法包括離線(xiàn)的建立索引階段和在線(xiàn)的查詢(xún)階段。具體地，在離線(xiàn)階段，通過(guò)直接量化方法或者哈希函數(shù)等將庫(kù)指紋的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子映射成為關(guān)鍵字，并將細(xì)節(jié)點(diǎn)編號(hào)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字內(nèi)組成倒排索引表；在查詢(xún)階段，以同樣方式將查詢(xún)指紋的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子映射成為關(guān)鍵字，通常認(rèn)為映射到同一關(guān)鍵字的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子間相互匹配，因此，倒排索引表中與查詢(xún)關(guān)鍵字一致的關(guān)鍵字所對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表即是可能的候選集合，再通過(guò)一些評(píng)分策略，對(duì)候選指紋圖像進(jìn)行排序，輸出最終檢索結(jié)果。
[0003]然而，相關(guān)技術(shù)中的指紋檢索方法傳忽略了姿態(tài)約束，導(dǎo)致對(duì)于不匹配的指紋，容易出現(xiàn)許多錯(cuò)誤匹配的描述子，限制了檢索方法的性能，檢索精度不高。另外，相關(guān)技術(shù)中還有的檢索方法通過(guò)對(duì)匹配細(xì)節(jié)點(diǎn)做變換參數(shù)聚類(lèi)，然后刪除與最優(yōu)變換參數(shù)不一致的匹配點(diǎn)，雖然利用了姿態(tài)約束，精度比不用姿態(tài)約束高，但是速度很慢，導(dǎo)致檢索效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)是基于發(fā)明人對(duì)以下問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)作出的:
[0005]由于指紋具有唯一性、普遍性和終生不變性等重要性質(zhì)，利用指紋圖像進(jìn)行身份識(shí)別已經(jīng)有了很長(zhǎng)的歷史。尤其是在公安刑偵領(lǐng)域，自20世紀(jì)初期以來(lái)，指紋逐漸成為了執(zhí)法機(jī)構(gòu)逮捕和判定罪犯有罪的最重要的證據(jù)之一。近年來(lái)，自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展與成熟使得指紋識(shí)別被廣泛地應(yīng)用于公安刑偵、出入境、門(mén)禁系統(tǒng)和重要設(shè)備的權(quán)限控制等應(yīng)用中。
[0006]其中，公共安全應(yīng)用中往往對(duì)識(shí)別技術(shù)的精度要求較高。然而在保證精度的前提下，識(shí)別算法的效率也隨著數(shù)據(jù)庫(kù)容量的增大而愈顯重要，尤其是在通關(guān)口岸、經(jīng)濟(jì)交易或者其它對(duì)身份認(rèn)證實(shí)時(shí)性有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)合中。盡管目前指紋匹配技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，但在大數(shù)據(jù)指紋容量下，靠一對(duì)一的指紋匹配算法所花費(fèi)的時(shí)間無(wú)法很好地滿(mǎn)足使用者的要求。
[0007]大數(shù)據(jù)庫(kù)下的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)一般會(huì)在系統(tǒng)中增加預(yù)選步驟，以加快查找過(guò)程。預(yù)選步驟根據(jù)查詢(xún)樣本的特征動(dòng)態(tài)地從數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選出小部分匹配可能性較高的樣本再進(jìn)行精細(xì)匹配，得出最終的匹配結(jié)果，這個(gè)預(yù)選過(guò)程也稱(chēng)為指紋檢索。
[0008]然而，相關(guān)技術(shù)中的指紋檢索方法或者忽略了姿態(tài)約束，導(dǎo)致檢索精度不高，或者利用了姿態(tài)約束，精度比不用姿態(tài)約束高，但是速度很慢，導(dǎo)致檢索效率不高，無(wú)法很好地滿(mǎn)足使用者的需求。[0009]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種既能利用姿態(tài)約束，又能保證速度，提高檢索的精度和效率的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法，包括以下步驟:獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息；根據(jù)所述姿態(tài)信息利用指紋姿態(tài)估計(jì)算法分別對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正；通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差；根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差分別將所述指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含所述每個(gè)指紋圖像的多個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，并分別為所述多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表；根據(jù)所述訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和所述關(guān)鍵字的權(quán)重之間的映射，并建立所述關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)；以及對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過(guò)所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫(kù)的倒排索弓I表從所述指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法，首先通過(guò)對(duì)指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正，并通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差，從而將指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，并分別為多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表，其次通過(guò)訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字權(quán)重間的映射，并建立關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)，最后在對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正之后，通過(guò)權(quán)重函數(shù)與指紋庫(kù)的倒排索引表從指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索，提高了檢索精度和效率，實(shí)現(xiàn)了既能利用姿態(tài)約束，又能保證檢索的速度的目的。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述訓(xùn)練指紋圖像中每個(gè)訓(xùn)練指紋包含至少兩個(gè)成對(duì)的訓(xùn)練指紋的指紋圖像。
[0015]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差具體包括:根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到所述訓(xùn)練指紋的中心位置和角度，以對(duì)所述訓(xùn)練指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正；提取所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并通過(guò)學(xué)習(xí)所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏差，以得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差。
[0016]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差得到分區(qū)后的重疊區(qū)域的大小，且所述重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在多個(gè)相應(yīng)區(qū)域的倒排索引表中。
[0017]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過(guò)所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫(kù)的倒排索引表從所述指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索具體包括:通過(guò)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到查詢(xún)指紋的中心位置和方向，以對(duì)所述查詢(xún)指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正；提取所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并根據(jù)所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)和所述權(quán)重函數(shù)通過(guò)所述指紋庫(kù)的倒排索引表進(jìn)行檢索和排序，并輸出檢索結(jié)果。
[0018]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提出了一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)，包括:獲取模塊，用于獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息；校正模塊，用于根據(jù)所述姿態(tài)信息利用指紋姿態(tài)估計(jì)算法分別對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正；計(jì)算模塊，用于通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差；控制模塊，用于根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差分別將所述指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含所述每個(gè)指紋圖像的多個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，并分別為所述多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表；學(xué)習(xí)模塊，用于根據(jù)所述訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和所述關(guān)鍵字的權(quán)重之間的映射，并建立所述關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)；以及檢索模塊，用于對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過(guò)所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫(kù)的倒排索引表從所述指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)，首先通過(guò)對(duì)指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正，并通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差，從而將指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，并分別為多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表，其次通過(guò)訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字權(quán)重間的映射，并建立關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)，最后在對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正之后，通過(guò)權(quán)重函數(shù)與指紋庫(kù)的倒排索引表從指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索，提高了檢索精度和效率，實(shí)現(xiàn)了既能利用姿態(tài)約束，又能保證檢索的速度的目的。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述訓(xùn)練指紋圖像中每個(gè)訓(xùn)練指紋包含至少兩個(gè)成對(duì)訓(xùn)練指紋的指紋圖像。
[0022]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算模塊包括:第一校正子模塊，用于根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到所述訓(xùn)練指紋的中心位置和角度，以對(duì)所述訓(xùn)練指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正；學(xué)習(xí)子模塊，用于提取所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并通過(guò)學(xué)習(xí)所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏差，以得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差。
[0023]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊還用于根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差得到分區(qū)后的重疊區(qū)域的大小，且所述重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在多個(gè)相應(yīng)區(qū)域的倒排索引表中。
[0024]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述檢索模塊包括:第二校正子模塊，用于通過(guò)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到查詢(xún)指紋的中心位置和方向，以對(duì)所述查詢(xún)指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正；檢索子模塊，用于提取所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并根據(jù)所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)和所述權(quán)重函數(shù)通過(guò)所述指紋庫(kù)的倒排索引表進(jìn)行檢索和排序，并輸出檢索結(jié)果。
[0025]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法的流程圖；
[0028]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種指紋姿態(tài)估計(jì)算法估計(jì)的參考點(diǎn)和線(xiàn)所指示的方向?yàn)閰⒖挤较虻氖疽鈭D；[0029]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的校正后的指紋圖像的示意圖；
[0030]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩幅指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)位置的示意圖；
[0031]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的位置估計(jì)誤差的分布示意圖；
[0032]圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的角度估計(jì)誤差的分布示意圖；
[0033]圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的位置區(qū)域劃分方式的示意圖；
[0034]圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的倒排索引表中關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度與對(duì)應(yīng)真實(shí)匹配比例之間的關(guān)系示意圖；
[0035]圖9為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法的流程圖；
[0036]圖10為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法的流程圖；
[0037]圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0038]圖12為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0040]下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，
[0041]并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。
[0042]這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0043]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0044]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的基于姿態(tài)校正的檢索方法及系統(tǒng)，首先將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的基于姿態(tài)校正的檢索方法。如圖1所示，該基于姿態(tài)校正的檢索方法包括以下步驟:
[0045]S101，獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例的檢索方法分為兩個(gè)階段，分別為離線(xiàn)階段和在線(xiàn)階段。其中，離線(xiàn)階段僅進(jìn)行一次，主要目標(biāo)是建立指紋庫(kù)的倒排索引表。在線(xiàn)階段將對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正，并進(jìn)行檢索。[0047]具體地，本發(fā)明實(shí)施例的檢索方法對(duì)指紋庫(kù)中所有指紋圖像統(tǒng)一進(jìn)行姿態(tài)校正，考慮了指紋全局幾何約束信息，并且在采集姿勢(shì)不標(biāo)準(zhǔn)情況下，相比相關(guān)技術(shù)中的指紋檢索方法精度更高，另外，所有指紋圖像只需進(jìn)行一次姿態(tài)校正操作，庫(kù)指紋的姿態(tài)校正可以離線(xiàn)完成，提高了檢索效率。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例的檢索方法首先獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息，為下一步驟做準(zhǔn)備。
[0048]S102，根據(jù)姿態(tài)信息利用指紋姿態(tài)估計(jì)算法分別對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正。
[0049]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D2和圖3所示，由于指紋在圖像中位置和方向的任意性，不同指紋圖像的對(duì)應(yīng)位置的圖像沒(méi)有可比性，需要將指紋圖像調(diào)整到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下。其中，指紋的姿態(tài)校正是指預(yù)先將指紋圖像調(diào)整到統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，使之具有標(biāo)準(zhǔn)的位置和方向，這樣同一指紋的不同指紋圖像可直接進(jìn)行比較。
[0050]進(jìn)一步地，指紋姿態(tài)估計(jì)算法可以估計(jì)出指紋的姿態(tài)，包括參考點(diǎn)和參考方向。常用的指紋姿態(tài)估計(jì)算法包括基于指紋中心點(diǎn)的方法、基于焦點(diǎn)的方法、以及基于全局方向場(chǎng)的方法等。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例不局限于具體的指紋姿態(tài)估計(jì)算法。具體而言，如圖2所示，中心點(diǎn)c為一種指紋姿態(tài)估計(jì)算法估計(jì)的參考點(diǎn)和線(xiàn)I所指示的方向?yàn)閰⒖挤较颍蓞⒖键c(diǎn)例如中心點(diǎn)c和參考方向例如線(xiàn)I所指示的方向與標(biāo)準(zhǔn)位置之間的偏差即可計(jì)算出校正所需的旋轉(zhuǎn)平移量，例如在本發(fā)明實(shí)施例中指定標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)的指紋的參考點(diǎn)在圖像中心、參考方向?yàn)樨Q直向上，則圖2中指紋圖像校正后所得圖像為如圖3所示的指紋圖像。
[0051]S103，通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差。
[0052]具體地，參照?qǐng)D9所示，通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差具體包括以下步驟:
[0053]S901，根據(jù)指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到訓(xùn)練指紋的中心位置和角度，以對(duì)訓(xùn)練指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正。
[0054]S902，提取訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為檢索特征，并通過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏差，以得到指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差。
[0055]其中，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例的檢索方法主要是利用成對(duì)的訓(xùn)練指紋圖像對(duì)指紋姿態(tài)估計(jì)算法進(jìn)行誤差估計(jì)。其中，指紋姿態(tài)估計(jì)算法的估計(jì)誤差會(huì)導(dǎo)致姿態(tài)校正后的訓(xùn)練指紋圖像對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)的位置有一定偏差，參照?qǐng)D4所示，方框與星標(biāo)分別表示兩幅指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)位置，直線(xiàn)段標(biāo)識(shí)出細(xì)節(jié)點(diǎn)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例使用RANSAC方法估計(jì)兩個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)集之間的剛體變換，并將剛體變換的平移、旋轉(zhuǎn)量作為姿態(tài)估計(jì)誤差。另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D5和圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)多個(gè)訓(xùn)練指紋圖像的估計(jì)誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，圖5和圖6分別為細(xì)節(jié)點(diǎn)的位置及角度估計(jì)誤差即偏差的分布。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，訓(xùn)練指紋圖像中每個(gè)訓(xùn)練指紋包含至少兩個(gè)成對(duì)的訓(xùn)練指紋的指紋圖像，在本發(fā)明實(shí)施例中以每個(gè)訓(xùn)練指紋包含兩個(gè)成對(duì)的訓(xùn)練指紋的指紋圖像為例進(jìn)行描述。
[0056]S104，根據(jù)指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差分別將指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含每個(gè)指紋圖像的多個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，并分別為多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索弓I表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索弓I表。
[0057]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基于細(xì)節(jié)點(diǎn)的指紋檢索通常基于倒排索引表技術(shù)，因此本發(fā)明實(shí)施例的檢索方法根據(jù)姿態(tài)校正后細(xì)節(jié)點(diǎn)所在位置和角度的不同，對(duì)指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，即進(jìn)行分區(qū)，并分別為多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表。參照?qǐng)D7所示，圖7所示為一種位置區(qū)域劃分方式，圖中將整個(gè)指紋圖像劃分為4個(gè)區(qū)域，分別由不同方向的直線(xiàn)段覆蓋，每個(gè)區(qū)域分別建立自己的倒排索引表。換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)區(qū)域內(nèi)部的細(xì)節(jié)點(diǎn)只將細(xì)節(jié)點(diǎn)編號(hào)存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)區(qū)域的倒排索引表中。
[0058]進(jìn)一步地，根據(jù)指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差得到分區(qū)后的重疊區(qū)域的大小，且重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在多個(gè)相應(yīng)區(qū)域的倒排索引表中。
[0059]具體地，考慮到指紋估計(jì)算法的估計(jì)誤差，劃分區(qū)域時(shí)有一定的重疊區(qū)域，圖7中重疊區(qū)參數(shù)dx=dv = 100 pixels由指紋姿態(tài)估計(jì)算法的位置誤差確定。因此，參照?qǐng)D7所示，非重疊區(qū)的細(xì)節(jié)點(diǎn)只會(huì)在該區(qū)域的倒排索引表中出現(xiàn)，而重疊區(qū)的細(xì)節(jié)點(diǎn)則會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)相應(yīng)區(qū)域的倒排索引表內(nèi)。
[0060]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于不同角度的細(xì)節(jié)點(diǎn)也可以相似方式分區(qū)建立倒排索引表:將0° -360°劃分為多個(gè)區(qū)間，每個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)根據(jù)角度的不同，參與相應(yīng)區(qū)間倒排索引表的建立，其中，相鄰區(qū)間的重疊范圍可由角度誤差確定。
[0061]S105，根據(jù)訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)和關(guān)鍵字的權(quán)重之間的映射，并建立關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)。
[0062]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)區(qū)域的倒排索引表的建立時(shí)，每個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子Hii均由固定的T個(gè)映射函數(shù){ft(x)，t= 1,2, - ,T}將細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子映射成為T(mén)個(gè)關(guān)鍵字，每個(gè)映射函數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)倒排索引表，細(xì)節(jié)點(diǎn)編號(hào)和指紋編號(hào)存儲(chǔ)于對(duì)應(yīng)索引表的關(guān)鍵字內(nèi)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例采用的映射函數(shù)取決于所采用的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子，且本發(fā)明實(shí)施例不局限于特定的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子，也不局限于特定的映射函數(shù)。
[0063]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在倒排索引表中，每個(gè)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子個(gè)數(shù)不同，對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子多的關(guān)鍵字由于存在于多個(gè)指紋圖像當(dāng)中，區(qū)分力會(huì)比對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子少的關(guān)鍵字弱。因此，對(duì)于對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子多的關(guān)鍵字，降低其匹配時(shí)對(duì)整體匹配分?jǐn)?shù)的貢獻(xiàn)即權(quán)重，相反地，提高對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子少的關(guān)鍵字匹配時(shí)對(duì)整體匹配分?jǐn)?shù)的貢獻(xiàn)是在檢索過(guò)程中體現(xiàn)細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子區(qū)分力的方法之一。
[0064]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例的檢索方法通過(guò)建立訓(xùn)練指紋的倒排索引表，從而建立訓(xùn)練指紋庫(kù)的倒排索引表，并統(tǒng)計(jì)所得訓(xùn)練指紋庫(kù)的倒排索引表中關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)細(xì)節(jié)點(diǎn)的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子個(gè)數(shù)與其中真實(shí)匹配比例的關(guān)系作為建立關(guān)鍵字權(quán)重函數(shù)的依據(jù)，真實(shí)匹配比例高的關(guān)鍵字權(quán)重也會(huì)相對(duì)較大。訓(xùn)練指紋圖像中每個(gè)指紋都包含兩個(gè)成對(duì)的指紋圖像，因此關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子列表中會(huì)有來(lái)源于同一個(gè)指紋的指紋圖像記錄。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，參照?qǐng)D8所示，例如某一關(guān)鍵字k對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度為n，其中有m個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)來(lái)源于相同的指紋，則令真實(shí)匹配比例為G/C〗。所得的倒排索引表中關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度與對(duì)應(yīng)真實(shí)匹配比例即具有相同細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度的關(guān)鍵字的真實(shí)匹配比例的平均值之間的關(guān)系如圖8所示。其中，由于關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度與樣本數(shù)量相關(guān)，可將關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度與樣本細(xì)節(jié)點(diǎn)總數(shù)N之比作為關(guān)鍵字權(quán)重的自變量進(jìn)行歸一化，重新統(tǒng)計(jì)細(xì)節(jié)點(diǎn)列表長(zhǎng)度與樣本細(xì)節(jié)點(diǎn)總數(shù)N之比與對(duì)應(yīng)真實(shí)匹配比例之間的關(guān)系，并對(duì)該曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，得到的函數(shù)作為關(guān)鍵字權(quán)重函數(shù)，即w(k) = g (n/N)。
[0065]S106，對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正，并通過(guò)權(quán)重函數(shù)與指紋庫(kù)的倒排索引表從指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索。
[0066]具體地，參照?qǐng)D10所示，對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正，并通過(guò)權(quán)重函數(shù)與指紋庫(kù)的倒排索引表從指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索具體包括以下步驟:
[0067]S1001，通過(guò)指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到查詢(xún)指紋的中心位置和方向，以對(duì)查詢(xún)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正。
[0068]S1002，提取查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為檢索特征，并根據(jù)查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)和權(quán)重函數(shù)通過(guò)指紋庫(kù)的倒排索引表進(jìn)行檢索和排序，并輸出檢索結(jié)果。
[0069]具體而言，在線(xiàn)階段將在指紋庫(kù)中查詢(xún)輸入指紋圖像進(jìn)行檢索。首先，根據(jù)指紋姿態(tài)估計(jì)算法對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行姿態(tài)校正，提取查詢(xún)指紋的指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子特征作為檢索特征；其次，對(duì)于每個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子Hli使用建立指紋庫(kù)的倒排表時(shí)所使用的映射函數(shù)集合{ft(x)，t = 1,2, - ,T}將檢索特征即細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子映射成為關(guān)鍵字，再根據(jù)細(xì)節(jié)點(diǎn)所在位置和方向及使用的映射函數(shù)分別在對(duì)應(yīng)的倒排索引表里找出具
有相同關(guān)鍵字的細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子，并計(jì)算每個(gè)候選細(xì)節(jié)點(diǎn)描述子的得分勺=ELivf7其
【權(quán)利要求】
1.一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息； 根據(jù)所述姿態(tài)信息利用指紋姿態(tài)估計(jì)算法分別對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正； 通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差； 根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差分別將所述指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含所述每個(gè)指紋圖像的多個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，并分別為所述多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表； 根據(jù)所述訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和所述關(guān)鍵字的權(quán)重之間的映射，并建立所述關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)；以及 對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過(guò)所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫(kù)的倒排索引表從所述指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述訓(xùn)練指紋圖像中每個(gè)訓(xùn)練指紋包含至少兩個(gè)成對(duì)的訓(xùn)練指紋 的指紋圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差具體包括: 根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到所述訓(xùn)練指紋的中心位置和角度，以對(duì)所述訓(xùn)練指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正； 提取所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并通過(guò)學(xué)習(xí)所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏差，以得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差得到分區(qū)后的重疊區(qū)域的大小，且所述重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在多個(gè)相應(yīng)區(qū)域的倒排索引表中。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過(guò)所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫(kù)的倒排索引表從所述指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索具體包括: 通過(guò)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到查詢(xún)指紋的中心位置和方向，以對(duì)所述查詢(xún)指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正； 提取所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并根據(jù)所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)和所述權(quán)重函數(shù)通過(guò)所述指紋庫(kù)的倒排索引表進(jìn)行檢索和排序，并輸出檢索結(jié)果。
6.一種基于姿態(tài)校正的指紋檢索系統(tǒng)，其特征在于，包括: 獲取模塊，用于獲取指紋庫(kù)中多個(gè)指紋圖像的姿態(tài)信息； 校正模塊，用于根據(jù)所述姿態(tài)信息利用指紋姿態(tài)估計(jì)算法分別對(duì)每個(gè)指紋圖像進(jìn)行姿態(tài)校正； 計(jì)算模塊，用于通過(guò)訓(xùn)練指紋圖像得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差； 控制模塊，用于根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差分別將所述指紋庫(kù)中的每個(gè)指紋圖像分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包含所述每個(gè)指紋圖像的多個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，并分別為所述多個(gè)指紋圖像中的同一區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的倒排索引表、指紋庫(kù)及訓(xùn)練指紋的倒排索引表； 學(xué)習(xí)模塊，用于根據(jù)所述訓(xùn)練指紋的倒排索引表學(xué)習(xí)關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和所述關(guān)鍵字的權(quán)重之間的映射，并建立所述關(guān)鍵字的權(quán)重函數(shù)；以及 檢索模塊，用于對(duì)查詢(xún)指紋進(jìn)行所述姿態(tài)校正，并通過(guò)所述權(quán)重函數(shù)與所述指紋庫(kù)的倒排索引表從所述指紋庫(kù)中進(jìn)行檢索。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述訓(xùn)練指紋圖像中每個(gè)訓(xùn)練指紋包含至少兩個(gè)成對(duì)訓(xùn)練指紋的指紋圖像。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算模塊包括: 第一校正子模塊，用于根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到所述訓(xùn)練指紋的中心位置和角度，以對(duì)所述訓(xùn)練指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正； 學(xué)習(xí)子模塊，用于提取所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并通過(guò)學(xué)習(xí)所述訓(xùn)練指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)的偏差，以得到所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還用于根據(jù)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法的誤差得到分區(qū)后的重疊區(qū)域的大小，且所述重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在多個(gè)相應(yīng)區(qū)域的倒排索引表中。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢索模塊包括: 第二校正子模塊，用于通過(guò)所述指紋姿態(tài)估計(jì)算法得到查詢(xún)指紋的中心位置和方向，以對(duì)所述查詢(xún)指紋圖像進(jìn)行所述姿態(tài)校正； 檢索子模塊，用于提取所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)作為所述檢索特征，并根據(jù)所述查詢(xún)指紋圖像的細(xì)節(jié)點(diǎn)和所述權(quán)重函數(shù)通過(guò)所述指紋庫(kù)的倒排索引表進(jìn)行檢索和排序，并輸出檢索結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G06K9/62GK103927351SQ201410142493
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】馮建江, 周杰, 蘇毅婧 申請(qǐng)人:清華大學(xué)