指纹特征提取方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种指纹特征提取方法，包括以下步骤：初始方向场提取步骤，客户端采集指纹图像，提取指纹图像的初始方向场，并将初始方向场发送至服务器端；最终方向场估计步骤，服务器端根据初始方向场和指纹方向场分布的先验知识估计最终方向场，并将最终方向场发送至客户端；特征提取步骤，客户端利用最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出的细节点作为特征提取最终结果。根据本发明专利技术的方法，能够高效、安全可靠地提取出指纹特征。本发明专利技术还提出一种指纹特征提取装置及指纹特征提取系统。

【技术实现步骤摘要】
指纹特征提取方法、装置及系统
本专利技术涉及指纹识别
，尤其涉及一种指纹特征提取方法、装置及系统。
技术介绍
随着移动终端智能化程度越来越高，将移动终端设备应用于犯罪现场指纹的特征提取变得可行。指纹特征提取的整个过程可以借助移动终端和服务器完成，缩短了时间，使得指纹特征提取变得更加高效，提高了破案效率。目前，将移动终端应用到犯罪现场指纹的特征提取主要有以下两种方式:(1)在移动终端中内置指纹特征提取系统，该系统中特征提取的所有步骤都可以在移动终端上完成，整个过程变得简捷方便。但是，由于方向场估计和细节点提取过程对于硬件的存储能力和计算能力要求很高，常用的移动终端无法满足这样的要求。因此，这种方式并不是最理想的。(2)由移动终端提取指纹图像，然后将指纹图像发送至服务器，利用服务器中构建的指纹特征提取系统对指纹图像进行特征提取，并将最终结果返回至移动终端。这种方式可以充分利用服务器强大的存储能力和计算能力，高效地实现指纹的特征提取。但是仍存在不足，即指纹图像需要发送至服务器，不利于保护指纹隐私；指纹图像的数据量大，传输的成本高、速度慢。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种高效、可靠的指纹特征提取方法。本专利技术的第二个目的在于提出一种指纹特征提取装置。本专利技术的第三个目的在于提出一种指纹特征提取系统。为了实现上述目的，本专利技术第一方面实施例的指纹特征提取方法，包括以下步骤:初始方向场提取步骤，客户端采集指纹图像，提取所述指纹图像的初始方向场，并将所述初始方向场发送至服务器端；最终方向场估计步骤，所述服务器端根据所述初始方向场和指纹方向场分布的先验知识估计最终方向场，并将所述最终方向场发送至所述客户端；特征提取步骤，所述客户端利用所述最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出的细节点作为特征提取最终结果。根据本专利技术实施例的指纹特征提取方法，客户端将初始方向场提取步骤提取到的初始方向场发送至服务器端，不仅对原始指纹图像的隐私起到了保护作用，而且降低了通信数据量，提高了指纹特征提取的效率。在一些示例中，所述初始方向场提取步骤具体包括:将所述指纹图像的前景区域分割为nXn像素且互不重叠的图像块，并对每个图像块进行二维短时傅里叶变换，其中，η为正整数；寻找频域中最强的一个或者多个响应，通过所述一个或者多个响应相对于频域中心的角度，提取出每个所述图像块中响应最强的一个或者多个方向；将所有所述图像块的方向集合构成所述指纹图像的初始方向场。在一些示例中，所述最终方向场估计步骤具体包括:局部字典训练阶段和方向场估计阶段。进一步地，在一些示例中，在所述局部字典训练阶段，对统一的指纹坐标系中不同位置的真实方向场进行学习，得到每个位置上对应的方向块字典。进一步地，在一些示例中，在所述方向场估计阶段的具体步骤如下:对所述指纹图像的姿态进行校正；在统一的坐标系中对所述指纹图像不同位置的初始方向场进行查询，用所述方向块字典中的方向块替代所述指纹图像对应位置的方向块，将所有替代后的方向块集合作为最终方向场。在一些示例中，所述细节点包括指纹纹线端点和分叉点。本专利技术第二方面实施例的指纹特征提取装置，包括:图像采集单元，用于获取现场指纹图像；预处理单元，用于提取所述指纹图像的初始方向场；通信单元，用于将所述初始方向场发送至服务器端，并从所述服务器端接收最终方向场；特征提取单元，用于从所述通信单元接收最终方向场，并利用所述最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出的细节点作为特征提取最终结果。根据本专利技术实施例的指纹特征提取装置，通信单元将预处理单元提取到的初始方向场发送至服务器端，不仅对原始指纹图像的隐私起到了保护作用，而且降低了通信数据量，提闻了指纹特征提取的效率。在一些示例中，所述预处理单元具体执行以下步骤以提取所述指纹图像的初始方向场:将所述指纹图像的前景区域分割为nXn像素且互不重叠的图像块，并对每个图像块进行二维短时傅里叶变换，其中，η为正整数；寻找频域中最强的一个或者多个响应，通过所述一个或者多个响应相对于频域中心的角度，提取出每个所述图像块中响应最强的一个或者多个方向；将所有所述图像块的方向集合构成所述指纹图像的初始方向场。本专利技术第三方面的实施例提出一种指纹特征提取系统，包括:客户端，用于根据现场指纹图像获取特征提取结果；服务器，用于根据初始方向场和指纹方向场分布的先验知识估计最终方向场，并将所述最终方向场发送至所述客户端。根据本专利技术实施例的指纹特征提取系统，客户端的通信单元将预处理单元提取到的初始方向场发送至服务器端，由服务器端的方向场估计单元根据初始方向场和指纹方向场分布的先验知识进行最终方向场估计，并将最终方向场发送至客户端进行特征提取，不仅对原始指纹图像的隐私起到了保护作用，而且降低了通信数据量，提高了指纹特征提取的效率。在一些示例中，所述客户端具体包括:图像采集单元，用于获取现场指纹图像；预处理单元，用于提取所述指纹图像的初始方向场；客户端通信单元，用于将所述初始方向场发送至服务器端，并从所述服务器端接收最终方向场；特征提取单元，用于从所述客户端通信单元接收最终方向场，并利用所述最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出的细节点作为特征提取最终结果。进一步地，在一些示例中，所述预处理单元具体执行以下步骤以提取所述指纹图像的初始方向场:将所述指纹图像的前景区域分割为nXn像素且互不重叠的图像块，并对每个图像块进行二维短时傅里叶变换，其中，η为正整数；寻找频域中最强的一个或者多个响应，通过所述一个或者多个响应相对于频域中心的角度，提取出每个所述图像块中响应最强的一个或者多个方向；将所有所述图像块的方向集合构成所述指纹图像的初始方向场。在一些示例中，所述服务器具体包括:方向场估计单元，用于进行最终方向场估计；服务器通信单元，用于从所述客户端通信单元接收所述初始方向场并将所述方向场估计单元得到的所述最终方向场发送给所述客户端通信单元。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。【附图说明】图1是根据本专利技术一个实施例的指纹特征提取方法的流程图；图2是本专利技术一个实施例的指纹特征提取方法的仿真结果示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的指纹特征提取装置的结构示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的指纹特征提取系统的结构框图；图5是本专利技术一个实施例的指纹特征提取系统的客户端的结构框图；图6是本专利技术一个实施例的指纹特征提取系统的服务器的结构框图；图7是本专利技术一个实施例的指纹特征提取系统的工作过程图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术第一方面实施例的指纹特征提取方法，包括以下步骤:初始方向场提取步骤，客户端采集指纹图像，提取指纹图像的初始方向场，并将初始方向场发送至服务器端；最终方向场估计步骤，服务器端根据初始方向场和指纹方向场分布的先验知识估计最终方向场，并将最终方向场发送至所述客户端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：初始方向场提取步骤，客户端采集指纹图像，提取所述指纹图像的初始方向场，并将所述初始方向场发送至服务器端；最终方向场估计步骤，所述服务器端根据所述初始方向场和指纹方向场分布的先验知识估计最终方向场，并将所述最终方向场发送至所述客户端；特征提取步骤，所述客户端利用所述最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出的细节点作为特征提取最终结果。

【技术特征摘要】
1.一种指纹特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤: 初始方向场提取步骤，客户端采集指纹图像，提取所述指纹图像的初始方向场，并将所述初始方向场发送至服务器端； 最终方向场估计步骤，所述服务器端根据所述初始方向场和指纹方向场分布的先验知识估计最终方向场，并将所述最终方向场发送至所述客户端； 特征提取步骤，所述客户端利用所述最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出的细节点作为特征提取最终结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始方向场提取步骤具体包括: 将所述指纹图像的前景区域分割为nXn像素且互不重叠的图像块，并对每个图像块进行二维短时傅里叶变换，其中，η为正整数； 寻找频域中最强的一个或者多个响应，通过所述一个或者多个响应相对于频域中心的角度，提取出每个所述图像块中响应最强的一个或者多个方向； 将所有所述图像块的方向集合构成所述指纹图像的初始方向场。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最终方向场估计步骤具体包括:局部字典训练阶段和方向场估计阶段。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述局部字典训练阶段，对统一的指纹坐标系中不同位置的真实方 向场进行学习，得到每个位置上对应的方向块字典。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述方向场估计阶段的具体步骤如下: 对所述指纹图像的姿态进行校正； 在统一的坐标系中对所述指纹图像不同位置的初始方向场进行查询，用所述方向块字典中的方向块替代所述指纹图像对应位置的方向块，将所有替代后的方向块集合作为最终方向场。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述细节点包括指纹纹线端点和分叉点。7.一种指纹特征提取装置，其特征在于，包括: 图像采集单元，用于获取现场指纹图像； 预处理单元，用于提取所述指纹图像的初始方向场； 通信单元，用于将所述初始方向场发送至服务器端，并从所述服务器端接收最终方向场； 特征提取单元，用于从所述通信单元接收最终方向场，并利用所述最终方向场进行指纹增强和细节点提取，将提取出...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建江，周杰，朱海洋，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11