指紋圖像是指包含指紋對象的圖像。
基本介紹
- 中文名：指紋圖像
- 外文名：Fingerprint image
- 類型：計算機科學
- 學科：跨學科
- 性質：圖像
- 套用：身份鑑別
介紹,指紋的特徵,指紋的獲取,指紋的識別,
介紹
由於指紋所具有的唯一性和不變性，以及指紋識別技術具有很高的可行性和實用性，指紋識別成為最流行、最方便、最可靠的個人身份認證技術之一。指紋是指人的手指末端正麵皮膚上凸凹不平產生的紋線。紋線有規律的排列形成不同的紋型。紋線的起點、終點、結合點和分叉點，稱為指紋的細節特徵點（minutiae）。
指紋圖像其實是比較複雜的，它有著許多不同於其他圖像的特徵。與人工處理不同，現代的生物識別技術並不直接存儲指紋的圖像(一是考慮到隱私權，二是由於儲存空間)，而是記錄從指紋源圖像中提取到的特徵，指紋識別算法最終都歸結為在指紋圖像上找到並比對指紋的特徵。
指紋的特徵
我們定義了指紋的兩類特徵來進行指紋的驗證：總體特徵和局部特徵。
總體特徵是指那些用人眼直接就可以觀察到的特徵，包括：基本紋路圖案:環型(loop)，拱型(arch)，漩禍型(whorl)。其他的指紋圖案都基於這三種基本圖案。僅僅依靠圖案類型來分辨指紋是遠遠不夠的，這只是一個粗略的分類，但通過分類使得在大資料庫中搜尋指紋更為方便。指紋圖像類別比例是這樣的:漩渦型(包括whorl double whorl)占27. 9%，環型(包括right loop，left loop)占65. 5%，拱型(包括arch，tentedarch)占6. 6%。模式區(Pattern Area)：模式區是指指紋上包括了總體特徵的區域，即從模式區就能夠分辨出指紋是屬於哪一種類型的。有的指紋識別算法只使用模式區的數據。核心點(Core Point)：核心點位於指紋紋路的漸進中心，可作為讀取指紋和比對指紋時的參考點。三角點(Delta)：三角點位於從核心點開始的第一個分叉點或者斷點、或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉處，或者指向這些奇異點。三角點提供了指紋紋路的計數和跟蹤的開始之處。紋數(Ridge Count)：指模式區內指紋紋路的數量。在計算指紋的紋數時，一般先在連線核心點和三角點，這條連線與指紋紋路相交的數量即可認為是指紋的紋數。
局部特徵是指指紋上的細節點。兩枚指紋經常會具有相同的總體特徵，但它們的局部特徵一一細節點，卻完全不可能相同。細節點(Minutia Points):指紋紋路並不是連續的，平滑筆直的，而是經常出現中斷、分叉或打折。這些斷點、分叉點和轉折點就稱為“細節點”。就是這些細節點提供了指紋唯一性的確認信息。
指紋上的細節點有四種不同特性：
1)類型一一細節點有以下幾種類型，最典型的是端點和分叉點。
A.端點(Ending)一一一條紋路在此終結。
B.分叉點(Bifurcation)一一一條紋路在此分開成為兩條或更多的紋路。
C.孤立點(Dot or Island)一一一條特別短的紋路，以至於成為一點。
D.環點(Enclosure)一一一條紋路分開成為兩條之後，立即又合併成為一條，這樣形成的一個小環稱為環點。
E.短紋(Short Ridge)一一一端較短但不至於成為一點的紋路。
2)方向(Orientation)一一細節點的方向由所在的脊線方向決定。
3)曲率(Curvature)一一描述紋路方向改變的速度。
4)位置(Position)一一細節點的位置通過(x, y)坐標來描述，可以是絕對的，也可以是相對於參考點或特徵點的。
指紋的獲取
通過專門的指紋採集儀可以採集指紋圖像。指紋採集儀用到的指紋感測器按採集方式主要分為劃擦式和按壓式兩種，按信號採集原理目前有光學式、壓敏式、電容式、電感式、熱敏式和超音波式等。另外，也可以通過掃瞄器、數字相機等獲取指紋圖像。對於解析度和採集面積等技術指標，公安行業已經形成了國際和國內標準，但其他行業還缺少統一標準。根據採集指紋面積大體可以分為滾動捺印指紋和平面捺印指紋，公安行業普遍採用滾動捺印指紋。
(1)指紋圖像壓縮：大容量的指紋資料庫必須經過壓縮後存儲，以減少存儲空間。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。
(2)指紋圖像處理：包括指紋區域檢測、圖像質量判斷、方向圖和頻率估計、圖像增強、指紋圖像二值化和細化等。預處理是指對含噪聲及偽特徵的指紋圖像採用一定的算法加以處理，使其紋線結構清晰，特徵信息突出。其目的是改善指紋圖像的質量，提高特徵提取的準確性。通常，預處理過程包括歸一化、圖像分割、增強、二值化和細化，但根據具體情況，預處理的步驟也不盡相同。
指紋的識別
一個優秀的生物識別系統要求能實時迅速有效地完成其識別過程。所有的生物識別系統都包括如下幾個處理過程:採集、解碼、比對和匹配。指紋識別處理也一樣，它包括對指紋圖像採集、指紋圖像預處理、特徵提取、特徵值的比對與匹配等過程。使用指紋識別方式的優點在於它的可靠、方便且容易被接受。許多研究表明指紋識別在所有生物識別技術中是對人體最不構成侵犯的一種技術手段。
