CN112699766A

CN112699766A - 一种指纹图像的提取方法

Info

Publication number: CN112699766A
Application number: CN202011559066.6A
Authority: CN
Inventors: 翟晓峰
Original assignee: Beijing Bi'an Xingzhou Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Bi'an Xingzhou Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-04-23

Abstract

本发明公开了一种指纹图像的提取方法，属于指纹自动识别技术领域，本发明使用操作者自身身体部位来固定拍摄位置，能够避免面形和比利失调，使用操作者身体部位提供固定高度，通过拍摄具有标准刻度的尺子来获得缩放图像的比例系数。这使得我们在获得该系数后，能够利用该系数对后续用同样拍摄方式获得的指纹图像按照1：1的比例进行缩放。这些图像上传到后端指纹识别系统后，可以被准确的比对。本发明用移动计算设备拍摄图像，并能使用一个或者多个处理器自动校正图像比例，校正后的图像被发送到可以进行指纹等生物特征比对的后端平台进行计算比对，用以找到最佳候选者或者直接找到该指纹的属主。

Description

一种指纹图像的提取方法

技术领域

本发明涉及指纹自动识别技术领域，更具体地说，涉及一种指纹图像的提取方法。

背景技术

指纹识别比对主要分为两类：1:1比对和1:N比对。在1:1比对中，在一个设备上只有一份注册的指纹，将进行尝试使用设备的用户指纹与登记的指纹进行匹配，以验证用户是否合法。一个比较常用的例子就是使用指纹验证解锁门锁或手机。1:N比对涉及在包含数十万甚至上亿指纹图像的大型数据库搜索其中一枚指纹以确定指纹的属主。1:N比对的一个重要使用场景是非捺印指纹匹配，其中“非捺印”指纹指的是意外留下的印痕而不是有意从某个体提取的，一般有意提取的指纹称为“捺印指纹”。一个常见的示例包括案件现场指纹比对。1:N比对面临的难点主要包括非捺印指纹图像的残缺、变形，提取和拍摄非捺印指纹时，比例发生变化。

当指纹数据库是小型规模或中型规模时，传统的指纹识别技术已经被成功地用于解决犯罪。使用指纹解决犯罪的传统流程通常包括三个步骤：指纹提取，物证专家标记特征和匹配后端数据。

虽然指纹匹配已被广泛应用于解决犯罪，但非捺印指纹提取仍然需要耗费很多精力。在许多情况下，通常会需要将一个比例尺在被提取的非捺印指纹旁边，然后可以用相机拍摄指纹。所拍摄的图像会被带到指纹鉴定实验室 (一般为公安机关，或司法鉴定机构)，专家需要利用指纹自动识别系统中的工具软件，根据图像中的比例尺将图像重新调整为1:1的比例。这需要大量的手动工作以及丰富的工作经验。在整个指纹图像的采集过程中，如果指纹没有得到正确的拍摄(如相机镜头表面与指纹所在平面不平行)，则所拍摄的指纹图像会发生变形，这些变形很难纠正。这种变形会降低计算机自动识别指纹的准确程度，提高误识率。很多时候，指纹样本是通过胶带转印到特定指纹卡片上的，但是这个过程大几率会破坏指纹原有纹路或者形态，也是导致变形的主要因素之一。样本采集后可以使用上述的方法用相机在指纹样本上拍摄图像，或者使用设定特定参数的平板扫描仪来获得样本的1:1数字副本。但是在后期进行图像扫描录入时，比例尺参数设定完全依赖操作人员的技术能力和责任心。这使得前期采集的非捺印指纹在扫描入库这一关键步骤时，还会大几率增加误差。

目前的指纹提取方法都需要很多操作环节，每个环节都有可能导致指纹图像的失真、变形，从而降低后台指纹比对算法的识别准确度。此外，移动式计算设备(如手机、平板电脑等)在公安(但不限于)等用户中越来越受欢迎。因此，在移动计算设备上进行自动指纹提取，降低操作人员的技术要求门槛，省略指纹提取的操作环节，进而减少对指纹图像质量的负面影响，是指纹工作者的迫切需求。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种指纹图像的提取方法。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种指纹图像的提取方法，包括以下步骤：

S1、利用移动计算设备的摄像头对刻度尺进行拍照，进行比例尺缩放系数校准，得到比例缩放系数；

S2、进行指纹拍照，并利用比例缩放系数进行图像缩放，得到含有指纹的缩放图像；

S3、将含有指纹的缩放图像裁剪后保存至移动计算设备，并撒送到后台置位系统进行图像特征自动处理。

进一步的，所述S1中，在进行比例尺缩放系数校准之前先进行比例尺参数设定，比例尺参数设定完成后，可多次反复使用。

进一步的，所述S1具体包括以下步骤：

S11、利用移动计算设备的摄像头拍摄刻度尺照片，拍摄照片前先打开视频窗口，使刻度尺在视频窗口中处于清晰状态；

S12、将红色取景框内包含的刻度读数输入至用户界面中，计算出比例缩放系数。

进一步的，所述S11具体包括以下步骤：采用一拳高度拍摄方法进行照片拍摄，拍摄过程中打开视频窗口，使用户在拍摄过程前能够预览到刻度尺，视频的图像上会叠加一个红色取景框，调整移动计算设备使红色取景框任意平行两边线条与刻度尺的刻度平行或重叠，同时使视频中的图像合焦，从而使刻度尺在视频中处于清晰状态。

进一步的，所述S11中，一拳高度拍摄方法为将握拳户口朝上放置，并将移动就散设备平放在虎口位置，使摄像头朝下进行拍摄，拍摄过程中可以使用附加光源改善成像质量。

进一步的，所述S12中，比例缩放系数计算过程为：

根据公式R₁＝R₀n₀，R₁为视频窗口取景框图像的边长，即移动计算设备的摄像头分辨率；R₀为标准图像尺寸参数，即基础图像尺寸；n₀为截取图像框的尺寸放大倍数；根据公式

计算得到比例缩放系数n₁，其中l₁为红色取景框内所拍摄的刻度尺长度，l₂为标准图像尺寸参数所对应的mm数。

进一步的，所述S2中，拍照方法参照S1操作，只需要将拍摄对象由刻度尺改为实际需要拍摄的指纹即可，指纹拍摄完成后，按照得到的比例缩放系数，将非捺印指纹缩放成符合标准的1:1原大。

进一步的，所述S2中，缩放过程为：在激活摄像头时显示取指框，尺寸为R₂，此取指框使用与比例尺缩放系数校准的截取框的尺寸不同，但存在关； R₂通过缩放系数获得，根据公式

计算得到R₂；使用此取指框对现场指纹进行拍照，只保留取指框内的图像，拍照截取的图像边长像素数同样为 R₂。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本发明提供了一种通过利用使用者自身身体部分或者其他固定高度物体来固定拍摄位置，以使拍摄的指纹图像比例无限接近1：1原始大小的方法。包括：将手握拳，虎口方向朝上放置在有尺寸刻度的固定平面上；将带有摄像拍照功能的移动计算设备放置到拳头上；使设备镜头朝下，能够拍摄刻度；在设备界面上显示指纹拍摄窗口；将指纹拍摄窗口中两平行边框与刻度纹线平行；将指纹拍摄窗口中包括的刻度数量输入到设备中；使设备通过该数值计算出当前高度导致的图像缩放系数；得到该系数后，每次拍摄真正指纹时，设备将自动根据该系数将所拍摄指纹缩放为1：1原始大小。

本发明使用操作者自身身体部位来固定拍摄位置，能够避免面形和比利失调，使用操作者身体部位提供固定高度，通过拍摄具有标准刻度的尺子来获得缩放图像的比例系数。这使得我们在获得该系数后，能够利用该系数对后续用同样拍摄方式获得的指纹图像按照1：1的比例进行缩放。这些图像上传到后端指纹识别系统后，可以被准确的比对。

本发明的易用性、准确性和效率方面，本发明相对于传统方法都有改进和提高。该方法是用移动计算设备拍摄图像，并能使用一个或者多个处理器自动校正图像比例。校正后的图像被发送到可以进行指纹等生物特征比对的后端平台进行计算比对，用以找到最佳候选者或者直接找到该指纹的属主。

附图说明

图1为本发明的方法步骤流程图；

图2为本发明中进行指纹拍照时的具体操作流程图；

图3为本发明在进行比例缩放系数校准时的示意图；

图4为本发明中拍摄刻度尺时的视频界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；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做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。

实施例1：

以非捺印指纹拍摄为例，分为两部分：1、比例尺缩放系数校准；2、非捺印指纹拍照。比例尺参数设定步骤不是每次拍摄非捺印指纹时必须要做的工作。系数一次设定可多次反复使用。

首先，在移动计算设备上拍摄照片前会打开一个视频窗口。视频使用户在其拍摄过程前能够预览到所拍摄对象。视频的图像上会叠加一个红色取像框。调整移动计算设备使红色取景框任意平行两边线条与视频中刻度尺的刻度平行或重叠。同时使视频中的图像合焦，另被拍摄对象在视频中处于清晰状态。在该过程中可以使用附加光源改善成像质量。

我们将红色取景框内包含的刻度读数(一般以毫米为单位)输入用户界面(UI)中，根据下表计算方法，计算出比例缩放系数。

公式A：R₁＝R₀n₀，计算得到截取框截取图像的分辨率R₁，根据公式B：

计算得到比例缩放系数n₁。

根据GA标准要求现场指纹图像尺寸为512×512dpi，分辨率为500dpi/ 英寸；摄像头实时画面中的截取框的边长为R₀，拍摄后此长度(长宽)截取图像保存。

倍数n₀：因摄像头拍摄图像的分辨率普遍高于前面所述的图像尺寸，故在实际拍摄时，对截取图像框的尺寸进行整数倍放大，获得R₁，截取后的高分辨率照片通过app进行比例尺变化。确保现场指纹图片精度。

如：精度倍数为3倍(根据不同手机的摄像头精度人工确定)；

那么根据公式A：R₁＝R₀n₀，计算：R₁＝R₀n₀＝512*3＝1536，截取框截取图像的分辨率同样为R₁。

后续无论拍摄比例尺，还是拍摄现场指纹，均采用1536×1536(3倍) 的尺寸设定截取框尺寸拍摄图像。

校准拍摄时，使用固定距离即一拳高度拍摄方法。使用截取框(边长为R₁) 拍摄比例尺，确保尺子与其中一个边框平行，拍摄完成后，人工查看用取景框内所拍摄的尺子长度为l₁。

附图红框为R₁边长的取景范围，该范围内所包含的刻度绝对值为40mm，即l₁＝40，将此数值通过界面输入至app，app根据计算公式B：

得到比例缩放系数n₁，基于上述参数示例，n₁＝1.54。

进行第二步非捺印指纹拍照时，拍照方法参照第一步比例尺缩放参数时的操作。所不同的是，只需要将拍摄对象由刻度尺改为实际需要拍摄的非捺印指纹即可。指纹拍摄完成后，会按照之前得到的缩放参数，将非捺印指纹缩放成符合标准的的1:1原大。计算方法及计算函数说明是：

函数名称	预设值	说明
			R<sub>2</sub>	无	案件指纹取指框内摄像头分辨率
R<sub>0</sub>	512	正方形案件指纹图像要求的标准图像尺寸参数(基础图像尺寸)
			n<sub>1</sub>		一拳高度比例缩放系数

公式C为

在激活摄像头时显示取指框，尺寸为R₂。此取指框使用与校准时的截取框的尺寸不同，但存在关联。R₂通过缩放系数获得，根据公式C，R₂＝997。使用此取指框对现场指纹进行拍照，只保留取指框内的图像，拍照截取的图像边长像素数同样为R₂。

最终，将上述图像保存至移动计算设备，基于上述参数示例，转换为512 ×512的256级灰度图。至此，该图像已具备直接进入后台比对系统进行匹配的条件。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种指纹图像的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S1中，在进行比例尺缩放系数校准之前先进行比例尺参数设定，比例尺参数设定完成后，可多次反复使用。

3.根据权利要求1所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S1具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S11具体包括以下步骤：采用一拳高度拍摄方法进行照片拍摄，拍摄过程中打开视频窗口，使用户在拍摄过程前能够预览到刻度尺，视频的图像上会叠加一个红色取景框，调整移动计算设备使红色取景框任意平行两边线条与刻度尺的刻度平行或重叠，同时使视频中的图像合焦，从而使刻度尺在视频中处于清晰状态。

5.根据权利要求3所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S11中，一拳高度拍摄方法为将握拳户口朝上放置，并将移动就散设备平放在虎口位置，使摄像头朝下进行拍摄，拍摄过程中可以使用附加光源改善成像质量。

6.根据权利要求3所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S12中，比例缩放系数计算过程为：

7.根据权利要求1所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S2中，拍照方法参照S1操作，只需要将拍摄对象由刻度尺改为实际需要拍摄的指纹即可，指纹拍摄完成后，按照得到的比例缩放系数，将非捺印指纹缩放成符合标准的1:1原大。

8.根据权利要求1所述的一种指纹图像的提取方法，其特征在于：所述S2中，缩放过程为：在激活摄像头时显示取指框，尺寸为R₂，此取指框使用与比例尺缩放系数校准的截取框的尺寸不同，但存在关；R₂通过缩放系数获得，根据公式

计算得到R₂；使用此取指框对现场指纹进行拍照，只保留取指框内的图像，拍照截取的图像边长像素数同样为R₂。