CN101794386A - 抵御指纹残留的指纹识别系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抵御指纹残留的指纹识别方法，包括：步骤A，将最后一次匹配成功且不是指纹残留的指纹特征模板或最后一次注册成功的指纹特征模板存储到临时模板单元中作为第三指纹特征模板；步骤B，将在指纹匹配单元匹配成功的第一指纹特征模板与第三指纹特征模板进行匹配，根据得到的匹配得分和几何变换矢量信息判定第一指纹特征模板是否是指纹残留，该发明基于匹配算法本身，采用与指纹残留欺骗机理相同的特征域判定方法，能够准确的识别出残留，降低了计算复杂度，提高识别速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种指纹识别系统和方法，尤其涉及一种能够有效抵御指纹残留的指纹识别系统和方法。
背景技术
随着计算机图像处理技术和信息技术的发展，指纹识别技术逐渐进入IT技术领域与众多计算机信息系统结合在一起，近年来身份认证的需求不断增长，随着公众的逐步接受和认可，指纹识别系统必将得到更广泛的应用。
指纹识别系统主要由指纹采集传感器和指纹识别算法构成，前者从指纹获得数字图像，后者能进行指纹图像处理、指纹特征提取和指纹特征匹配的算法包，可组成指纹注册和指纹匹配两个流程。指纹注册，是从指纹图像中提取指纹特征，形成指纹特征模板，并与人的身份信息结合起来，存储在指纹识别系统中的过程。同一手指的不同特征模板之间，由于手指按压的力度和位置不同，存在几何变换。指纹匹配，是从待比对的指纹图像中提取指纹特征信息，并与事先存在的指纹特征模板进行比对，其匹配机理为，穷举所有的待匹配指纹特征模板的几何变换与匹配模板中的指纹特征模板进行匹配，在得到的所有匹配的分中找出匹配得分最高的得分，并得到相应的几何变换矢量信息。所述的几何变换矢量包括图像间的旋转量、平移量和非线性变形量。
现有的指纹采集传感器多为接触式，例如，在一般的指纹验证系统中，将手指固定在传感器上读取指纹并生成图像数据。对于这种接触式采集传感器，由于手指上的皮脂或者污染物影响，会在指纹识别设备上留下一个残留图像(指纹残留)，利用外界光照射传感器或者利用显影粉就有可能检测到该指纹残留，合法用户留下的指纹残留，如果被采集为数字图像并进入指纹匹配，有可能通过匹配，导致非法用户利用该残留指纹通过，对指纹识别系统的安全性构成威胁。
指纹注册的时候，为了保证指纹与身份信息之间的正确对应，防止冒名顶替，避免指纹与身份信息关联错误，需要现场督导人员参与，因此注册用户无法不通过按压手指仅仅利用指纹残留图像通过注册，指纹残留问题在指纹注册过程中并不存在很大影响，但是注册过程中可能留下的残留则仍可能对下一次指纹匹配造成影响。
现有技术中为解决错误识别指纹残留的问题，先进行指纹残留的判断，再进行匹配，鉴别指纹残留的方法是通过存储最新输入的那个人的指纹图像，并且将存储的指纹图像和新输入的指纹图像进行比较，如果两个指纹图像特别相似(两个指纹的位置信息相符合或者两个指纹图案的重叠度高)，就将新输入的指纹图像判定为指纹残留。例如，申请号为200410063915.3的专利，缺点在于，该发明专利在匹配算法之外增加了基于图像域的残留图像判断方法，不仅增加了指纹识别系统的软硬件负担，同时，由于指纹识别算法的发展，对图像无法直接判断的模糊指纹已经能够识别，而残留图像属于模糊指纹图像，图像域处理与指纹残留的欺骗机理不同，从而基于图像域的处理方法导致残留拒绝率和合法使用通过率这两个指标不能达到最优。
发明内容
本发明提供一种有效抵御指纹残留的指纹识别系统和方法，该发明基于匹配算法本身，采用与指纹残留欺骗机理相同的特征域判定方法，能够准确的识别出残留。
本发明提供的抵御指纹残留的指纹识别系统，包括图像采集单元，用于采集指纹图像；图像处理单元，用于对采集的指纹图像进行预处理；特征提取单元，用于提取指纹图像特征并形成待匹配的第一指纹特征模板或待注册的第二指纹特征模板；指纹匹配单元，用于将第一指纹特征模板与匹配模板进行指纹匹配，并且根据得到的匹配得分判定是否匹配成功；指纹注册单元，用于将第二指纹特征模板进行指纹注册，并判定是否注册成功；匹配模板单元，与指纹匹配单元和指纹注册单元相连，用于存储匹配模板；其特征在于，还包括：指纹残留判定单元和临时模板单元；临时模板单元，与指纹匹配残留判定单元和指纹注册单元相连，用于存储第三指纹特征模板，所述第三指纹特征模板为最后一次匹配成功且不是指纹残留的指纹特征模板或最后一次注册成功的指纹特征模板；指纹残留判定单元，与指纹匹配单元和临时模板单元相连，用于将在指纹匹配单元匹配成功的第一指纹特征模板与第三指纹特征模板进行匹配，根据得到的匹配得分和几何变换矢量信息判定第一指纹特征模板是否是指纹残留。
所述指纹残留判定单元判定第一指纹特征模板是否是指纹残留的方法是，若所述匹配得分中最大得分大于匹配阈值并且所述几何变换矢量信息为零或小于变换阈值，则判定第一指纹特征模板为指纹残留。
抵御指纹残留的指纹识别方法，包括，采集指纹图像；对采集的指纹图像进行预处理；提取指纹图像特征并形成待匹配的第一指纹特征模板或待注册的第二指纹特征模板；将第一指纹特征模板与匹配模板进行指纹匹配，并且根据得到的匹配得分判定是否匹配成功；或者将第二指纹特征模板进行指纹注册，并判定是否注册成功，并将注册成功的指纹特征模板存储在匹配模板中；其特征在于，还包括：
步骤A，将最后一次匹配成功且不是指纹残留的指纹特征模板或最后一次注册成功的指纹特征模板存储到临时模板单元中作为第三指纹特征模板；
步骤B，将在指纹匹配单元匹配成功的第一指纹特征模板与第三指纹特征模板进行匹配，根据得到的匹配得分和几何变换矢量信息判定第一指纹特征模板是否是指纹残留。
所述步骤B中，判定第一指纹特征模板是否是指纹残留的方法是，若所述匹配得分中最大得分大于匹配阈值并且所述几何变换矢量信息为零或小于变换阈值，则判定第一指纹特征模板为指纹残留。
所述几何变换矢量信息为旋转量、平移量和非线性变形量。
所述匹配阈值和变换阈值根据实际测试确定。
本发明的优点在于：利用指纹残留在匹配成功的时候才对指纹识别构成危害这一特性，仅对与匹配模板库中的匹配模板匹配成功的指纹图像进行指纹残留判定，降低了计算复杂度，提高识别速率；采用与指纹残留欺骗机理相同的特征域判定方法，利用指纹残留图像的特征模板与最后一次使用留下的指纹特征模板完全相同的特点(图像间无几何变换)，能够准确的识别出指纹残留。
附图说明
图1是本发明提供的抵御指纹残留的指纹识系统框图；
图2是本发明具体实施方式中指纹匹配过程的流程图；
图3是本发明具体实施方式中指纹注册过程的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明做详细说明。
图1为本发明的系统功能框图，包括，图像采集单元1，图像处理单元2，特征提取单元3，指纹匹配单元4，指纹残留判定单元5，指纹注册单元6，匹配模板单元7和临时模板单元8。
图像采集单元1，利用接触式指纹传感器采集指纹图像，可用光学指纹传感器、电容式指纹传感器等，并将采集图像发送到图像处理单元2。
图像处理单元2，将采集到的图像进行图像增强、平滑处理、图像二值化、图像细化等处理，目的主要是为特征提取的有效性、准确性作好准备。
特征值提取单元3，将经过处理的指纹图像提取特征，并形成指纹特征模板。
指纹匹配单元4，执行指纹匹配过程，待比对的指纹图像特征模板与事先存在的指纹特征模板进行比对，处理相应的特征模板间的几何变换，得到匹配得分，判断是否匹配成功。所述几何变换包括：平移、旋转和非线性变形。
指纹残留判定单元5，对匹配成功的图像特征模板与临时模板单元8中的指纹特征模板进行匹配，根据得到的匹配得分和几何变换矢量信息判断是否为残留指纹图像。所述几何变换矢量信息包括：旋转量、平移量和非线性变形量。
指纹注册单元6，执行指纹注册过程，形成注册指纹特征模板，并存储到匹配模板单元7中。
匹配模板单元7，用于存储匹配模板，该匹配模板为合法注册用户的指纹特征模板。
临时模板单元8，用于存储上一次注册成功或者匹配通过的指纹特征模板。
图像采集、图像处理、特征提取、指纹注册和指纹匹配有很多成熟的算法可供参考，此处不做详述。
如图2为本发明的指纹匹配过程的方法流程图，包括：
步骤10，获取待匹配指纹特征模板，通过图像采集单元1、图像处理单元2和特征提取单元3来实现；
步骤11，待匹配指纹特征模板与匹配模板单元7中已存的匹配模板依次进行匹配，得到匹配得分；
步骤12，判断匹配是否成功，从步骤11中得到的所有匹配得分中找出得分最高的，并判断该匹配得分是否大于预先设定的匹配阈值，若最高得分大于匹配阈值，则说明待匹配图像匹配成功，进入步骤13，否则执行步骤15，步骤11和步骤12通过指纹匹配单元4中实现；
步骤13，将匹配成功的待匹配指纹特征模板与临时模板中的指纹特征模板进行匹配，得到两模板间的匹配得分和几何变换矢量信息；
步骤14，判定是否为指纹残留图像，判断步骤13中得到的匹配得分中的最大得分是否大于匹配阈值并且几何变换矢量信息是否为零或者小于变换阈值，若是则说明该待匹配图像为指纹残留图像，进入步骤15，否则执行步骤16，步骤13和步骤14通过指纹残留判定单元5实现；
步骤15，拒绝登录；
步骤16，通过登录并将通过登录的待比对指纹特征模板更新到临时模板单元8中。
匹配阈值和变换阈值根据实际测试设定。
如图3为本发明的指纹注册过程的方法流程图，包括：
步骤20，获取待注册指纹特征模板，通过图像采集单元1、图像处理单元2和特征值提取单元3来实现；
步骤21，指纹注册；
步骤22，判断是否注册成功，若是，则进入步骤23，否则执行步骤24，，步骤21和步骤22通过指纹注册单元6来实现；
步骤23，将注册成功的指纹特征模板更新到匹配模板单元7中，并同更新临时模板单元8；
步骤24，拒绝注册。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
Claims (8)
1.抵御指纹残留的指纹识别系统，包括图像采集单元，用于采集指纹图像；图像处理单元，用于对采集的指纹图像进行预处理；特征提取单元，用于提取指纹图像特征并形成待匹配的第一指纹特征模板或待注册的第二指纹特征模板；指纹匹配单元，用于将第一指纹特征模板与匹配模板进行指纹匹配，并且根据得到的匹配得分判定是否匹配成功；指纹注册单元，用于将第二指纹特征模板进行指纹注册，并判定是否注册成功；匹配模板单元，与指纹匹配单元和指纹注册单元相连，用于存储匹配模板；其特征在于，还包括：指纹残留判定单元和临时模板单元；
临时模板单元，与指纹匹配残留判定单元和指纹注册单元相连，用于存储第三指纹特征模板，所述第三指纹特征模板为最后一次匹配成功且不是指纹残留的指纹特征模板或最后一次注册成功的指纹特征模板；
指纹残留判定单元，与指纹匹配单元和临时模板单元相连，用于将在指纹匹配单元匹配成功的第一指纹特征模板与第三指纹特征模板进行匹配，根据得到的匹配得分和几何变换矢量信息判定第一指纹特征模板是否是指纹残留。
2.如权利要求1所述的抵御指纹残留的指纹识别系统，其特征在于，所述指纹残留判定单元判定第一指纹特征模板是否是指纹残留的方法是，若所述匹配得分中最大得分大于匹配阈值并且所述几何变换矢量信息为零或小于变换阈值，则判定第一指纹特征模板为指纹残留。
3.如权利要求1和2所述的抵御指纹残留的指纹识别系统，其特征在于，所述几何变换矢量信息为旋转量、平移量和非线性变形量。
4.如权利要求2所述的抵御指纹残留的指纹识别系统，其特征在于，所述匹配阈值和变换阈值根据实际测试确定。
5.抵御指纹残留的指纹识别方法，包括，采集指纹图像；对采集的指纹图像进行预处理；提取指纹图像特征并形成待匹配的第一指纹特征模板或待注册的第二指纹特征模板；将第一指纹特征模板与匹配模板进行指纹匹配，并且根据得到的匹配得分判定是否匹配成功；或者将第二指纹特征模板进行指纹注册，并判定是否注册成功，并将注册成功的指纹特征模板存储在匹配模板中；其特征在于，还包括：
步骤A，将最后一次匹配成功且不是指纹残留的指纹特征模板或最后一次注册成功的指纹特征模板存储到临时模板单元中作为第三指纹特征模板；
步骤B，将在指纹匹配单元匹配成功的第一指纹特征模板与第三指纹特征模板进行匹配，根据得到的匹配得分和几何变换矢量信息判定第一指纹特征模板是否是指纹残留。
6.如权利要求5所述的抵御指纹残留的指纹识别方法，其特征在于，所述步骤B中，判定第一指纹特征模板是否是指纹残留的方法是，若所述匹配得分中最大得分大于匹配阈值并且所述几何变换矢量信息为零或小于变换阈值，则判定第一指纹特征模板为指纹残留。
7.如权利要求5或6所述的抵御指纹残留的指纹识别方法，其特征在于，所述几何变换矢量信息为旋转量、平移量和非线性变形量。
8.如权利要求6所述的抵御指纹残留的指纹识别方法，其特征在于，所述匹配阈值和变换阈值根据实际测试确定。
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Effective date of registration: 20170421 Address after: 610041 high tech Zone, Chengdu province Tianfu Avenue North Section of the new century global center, No. 1700 E3-1-1603 Patentee after: Hefei formula Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 610041 high tech park, Chengdu, Sichuan high tech Zone, along the road, high tech incubator Park, building A-E-3, No. 1 Patentee before: Chengdu FINCHOS Electrical Co.,Ltd. |
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Addressee: Hefei formula Electronic Technology Co.,Ltd. patent The person in charge Document name: payment instructions |
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