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1、第第4章章 指纹特征的提取指纹特征的提取 n1. 概述概述n2. 指纹的整体特征描述指纹的整体特征描述n3. 指纹的局部特征描述指纹的局部特征描述n4. 结构化的指纹特征描述结构化的指纹特征描述n5. 融合细节点特征和脊线采样的指融合细节点特征和脊线采样的指纹特征表示纹特征表示 1 概述概述n n指纹特征的作用？ 用以反映在给定的人类群体里来自不同手指之间的相似程度n n指纹特征描述方法的分类 1）整体（全局）特征描述 2）局部（细节）特征描述2 指纹的整体（全局）特征描述指纹的整体（全局）特征描述n n指纹的总体特征指纹的总体特征 类型特征类型特征指那些用人眼直接就可以观察指那些用人眼直接就
2、可以观察到的特征。到的特征。 包括包括: :纹形纹形, ,模式区模式区, ,核心点核心点, ,三角点三角点, ,纹数纹数. . 频谱特征频谱特征将指纹图像信息的空间表达变为将指纹图像信息的空间表达变为频域表达。频域表达。2 .1 指纹的类型特征指纹的类型特征 a环形（形（loop） b弓形（弓形（arch） c螺旋形（螺旋形（whorl）n n指纹的纹形（基于自动指纹分类算法）指纹的纹形（基于自动指纹分类算法） 环形环形 弓形弓形 螺旋形螺旋形 局限性：不足以区分所有不同的指局限性：不足以区分所有不同的指纹，通常只用在分，通常只用在分类检索方面，索方面，以减少数据以减少数据库的搜索空的搜索空间
3、。2 .1 指纹的类型特征指纹的类型特征n n模式区模式区 核心点核心点 三角点三角点 和纹线数和纹线数模式区是指指纹上是指指纹上包了总体特征的区域，包了总体特征的区域，即从模式区就能够分即从模式区就能够分辨出指纹是属于那一辨出指纹是属于那一种类型的。种类型的。核心点位于指纹位于指纹纹路的渐进中心，它纹路的渐进中心，它在读取指纹和比对指在读取指纹和比对指纹时作为参考点。许纹时作为参考点。许多算法是基于核心点多算法是基于核心点的，既只能处理和识的，既只能处理和识别具有核心点的指纹。别具有核心点的指纹。2 .1 指纹的类型特征指纹的类型特征2 .1 指纹的类型特征指纹的类型特征三角点位于从核心位于
4、从核心点开始的第一个分叉点开始的第一个分叉点或者断点、或者两点或者断点、或者两条纹路会聚处、孤立条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指点、折转处，或者指向这些奇异点。三角向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的点提供了指纹纹路的计数跟踪的开始之处。计数跟踪的开始之处。 2 .1 指纹的类型特征指纹的类型特征纹数是指模式区内指是指模式区内指纹纹路的数量。在计纹纹路的数量。在计算指纹的纹数时，一算指纹的纹数时，一般先在连接核心点和般先在连接核心点和三角点，这条连线与三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹即可认为是指纹的纹数。数。 2 .2 指纹的频谱特征指纹的频谱特征n
5、 n傅立叶变换与指纹的频谱特征n nFigerCode3 指纹的局部（细节）特征描述指纹的局部（细节）特征描述n指纹的局部特征是指指纹上的节点的特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。包括:特征点的类型,方向,位置.3 指纹的局部（细节）特征描述指纹的局部（细节）特征描述n n局部特征是指指纹上的节点的特征，这些具有某局部特征是指指纹上的节点的特征，这些具有某种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有种特征的节点称为特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的局部特征相同的总体特征，但它们的局部特征- -特征点，特征点，却不可能完全相同。却不可能完全相同。 n n指纹纹路并不是连续的、平
6、滑笔直的，而是经常指纹纹路并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转出现中断、分叉或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为折点就称为“ “特征点特征点特征点特征点” ”。就是这些特征点提供了。就是这些特征点提供了指纹唯一性的确认信息。指纹上的节点有四种不指纹唯一性的确认信息。指纹上的节点有四种不同特性：同特性： ：纹路的起点与终点、分叉点、环点、：纹路的起点与终点、分叉点、环点、小桥，它们统称为小桥，它们统称为GaltonGalton特征。特征。纹路终点纹路终点三角点三角点分叉点分叉点小桥小桥中心点中心点3.1 特征点类型特征点类型n n可可分为分为6 6类类,
7、 ,最典型的是终结点和分叉点。最典型的是终结点和分叉点。 终结点（Ending） 一条纹路在此终结。分叉点（Bifurcation) 一条纹路在此分开成为两条或更多的纹路。 分歧点（Ridge Divergence） 两条平行的纹路在此分开。 3.1 特征点类型特征点类型孤立点（Dot or Island） 一条特别短的纹路，以至于成为一点。 环点（Enclosure） 一条纹路分开成为两条之后，立即有合并成为一条，这样形成的一个小环称为环点。短纹（Short Ridge） 一端较短但不至于成为一点的纹路。 3.2 特征点的参数特征点的参数-方向方向/曲率曲率/位置位置n n方向（方向（Ori
8、entation） 节点可以朝着一定的方向。节点可以朝着一定的方向。 n n曲率（曲率（Curvature） 描述纹路方向改变的速度。描述纹路方向改变的速度。 n n位置（位置（Position） 节点的位置通过（x, y）坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的。 3.3 指纹的细节点特征提取算法指纹的细节点特征提取算法基本步骤：图像分割图像分割图像增强图像增强方向信息提取方向信息提取脊线提取脊线提取图像细化图像细化细节特征提取细节特征提取3.3 指纹的细节点特征提取算法指纹的细节点特征提取算法 对指纹的特征信息（总体和局部的）进行选择、对指纹的特征信息（总体和局部的）进行选
9、择、编码，形成二进制数据的过程。指纹特征点的提取方编码，形成二进制数据的过程。指纹特征点的提取方法是算法中的核心。一般采用法是算法中的核心。一般采用 8 8 邻域法对二值化、邻域法对二值化、细化后的指纹图像抽取特征点，这种方法将脊线上的细化后的指纹图像抽取特征点，这种方法将脊线上的点用点用 “ “1” 1” 表示，背景用表示，背景用 “ “0” 0” 表示，将待测点（表示，将待测点（ x ,y x ,y ）的八邻域点）的八邻域点 ( ( 如下图所示如下图所示 ) ) 进行循环比较，进行循环比较，若若 “ “0” 0” ， “ “1” 1” 变化有六次，则此待测点为分叉变化有六次，则此待测点为分
10、叉点，若变化两次，则为端点。通过这个过程可以记录点，若变化两次，则为端点。通过这个过程可以记录下来一个指纹的所有特征点。通常一个指纹的特征点下来一个指纹的所有特征点。通常一个指纹的特征点在在 100150 100150 之间，在形成指纹特征值模板（也就是之间，在形成指纹特征值模板（也就是特征值的有序集合）时，尽量多的提取特征点对于提特征值的有序集合）时，尽量多的提取特征点对于提高准确性是有很大帮助的。高准确性是有很大帮助的。 3.3 指纹的细节点特征提取算法指纹的细节点特征提取算法n n指纹细节点特征的提取算法n n指纹伪细节点的处理n n指纹伪细节点的处理算法n n指纹细节点的可靠性标记n n分叉点可靠性的标记n n端点可靠性的标记n n奇异点提取4 结构化的指纹特征描述方法结构化的指纹特征描述方法 细节点加上一段联系脊线作为指纹特征。5 融合细节点特征和脊线采样的指纹特征表示融合细节点特征和脊线采样的指纹特征表示n n先对图像进行增强滤波处理，然后做二值化、细化处理，最后在细化的图像上检测细节特征。n n直接在灰度图像上检测与跟踪脊线，提取细节点。n n先对图像做二值化、细化处理，在细化图像上根据指纹脊线的特点进行处理。
