一种基于指纹的认证方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理，特别涉及一种基于指纹的认证方法。
【背景技术】
[0002] 指纹在全世界范围内被广泛应用在个人身份识别装置。指纹识别已经成为处理个 人事务和信息安全的一个关键技术。在指纹图像质量评价中，现有技术通过提取指纹图像 各子块的对比度和曲率特征质量评价指纹图像质量，但这种方法只是从指纹图像局部纹理 进行分析，不足以反映指纹图像全局信息；在图像噪声较大时并不能很好获得指纹图像的 方向图，此外对于非均匀采集的指纹图像的伪特征点消除结果欠佳，从而影响最后的指纹 f目息提取和识别。
【发明内容】
[0003] 为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种基于指纹的认证方法，包 括：
[0004] 利用指纹识别装置采集指纹，当所采集的指纹图像的质量评价参数小于预设质量 阈值时，提示用户并对指纹重新采集。
[0005] 优选地，还包括：
[0006] 1)根据当前前景图像块内的各点是否属于某一特定方向，判断前景图像块是否具 有方向特性；
[0007] 2)计算各图像块的方向，求出各块的方向直方图，如果具有某一个方向D的像素 数目超过预设值则将该块的特征方向标记为D;
[0008] 3)通过计算连续的特征方向区域占所有指纹前景图的比例描述指纹图像的质 量；
[0009] 4)对于指纹前景图中的任一图像块Xi，用具有连续特征方向块的权值与所有指纹 前景块的权值之比来确定图像质量Q:
[0010] 5)将指纹图像质量参数Q与指纹图像质量评价的下限值1进行比较，若Q<T巧 手指位置的偏离进行分析，并显示相应的提示内容，否则进行图像预处理。
[0011] 优选地，所述手指位置的偏离进行分析，进一步包括：
[0012] 使用基于方向图的跟踪方法，通过分析指纹图像中心区域是否存在一条完整的脊 线来确定手指是否偏离：
[0013] 1)以前景图的质心为原点，构建坐标系；
[0014] 2)在x轴的左半轴，选择一个特征方向不为0的图像块作为起始参考图像块；
[0015] 3)根据块内的各点是否属于某一特定方向来判断图像块的特征方向，若块特征方 向为0,则重新选择起始参考图像块；若块特征方向不为0,则根据当前图像块的方向，向右 搜索下一个图像块；
[0016]4)判断该图像块与前一个图像块的方向变化，如果图像块与前一个图像块的方向 变化超过90°，则当前图像块的方向发生突变，根据脊线的连续性，将当前图像块的方向替 代前一个图像块的方向，搜索下一个图像块；
[0017] 5)若图像块的方向不超过90°，则判断是否搜索到一条完整的脊线；若找到完整 的脊线，采集的指纹图像正确，则提示输入正确，结束指纹图像搜索；否则继续搜索下一个 图像块；
[0018] 6)判断x轴的负半轴是否完成搜索，若未搜索完毕，则继续搜索；若x轴的负半轴 已经完成搜索，则以相反方向搜索x轴的正半轴；
[0019] 7)如果从x轴的正、负半轴都无法确定一条完整的脊线，则确定该指纹图像偏离， 按照质心的位置提示用户重新采集指纹，最后根据所选质心的位置和判断的结果，分别在 屏幕上进行显示。
[0020] 本发明相比现有技术，具有以下优点：
[0021] 本发明提出了一种基于指纹的认证方法，让用户直观了解图像质量，并且提高识 别成功率，易于实现，并且执行效率较高。
【附图说明】
[0022] 图1是根据本发明实施例的基于指纹的认证方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或者多个实施例的详细描 述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权 利要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节 以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中 的一些或者所有细节也可以根据权利要求书实现本发明。
[0024] 本发明的一方面提供了一种基于指纹的认证方法。图1是根据本发明实施例的基 于指纹的认证方法流程图。本发明首先采用具有信息显示的指纹识别装置，采集指纹并将 质量评价结果输出到屏幕，实现了提高指纹识别成功率，让用户直观了解指纹采集的某个 环节出现问题，以及如何进行修正。指纹识别装置包括控制器，控制器以不同的接口分别连 接LED屏幕、指纹传感器、JTAG调试接口、复位电路、外部SDRAM数据存储器、串口及USB接 口；电源管理模块为上述各部分中的芯片和电路提供电源管理。其中，屏幕用来显示指纹 图像初始质量评价的结果，提示用户手指的放置位置；指纹传感器用来获取手指的指纹图 像信息；JTAG调试接口用来与上位机连接进行调试；复位电路用来初始化指纹识别装置； FLASH程序存储器用来存储指纹识别装置运行的程序；外部SDRAM数据存储器用来存储指 纹识别装置运行过程中产生的临时数据；串口和USB接口用于与上位机的连接通信；控制 器是指纹识别装置的核心，控制指纹识别装置的运行。
[0025] 控制器是内嵌指纹识别技术的芯片，能够在片上实现指纹的图像采集、特征提取、 特征比对的芯片，使开发过程变得简单，开发者可以方便的实现指纹识别的功能，本发明优 选的控制器，采用32位RISC处理器内核，内置专用DSP指令集。具有SEA/RSA加速引擎、 专用算法软件，内置128KB高速静态随机存储器，嵌入1MB大容量FLASH，64kBROM和4kB OTPROM，并具备丰富的对外接口 ：3组USART接口、智能卡接口、片上时钟、对称算法引擎加 速器、RSA加解密引擎、随机数产生器。
[0026] 指纹传感器由传感器阵列组成，每一个阵列是一个金属电极。放在传感面上的手 指的对应点则作为另外一极，其工作原理是改变极板间距的电容式传感器，整个传感器是 通过读取感应器的指令来读取的，采集区域的大小是由寄存器XSHIFT和YSHIFT值的决定 的。
[0027] 在指纹采集输入过程中，由于手指的指纹质量、安放位置等原因，都可能无法正确 识别指纹信息。为提高指纹识别效率，先对采集的指纹信息进行质量评价。安全控制器对 指纹图像进行指纹灰度图像隔点采样，指纹图像点方向图计算，指纹灰度图像的前、背景图 分离，指纹图像质量分析等图像处理过程，并对评价结果进行显示。若质量评价不合格，根 据显示信息，重新采集指纹图像信息。
[0028] 用隔点的方式对指纹灰度图像进行采样，隔点获得原始指纹灰度图像，在不改变 指纹特征码的基础上减少数据采集量。用点方向图表示所述隔点原始指纹灰度图像中每一 像素点处的局部纹理走向，具体如下：
[0029] 通过指纹图像点方向图计算，将指纹图像中的各个图像块划分为前景块或背景 块。采用7X7模板，基准点位于模板中心，从水平位置开始每隔JI/4确定一个方向，定义 I= 1，2, 3,4,对应0, 31/4, 2 31/4, 3 31/4,JT四个方向。计算各个方向的灰度变化，比较 ，找到最小值，就代表该点的方向：
[0030] DI= 2 |f' "i，」)-说，jk)
[0031] 式中，f'Ji，j)是沿I方向上点的灰度均值，&(ik，jk)是I方向上点的灰度值。 图像的前景块是分布有指纹脊线的图像块，其余部分为背景块。将前景块设置为1，背景块 设置为