种基于点模式匹配的指纹识别方法.PDF

2O02年6月 重庆大学学报 (自然科学版) V01．25 No．6 第25卷第6期 Journal of Chongqing University(Natural Science Edition) Jun．2002 文章编号：1000—582X(2002)06—0027—05 一 种基于点模式匹配的指纹识别方法 王 崇文 ，李见为 ，郑治伟 ，林 国清 ， (1．重庆大学光电工程学院，重庆 400044；2．重庆工学院工商管理系，重庆 40oo50) 摘 要：把指纹用于身份认证已有上百年的历史，自动指纹识别(AFIS)已在各个领域广泛应用，除了 传统的司法公安领域，自动指纹识别还可以作为计算机操作系统和网络访问认证用户的手段，以及用于 金融保险方面的身份确认。指纹匹配是AFIS的最重要问题之一。一般用脊线的分歧点和端点这样的细 节点来表示一个指纹，并通过细节匹配来进行指纹匹配。这样指纹匹配就转化为点模式匹配的问题。传 统的点模式匹配算法存在运算量过大且难于解决所有的非弹性形变等问题。文章提出了一种基于聚类 的点模式匹配方法，来进行指纹识别，有效地解决了如何对数量和位置都不尽相同的两幅指纹细节图象 进行最优匹配的问题，设计并给出了利用矢量对匹配确定图象间校准函数的流程。并通过实验证明所提 出的算法具有较快的速度和较高的准确率。 关键词：点模式匹配；指纹细节特征；校准函数；最大匹配点对支持数；自动指纹识别系统；指纹比 对；仿射变换 中图分类号：TP391．4 文献标识码：A 指纹是分布在人的指头表面的纹线。它具有唯一 性和稳定性的特点，用它来做人的身份验证已有上百 年的历史。就现在技术而言，指纹识别比其他生物识 别技术如声纹、签名和虹膜等显得更加方便实用。自 动指纹识别系统(Auto Fingerprint Identification System， 简称AFIS)有着广泛的应用背景。除了传统的在公安 领域的应用，自动指纹识别系统还可以作为计算机操 图1 脊线的端点和分歧点 作系统和网络访问认证用户的手段。另外，它可作为 嵌入式系统用于银行ATM卡和信用卡的使用确认，以 1 点模式匹配 及各种IC卡的双重确认，还可用于考勤系统和家用电 1．1 背景介绍 子门锁等许多方面。 指纹识别是要确定两枚指纹是否来自同一个手 点模式匹配的问题是模式识别中的一个有名的难 题。它是指对于两个含有不同数量的点集 P{P。，P ， 指。过去人们对指纹识别做了许多研究。D．K． Isenor 提出了一种使用图形匹配来对两枚指纹进行 ． … ． ． P }和Q{q。，q ，．．．．．．q }，如何找出它们 匹配的算法；Andrew K Hrechak 等人用结构匹配来做 之间的匹配关系。因此，一个好的点模式匹配算法应该 能够有效地解决两个点集间的几何不变量问题。人们 指纹识别。但目前最常用的方法是用FBI提出指纹细 对一般的点模式匹配提出过很多算法。Ranade 等人 节点模型来做细节匹配。它利用指纹脊线的端点和分 的松弛算法，Skea 的三角形匹配算法等，这些算法有 歧点(如图1所示)来鉴定指纹。通过将细节点表示为 的只是针对部分几何不变量进行处理，如松弛算法主 点模式，一个自动指纹识别问题就转化为点模式匹配 要处理点集间的平移，有的计算复杂度太高，如三角形 的问题