CN106127679B - 一种指纹图像的转换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种指纹图像的转换方法及装置，用于实现指纹图像之间的调整。本发明实施例方法包括：获取待转换指纹图像；确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点；根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，将所述待转换指纹图像转换成所述转换后的指纹图像。
Description
技术领域
本发明涉及生物识别技术领域，具体涉及一种指纹图像的转换方法及装置。
背景技术
指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，被广泛用在身份识别上。指纹仪是用于采集指纹图像、提取指纹特征、保存数据和进行指纹比对的一种电子仪器，其工作原理是根据指纹纹形的几何特征、物理特征和生物特性的不同，以得到不同的光学或者电流电阻反馈信号，根据反馈信号的量值利用不同算法的图像处理算法来绘成指纹图像，然后再次在指纹图像基础上通过算法软件来进行指纹特征的提取和指纹的比对。
通常而言，一个厂家都会开发并生产出多款指纹仪，由于不同款式指纹仪的硬件和软件不同，使得它们在性能和功能都有所差异，最终导致采集到的指纹图像效果也会不一样。有时候用户希望能够在指纹仪A上采集到与指纹仪B采集的效果相同的指纹图像，也就是将指纹仪A上采集的指纹图像转换成指纹仪B采集到的指纹图像，但是基于目前技术，只能更换指纹仪上基于软件开发工具包(Software Development Kit，简称SDK)开发的软件，成本较高。
发明内容
鉴于上述介绍，本发明实施例提供了一种指纹图像的转换方法及装置，用于解决现有技术中不同款式的指纹仪采集的指纹图像不能互换的问题，成本较低。
本发明第一方面提供了一种基于不同指纹仪采集的指纹图像的转换方法，可包括：
获取待转换指纹图像；
确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点；
根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；
根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，将所述待转换指纹图像转换成所述转换后的指纹图像。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例中先获取待转换指纹图像，确定待转换指纹图像中的源边缘顶点，然后根据源边缘顶点先确定转换后的指纹图像中的目标边缘顶点，目标边缘顶点一一对应源边缘顶点，最后根据源边缘顶点与目标边缘顶点对应着形成的点对，将待转换指纹图像转换得到目标指纹图像，在本发明实施例中只需要经过对待转换指纹图像进行几何校正的转换，不需要改变指纹仪的硬件和软件，以实现同一厂家中不同款式指纹仪之间的图像兼容，简单方便，适用范围较广，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一些实施例提供的指纹图像的转换方法的流程示意图；
图2为本发明另一些实施例提供的指纹图像的转换方法的流程示意图；
图3a～3b为本发明一些实施例提供的待转换指纹图像的示意图；
图3c～3d为本发明一些实施例提供的直线检测的示意图；
图3e～图3f为本发明一些实施例提供的边缘顶点的示意图；
图4a～图4b为本发明一些实施例提供的基于图3a～3b转换得到的目标指纹图像的示意图；
图5为本发明一些实施例提供的指纹图像的转换装置的结构示意图；
图6为本发明一些实施例提供的指纹图像的转换装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种指纹图像的转换方法及装置，用于实现不同款式指纹仪之间图像的兼容，实现简单，成本较低。
请参阅图1，图1为本发明一些实施例提供的指纹图像的转换方法的流程示意图；如图1所示，一种指纹图像的转换方法可包括：
步骤101、获取待转换指纹图像；
其中，采用某一款式的指纹仪对指纹进行采集，得到本发明实施例提供的待转换指纹图像。
步骤102、确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点；
其中，确定源边缘顶点可以采用常见的直线检测方法，比如Hough，或者采用手工标注，当然，能够确定出本发明实施例中4个边缘顶点的其它算法也属于本发明的保护范围，在此不作限定。
可选地，源边缘顶点的数量可以优选4个，这4个源边缘顶点包括待转换指纹图像中的左上边缘顶点、左下边缘顶点、右上边缘顶点和右下边缘顶点。
步骤103、根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；
根据待转换指纹图像中的源边缘顶点，先确定出转换后的指纹图像的目标边缘顶点，该目标边缘顶点与源边缘顶点一一对应。
步骤104、根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，将所述待转换指纹图像转换成所述转换后的指纹图像。
其中，转换后的指纹图像为满足用户需求的指纹图像，具体是可以直接由另一款指纹仪采集得到的指纹图像，该另一款指纹仪是与采集待转换指纹图像的指纹仪为同一个厂家生产的不同款式的指纹仪，也就是说，采用本发明技术方案可以实现同一厂家中不同款式的指纹仪采集的指纹图像之间的转换。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例中先获取待转换指纹图像，确定待转换指纹图像中的源边缘顶点，然后根据源边缘顶点先确定转换后的指纹图像中的目标边缘顶点，目标边缘顶点一一对应源边缘顶点，最后根据源边缘顶点与目标边缘顶点对应着形成的点对，将待转换指纹图像转换得到目标指纹图像，在本发明实施例中只需要经过对待转换指纹图像进行几何校正的转换，不需要改变指纹仪的硬件和软件，以实现不同款式指纹仪之间的图像兼容，简单方便，适用范围较广，成本较低。
下面将具体结合Hough直线检测算法和透视变换算法，对本发明技术方案作进一步详细的介绍。
请参阅图2，图2为本发明另一些实施例提供的指纹图像的转换方法的流程示意图；如图2所示，一种指纹图像的转换方法可包括：
步骤201、获取待转换指纹图像；
请结合图3a～3b，图3a～3b为本发明一些实施例提供的待转换指纹图像的示意图。其中，采用一款指纹仪采集指纹图像，得到如图3a所示的待转换指纹图像或者如图3b所示的待转换指纹图像。
步骤202、采用Hough变换从所述待转换指纹图像中确定所述至少4个边缘顶点；
其中，采用Hough变换，首先从待转换指纹图像中确定出至少4条边缘直线，具体地，可以包括以下步骤：
A1、提取待转换指纹图像中的指纹纹线，将所述指纹纹线划分成横向指纹纹线和纵向指纹纹线，所述横向指纹纹线的斜率不大于1，所述纵向指纹纹线的斜率的倒数不大于1；
A2、根据所述横向指纹纹线与横向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的横向边缘直线；以及根据所述纵向指纹纹线与纵向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的纵向边缘直线，所述边缘直线包括所述横向边缘直线和所述纵向边缘直线。
其中，Hough变换算法是一个累计概率的算法。如在图3a或者图3b基础上，按照指纹纹线的斜率，先将指纹纹线划分成两组，其中一组的指纹纹线的斜率不大于1，另外一组的指纹纹线的斜率的倒数不大于1。并且指纹纹线的斜率不大于1的那组指纹纹线为横向指纹纹线，指纹纹线的斜率的倒数不大于1的那组指纹纹线为纵向指纹纹线。
可选地，在本发明一些实施例中，在将指纹纹线划分组后，可以删除横向指纹纹线中较短的指纹纹线，以及删除纵向指纹纹线中较短的指纹纹线，比如，根据W/5阀值(小于W/5，其中，W为待转换指纹图像的宽度，单位为像素)，将横向指纹纹线中小于W/5的指纹纹线删除；根据H/5阀值(小于H/5，其中，H为待转换指纹图像的高度，单位为像素)，将纵向指纹纹线中小于H/5的指纹纹线删除。
之后，根据待转换指纹图像中的横向指纹纹线中具有相同斜率和截距的多个点，对应到具有同一个交点的参数极坐标下的曲线，也就是在参数极坐标下进行具有相同斜率和截距的多个点的累积投票，通过搜索投票峰值点来检测直线。其中，先设置阀值，包括横向预设阀值和纵向预设阀值，其中，横向预设阀值为横向指纹纹线与横向边缘直线之间的距离阀值，纵向预设阀值为纵向指纹纹线与纵向边缘直线之间的距离阀值，从而确定出4条边缘直线。其中，对图3a采用Hough直线检测后得到图3c，对图3b采用Hough直线检测后得到图3d。
需要说明，Hough直线检测为现有技术，在此只进行简单介绍，详细内容可以参照现有技术中Hough直线检测的说明。
在图3c或者图3d的待转换指纹图像中，基于Hough直线检测得到的横向指纹纹线和纵向指纹纹线，相邻的一条横向指纹纹线和一条纵向指纹纹线的相交点为其中一个源边缘顶点，依次类推，得到4个源边缘顶点，分别如图3e和3f，其中，3e为在图3c基础上获得的源边缘顶点，图3f为在图3d基础上获得的源边缘顶点。
步骤203、根据待转换指纹图像中的4个源边缘顶点，确定出转换后的指纹图像中的4个目标边缘顶点，目标边缘顶点与源边缘顶点一一对应；
其中，根据4个源边缘顶点，由于待转换指纹图像和转换后的指纹图像在空间位置上不变，因此，可以根据4源边缘顶点，在空间上确定出4个目标边缘顶点，由于一个源边缘顶点对应一个目标边缘顶点，从而得到4对顶点对。
步骤204、根据4个源边缘顶点和4个目标边缘顶点，得到透视变换参数；
其中，在确定了待转换指纹图像中的4个源边缘顶点后，在空间位置上确定出4个目标边缘顶点，然后根据4个顶点对确定出透视变换参数，这些透视变换参数可以由公式(1)得到。
其中，pmm是透视变换参数，m，n＝1,2,3，p33＝1，i＝1,2,3,4，其中，(xi,yi)是待转换指纹图像中的4个源边缘顶点，(ui,vi)是转换后的指纹图像中的目标边缘顶点。结合本发明技术方案，先将公式(1)改写成矩阵，如公式(2)：
记为公式(3):
步骤205、根据所述透视变换参数，对所述待转换指纹图像进行透视变换和双线性插值处理，得到所述转换后的指纹图像。
可以理解，由于指纹图像在转换时，在空间位置上的不变性，在确定透视变换参数矩阵p之后，可以把图3a中的每个点(xi,yi)转换成图4a中的对应点(ui,vi)，然后再经过双线性插值法，使得转换后的指纹图像平滑连续。同样，把图3b中的每个点(xi,yi)转换成图4b中对应的(ui,vi)，然后再经过双线性插值法，使得转换后的指纹图像平滑连续。
在本发明实施例中还进行了同一生产商中不同款式指纹仪采集的指纹图像之间转换后的兼容测试，在测试中，参与人数89人，每人左右手各采集3个指纹图像，共获得534个指纹图像，分别进行指纹仪A比对指纹仪A，指纹仪A比对指纹仪B，指纹仪B比对指纹仪A。其中，指纹仪A比对指纹仪A是指指纹仪A采集的指纹图像经过转换后，和指纹仪A进行对比，指纹仪A比对指纹仪B是指指纹仪A采集的指纹图像经过转换后，与指纹仪B直接采集的指纹图像进行比对，指纹仪B比对指纹仪A是指指纹仪B采集的指纹图像经过转换后，与指纹仪A采集的图像进行比对。
评价标准是三个对比各自的测试值，即误判率(False Accept)，需小于1.0E-7。测试结果如表1所示：
表1
从表1中可以看出，同一型号指纹仪的误判率大于1.0E-7的只有7.12％，而不同型号指纹仪的误判率大于1.0E-7的分别为6.37％和8.43％，此结果符合兼容误差范围，说明上述方案提供的指纹图像转换的兼容性较好。
请参阅图5，图5为本发明一些实施例提供的指纹图像的转换装置的结构示意图；如图5所示，一种指纹图像的转换装置500可包括：
获取模块510，用于获取待转换指纹图像；
顶点确定模块520，用于确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点，并根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；
转换模块530，用于根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，将所述待转换指纹图像转换成所述转换后的指纹图像。
可以看出，本发明实施例中获取模块510先获取待转换指纹图像，顶点确定模块520确定待转换指纹图像中的源边缘顶点，根据源边缘顶点确定出转换后的指纹图像的目标边缘顶点，然后转换模块530根据源边缘顶点和目标边缘顶点进行待转换指纹图像的透视变换，以获得目标指纹图像，在本发明实施例中只需要经过对待转换指纹图像进行几何校正的转换，不需要改变指纹仪的硬件和软件，以实现不同款式指纹仪之间的图像兼容，简单方便，适用范围较广，成本较低。
可选地，在本发明一些实施例中，上述顶点确定模块520具体用于，采用Hough变换从所述待转换指纹图像中确定所述源边缘顶点。
可选地，在本发明一些实施例中，上述顶点确定模块520进一步具体用于，从所述待转换指纹图像中确定出边缘直线；根据所述边缘直线确定出所述源边缘顶点。
可选地，在本发明一些实施例中，上述顶点确定模块520进一步具体用于，提取所述待转换指纹图像中的指纹纹线，将所述指纹纹线划分成横向指纹纹线和纵向指纹纹线，所述横向指纹纹线的斜率不大于1，所述纵向指纹纹线的斜率的倒数不大于1；根据所述横向指纹纹线与横向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的横向边缘直线；以及根据所述纵向指纹纹线与纵向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的纵向边缘直线，所述边缘直线包括所述横向边缘直线和所述纵向边缘直线。
可选地，在本发明一些实施例中，上述顶点确定模块520进一步具体用于，获取任意相邻的两条边缘直线的交点，得到所述待转换指纹图像的所述源边缘顶点。
可选地，在本发明一些实施例中，上述转换模块530具体用于，根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，得到透视变换参数；根据所述透视变换参数，对所述待转换指纹图像进行透视变换和双线性插值处理，得到所述转换后的指纹图像。
请参考图6，图6为本发明实施例提供的指纹图像的转换装置另一结构示意图，其中，可包括至少一个处理器601(例如CPU，Central Processing Unit)，至少一个网络接口或者其它通信接口，存储器602，和至少一个通信总线，用于实现这些装置之间的连接通信。所述处理器601用于执行存储器中存储的可执行模块，例如计算机程序。所述存储器602可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个网络接口(可以是有线或者无线)实现该系统网关与至少一个其它网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
如图6所示，在一些实施方式中，所述存储器602中存储了程序指令，程序指令可以被处理器601执行，所述处理器601具体执行以下步骤：获取待转换指纹图像；确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点；根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，将所述待转换指纹图像转换成所述转换后的指纹图像。
在一些实施方式中，所述处理器601还可以执行以下步骤：采用Hough变换从所述待转换指纹图像中确定所述源边缘顶点。
在一些实施方式中，所述处理器601还可以执行以下步骤：从所述待转换指纹图像中确定出边缘直线；根据所述边缘直线确定出所述源边缘顶点。
在一些实施方式中，所述处理器601还可以执行以下步骤：提取所述待转换指纹图像中的指纹纹线，将所述指纹纹线划分成横向指纹纹线和纵向指纹纹线，所述横向指纹纹线的斜率不大于1，所述纵向指纹纹线的斜率的倒数不大于1；根据所述横向指纹纹线与横向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的横向边缘直线；以及根据所述纵向指纹纹线与纵向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的纵向边缘直线，所述边缘直线包括所述横向边缘直线和所述纵向边缘直线。
在一些实施方式中，所述处理器601还可以执行以下步骤：获取任意相邻的两条边缘直线的交点，得到所述待转换指纹图像的所述源边缘顶点。
在一些实施方式中，所述处理器601还可以执行以下步骤：根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，得到透视变换参数；根据所述透视变换参数，对所述待转换指纹图像进行透视变换和双线性插值处理，得到所述转换后的指纹图像。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本发明所提供的一种指纹图像的转换方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种指纹图像的转换方法，其特征在于，包括：
获取待转换指纹图像；
通过直线检测或手工标注的方式确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点；
根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述源边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；
根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，对所述待转换指纹图像进行透视变换和双线性插值处理，得到所述转换后的指纹图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点包括：
采用Hough变换从所述待转换指纹图像中确定所述源边缘顶点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用Hough变换从所述待转换指纹图像中确定所述源边缘顶点包括：
从所述待转换指纹图像中确定出边缘直线；
根据所述边缘直线确定出所述源边缘顶点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述从所述待转换指纹图像中确定出边缘直线包括：
提取所述待转换指纹图像中的指纹纹线，将所述指纹纹线划分成横向指纹纹线和纵向指纹纹线，所述横向指纹纹线的斜率不大于1，所述纵向指纹纹线的斜率的倒数不大于1；
根据所述横向指纹纹线与横向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的横向边缘直线；以及根据所述纵向指纹纹线与纵向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的纵向边缘直线，所述边缘直线包括所述横向边缘直线和所述纵向边缘直线。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述边缘直线确定出所述源边缘顶点包括：
获取任意相邻的两条边缘直线的交点，得到所述待转换指纹图像的所述源边缘顶点。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述源边缘顶点的数量为四个。
7.一种指纹图像的转换装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待转换指纹图像；
顶点确定模块，用于通过直线检测或手工标注的方式确定所述待转换指纹图像的源边缘顶点，并根据所述源边缘顶点，确定转换后的指纹图像中所述源边缘顶点一一对应的目标边缘顶点；
转换模块，用于根据所述源边缘顶点和所述目标边缘顶点，对所述待转换指纹图像进行透视变换和双线性插值处理，得到所述转换后的指纹图像。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述顶点确定模块具体用于，采用Hough变换从所述待转换指纹图像中确定所述源边缘顶点。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述顶点确定模块进一步具体用于，从所述待转换指纹图像中确定出边缘直线；根据所述边缘直线确定出所述源边缘顶点。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述顶点确定模块进一步具体用于，提取所述待转换指纹图像中的指纹纹线，将所述指纹纹线划分成横向指纹纹线和纵向指纹纹线，所述横向指纹纹线的斜率不大于1，所述纵向指纹纹线的斜率的倒数不大于1；根据所述横向指纹纹线与横向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的横向边缘直线；以及根据所述纵向指纹纹线与纵向预设阀值的关系，确定出所述待转换指纹图像的纵向边缘直线，所述边缘直线包括所述横向边缘直线和所述纵向边缘直线。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述顶点确定模块进一步具体用于，获取任意相邻的两条边缘直线的交点，得到所述待转换指纹图像的所述源边缘顶点。
12.根据权利要求7～11任一项所述的装置，其特征在于，
所述源边缘顶点的数量为四个。
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