基于汗腺的指纹真伪辨别方法以及指纹识别方法技术

本发明专利技术公开了基于汗腺的指纹真伪辨别方法和指纹识别方法，包括：获取三维指纹图像并提取外指纹；根据外指纹提取内指纹；根据内、外指纹选取汗腺区域；对汗腺区域进行管状滤波得到管状结构，利用预设的汗腺阈值对管状结构进行二值化处理，去除非汗腺管状结构，得到汗腺图像；根据汗腺的方向信息和螺旋结构信息对汗腺图像进行校正；从汗腺图像中判断当前指纹是否为人造指纹。基于汗腺的指纹识别方法是对待识别的指纹按照前述的汗腺提取步骤得到汗腺图像后，将汗腺图像中的汗腺与系统中已有的汗腺进行比对，同时结合内、外指纹的比对，根据比对结果来进行指纹识别。

【技术实现步骤摘要】
基于汗腺的指纹真伪辨别方法以及指纹识别方法
本专利技术涉及人体生物特征识别领域，尤其涉及一种基于汗腺的指纹真伪辨别方法，以及一种基于汗腺的指纹识别方法。
技术介绍
指纹识别在基于生物特征的身份识别系统中发挥着重要的作用。现有的指纹采集多是接触式的二维成像技术，其中使用较多的是基于全内反射、通过光线的不同反射效果对表面指纹进行成像的光学指纹传感器。表面指纹采集，其成像效果对指纹条件要求较高，当指纹表面存在潮湿、褶皱或伤疤等情况时，成像质量会下降，导致指纹成像失真，影响指纹识别的成功率。结合内部指纹与表面指纹具有同样的特征，可以通过光学相干断层扫描技术(OpticalCoherenceTomography,OCT)对指纹进行三维成像。光学相干断层成像是一种非接触式、高分辨率、层析的成像技术，它能够用于观察人体内微小器官，如对存在于皮肤下的微循环系统、微血管结构、指尖汗腺等进行成像。使用OCT进行指纹成像可以获得高分辨率的内部指纹图像，方便指纹内部结构的提取。指纹特征由粗到细可分为三个层次：乳突状的流向纹，乳突纹的中心线以及乳突纹的轮廓与汗孔，汗孔就是汗腺管道的开口处。通过对OCT指纹图像进行汗腺管道提取，能为指纹识别提供更具辨识性的信息，提高指纹识别系统的性能。另一方面，表面指纹可以通过多种技术和材料进行仿造，人造指纹对现有的自动指纹识别系统有68％～100％的识别成功率，而OCT指纹成像则能获取指纹的内部图像，根据活体指纹的内部结构，在区分人造指纹和真实指纹方面具有良好的效果。现有的光学相关断层指纹图像研究主要关注指纹图像的内外指纹，通过能否检测到内指纹或检测到的内指纹与外指纹是否匹配来实现指纹防伪，利用内指纹进行指纹识别。然而，内外指纹同时被仿造的情况也已出现，内指纹的仿造只需复制外指纹结构，可见，基于OCT的指纹成像和识别技术也已逐渐显露其缺陷，业界指纹防伪问题亟待解决。
技术实现思路
基于汗腺结构具有分布密集、尺寸细小并具有螺旋结构等特点，本专利技术利用指纹图像的梯度信息和结构信息准确定位和分割指纹的汗腺结构，并利用提取到的汗腺结构进行指纹的真伪辨别，进而提出一种基于汗腺的指纹真伪辨别方法，以解决现有的指纹识别过程中存在的无法有效辨别出仿造指纹的问题。本专利技术为解决上述技术问题提供了以下技术方案：一种基于汗腺的指纹真伪辨别方法，包括以下步骤S1至S6：S1、获取当前采集指纹的三维指纹图像；S2、对所述三维指纹图像，利用图像梯度信息检测外指纹，以提取外指纹层；S3、以外指纹层为基准，计算外指纹层以下的每一层图像的灰度均值，基于灰度均值的变化趋势，检测内指纹；若内指纹不存在，则当前采集指纹判定为伪造指纹；若内指纹存在，则提取内指纹层，并执行步骤S4；S4、选取汗腺区域，并对汗腺区域进行管状滤波，以提取管状结构；其中，所述汗腺区域为外指纹层和内指纹层之间的区域；S5、利用汗腺阈值，对步骤S4的滤波结果进行二值化处理，得到汗腺图像；其中，汗腺阈值是从灰度均值最低的一层图像中选取的其中一个像素灰度值；S6、根据汗腺图像判断所述三维指纹图像中是否存在汗腺，若存在，则当前采集指纹为真实指纹；若不存在，则当前采集指纹为伪造指纹。在指纹伪造的过程中，汗腺的伪造本身很难，成本很高，因此目前伪造的指纹基本不包含汗腺结构，即基本无法提取到汗腺。本专利技术提供的上述指纹真伪辨别方法，通过对三维指纹图像进行汗腺提取操作，来判断当前采集的指纹是否能够提取到汗腺结构，来判断是否为伪造指纹，从而解决了现有技术中人造指纹的误识别问题。本专利技术另还提供了一种基于汗腺的指纹识别方法，包括以下步骤S1至S7：S1、获取三维指纹图像；S2、对所述三维指纹图像，利用图像梯度信息检测外指纹，以提取外指纹层；S3、以外指纹层为基准，计算外指纹层以下的每一层图像的灰度均值，基于灰度均值的变化趋势，检测内指纹；若内指纹不存在，则当前采集指纹判定为伪造指纹；若内指纹存在，则提取内指纹层，并执行步骤S4；S4、选取汗腺区域，并对汗腺区域进行管状滤波，以提取管状结构；其中，所述汗腺区域为外指纹层和内指纹层之间的区域；S5、利用汗腺阈值，对步骤S4的滤波结果进行二值化处理，得到汗腺图像；其中，汗腺阈值是从灰度均值最低的一层图像中选取的其中一个像素灰度值；S6、基于汗腺管道与外指纹谷线的垂直关系，对汗腺图像进行汗腺管道的筛选，以确定汗腺管道的位置，提取汗腺结构；S7、将当前采集指纹的汗腺结构、内指纹和外指纹分别与指纹识别系统中已有的汗腺结构、内指纹和外指纹进行匹配，根据匹配结果进行身份识别。本专利技术提供的上述指纹识别方法，通过对当前采集的指纹进行汗腺的提取，不仅能在汗腺提取时根据是否能够提取到汗腺结构来判断指纹的真伪，还能在判定为真实指纹后进行身份识别时，采用提取到的汗腺结构，结合内、外指纹来进行指纹身份的识别，比单纯的通过内、外指纹来识别具有更高的准确率。附图说明图1是本专利技术具体实施例提供的基于汗腺的指纹真伪辨别方法的流程图；图2是本专利技术具体实施例提供的基于汗腺的指纹识别方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的具体实施方式提供了一种基于汗腺的指纹真伪辨别方法，该方法采用了一种全新的汗腺提取算法来对采集到的指纹进行汗腺提取，根据是否能够提取到汗腺来判断指纹的真伪，能够较为准确地将伪造的指纹区分出来。参考图1，该指纹真伪辨别方法包括以下步骤S1至S6：S1、获取当前指纹的三维指纹图像；S2、对所述三维指纹图像，利用图像梯度信息检测外指纹，以提取外指纹层；S3、以外指纹层为基准，计算外指纹层以下的每一层图像的灰度均值，基于灰度均值的变化趋势，检测内指纹；若内指纹不存在，则当前采集指纹判定为伪造指纹；若内指纹存在，则提取内指纹层，并执行步骤S4；S4、选取汗腺区域，并对汗腺区域进行管状滤波，以提取管状结构；其中，所述汗腺区域为外指纹层和内指纹层之间的区域；S5、利用汗腺阈值，对步骤S4的滤波结果进行二值化处理，得到汗腺图像；其中，汗腺阈值是从灰度均值最低的一层图像中选取的其中一个像素灰度值；此处图像的分层是以像素来划分，以外指纹层(即采集指纹时放置手指的玻璃面)为基准，沿着垂直于外指纹层的方向向下，每一个像素在一层图像上，则一层图像上通常有很多处于同一平面的像素点，每个像素点有其相应的灰度值，在灰度均值最低的那层图像的像素点所对应的灰度值中，经验性地选取一个合适的灰度值，作为二值化处理时用来判断某个管状结构是否为汗腺管道的阈值，当某个管道结构的灰度值高于该阈值，则认为该管道结构是汗腺管道。S6、根据汗腺图像判断所述三维指纹图像中是否存在汗腺，若存在，则当前采集指纹为真实指纹；若不存在，则当前采集指纹为伪造指纹。从经过二值化处理后得到的汗腺图像中，能够判断出是否存在汗腺结构，在伪造指纹的汗腺图像中，不存在汗腺结构，能够看到的大多是如外指纹谷线和强反射导致的干扰信息等非汗腺结构，因此通过观察汗腺图像即可判断指纹的真伪。在一种具体的实施例中，利用光学相干断层扫描技术，进行指纹扫描；对扫描得到的一维信号根据扫描深度进行灰度补偿，输出指纹图像的二维断层扫描图像，并将二维断层扫描图像重建为三维指纹图像。利用图像梯度信息，在所述三维指纹图像的切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于汗腺的指纹真伪辨别方法，包括以下步骤S1至S6：S1、获取当前采集指纹的三维指纹图像；S2、对所述三维指纹图像，利用图像梯度信息检测外指纹，以提取外指纹层；S3、以外指纹层为基准，计算外指纹层以下的每一层图像的灰度均值，基于灰度均值的变化趋势，检测内指纹；若内指纹不存在，则当前采集指纹判定为伪造指纹；若内指纹存在，则提取内指纹层，并执行步骤S4；S4、选取汗腺区域，并对汗腺区域进行管状滤波，以提取管状结构；其中，所述汗腺区域为外指纹层和内指纹层之间的区域；S5、利用汗腺阈值，对步骤S4的滤波结果进行二值化处理，得到汗腺图像；其中，汗腺阈值是从灰度均值最低的一层图像中选取的其中一个像素灰度值；S6、根据汗腺图像判断所述三维指纹图像中是否存在汗腺，若存在，则当前采集指纹为真实指纹；若不存在，则当前采集指纹为伪造指纹。

【技术特征摘要】
1.一种基于汗腺的指纹真伪辨别方法，包括以下步骤S1至S6：S1、获取当前采集指纹的三维指纹图像；S2、对所述三维指纹图像，利用图像梯度信息检测外指纹，以提取外指纹层；S3、以外指纹层为基准，计算外指纹层以下的每一层图像的灰度均值，基于灰度均值的变化趋势，检测内指纹；若内指纹不存在，则当前采集指纹判定为伪造指纹；若内指纹存在，则提取内指纹层，并执行步骤S4；S4、选取汗腺区域，并对汗腺区域进行管状滤波，以提取管状结构；其中，所述汗腺区域为外指纹层和内指纹层之间的区域；S5、利用汗腺阈值，对步骤S4的滤波结果进行二值化处理，得到汗腺图像；其中，汗腺阈值是从灰度均值最低的一层图像中选取的其中一个像素灰度值；S6、根据汗腺图像判断所述三维指纹图像中是否存在汗腺，若存在，则当前采集指纹为真实指纹；若不存在，则当前采集指纹为伪造指纹。2.如权利要求1所述的指纹真伪辨别方法，其特征在于，步骤S1具体包括：利用光学相干断层扫描技术，进行指纹扫描；对扫描得到的一维信号根据扫描深度进行灰度补偿，输出指纹图像的二维断层扫描图像，并将二维断层扫描图像重建为三维指纹图像。3.如权利要求1所述的指纹真伪辨别方法，其特征在于，步骤S2具体包括：在所述三维指纹图像的切面上检测指纹采集时输入指纹的玻璃面，从检测到的玻璃面的图像层提取外指纹层。4.如权利要求3所述的指纹真伪辨别方法，其特征在于：步骤S2中玻璃面的检测采用霍夫直线检测来实现。5.如权利要求1所述的指纹真伪辨别方法，其特征在于，步骤S4中对所述汗腺区域进行管状滤波具体包括：利用多尺度管状结构滤波器，计算汗腺区域的海森矩阵的特征值。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭振华，孙爽，周杰，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44