[go: up one dir, main page]

RU2059979C1 - Method for recognition of prints of papillary patterns - Google Patents

Method for recognition of prints of papillary patterns Download PDF

Info

Publication number
RU2059979C1
RU2059979C1 RU93030257A RU93030257A RU2059979C1 RU 2059979 C1 RU2059979 C1 RU 2059979C1 RU 93030257 A RU93030257 A RU 93030257A RU 93030257 A RU93030257 A RU 93030257A RU 2059979 C1 RU2059979 C1 RU 2059979C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
papillary
characteristic features
pattern
flow
lines
Prior art date
Application number
RU93030257A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93030257A (en
Inventor
Владимир Николаевич Бичигов
Павел Анатольевич Зайцев
Александр Владимирович Моксин
Original Assignee
Владимир Николаевич Бичигов
Павел Анатольевич Зайцев
Александр Владимирович Моксин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Николаевич Бичигов, Павел Анатольевич Зайцев, Александр Владимирович Моксин filed Critical Владимир Николаевич Бичигов
Priority to RU93030257A priority Critical patent/RU2059979C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2059979C1 publication Critical patent/RU2059979C1/en
Publication of RU93030257A publication Critical patent/RU93030257A/en

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)

Abstract

FIELD: criminology. SUBSTANCE: method involves serial decoding of specific feature flows from overall structure of flows of papillary patterns. EFFECT: increased validity of identification. 16 dwg

Description

Изобретение относится к методам распознавания и кодирования отпечатков папиллярных узоров, применяемым в автоматизированных дактилоскопических информационных системах системах идентификации личности, сравнения отпечатков и системах ограничения доступа. The invention relates to methods for the recognition and coding of fingerprints of papillary patterns used in automated fingerprint information systems, personal identification systems, fingerprint comparison and access restriction systems.

Системы, использующие особенности строения папиллярного узора, находят все более широкое применение. Сравнение отпечатков производится на основе анализа взаимного расположения мелких особенностей узора (под мелкими особенностями понимают окончания и разветвления папиллярных линий). Большое количество мелких особенностей на отпечатке папиллярного узора (на отпечатке пальца в среднем около 100) определяет большую вычислительную сложность каждого сравнения. Количество отпечатков в больших коллекциях превышает 100 признаков и поэтому коэффициент использования автоматизированных систем значительно возрастает при применении автоматической классификации папиллярных узоров на основе взаимного расположения особенностей папиллярного узора, называемых в дактилоскопии дельтами, петлями, завитками (фиг. 1). Systems using the structural features of the papillary pattern are finding wider application. The fingerprints are compared based on the analysis of the relative positioning of the small features of the pattern (by small features, we mean the endings and branches of papillary lines). A large number of small features on the fingerprint of the papillary pattern (on the fingerprint on average about 100) determines the great computational complexity of each comparison. The number of prints in large collections exceeds 100 signs and therefore the utilization rate of automated systems increases significantly when applying automatic classification of papillary patterns based on the relative position of the features of the papillary pattern, which are called deltas, loops, curls in fingerprinting (Fig. 1).

Сложность автоматического определения особенностей обуславливается тем, что в реальности на отпечатках папиллярных узоров всегда присутствуют различного рода помехи и шумы вследствие шрамов, загрязнения, и избытка краски или чрезмерного давления или прокатке и т.д. Существуют узоры, которые невозможно однозначно классифицировать вследствие того, что они расположены на границе классов. The complexity of the automatic determination of features is due to the fact that in reality on the prints of papillary patterns there are always various kinds of interference and noise due to scars, pollution, and excess paint or excessive pressure or rolling, etc. There are patterns that cannot be unambiguously classified due to the fact that they are located on the border of classes.

Существует два основных подхода для определения папиллярного узора. There are two main approaches for determining the papillary pattern.

1. Методы, основанные на анализе трассировки кода линий (см. Pattern Recognition, vol. 25, N 2, р.р. 139-153, 1992). В этих методах отпечаток представляется набором непрерывных тонких линий. Недостатком этих методов является высокая чувствительность к качеству изображения из-за того, что в неясных местах линии либо имеют прерывистый характер, либо вообще не просматриваются и невозможно надежно проследить ход линий. 1. Methods based on the analysis of line code trace (see Pattern Recognition, vol. 25, N 2, pp. 139-153, 1992). In these methods, the imprint is represented by a set of continuous thin lines. The disadvantage of these methods is the high sensitivity to image quality due to the fact that in obscure places the lines are either intermittent or not visible at all and it is impossible to reliably trace the progress of the lines.

2. Методы, основанные на анализе потоков папиллярных линий (Pattern Recognition, vol. 17, N 3, р.р. 295-303, 1984). В этих методах отпечаток представляется непрерывным полем касательных к потоку папиллярных линий. Слабостью этих методов является наличие ложно определенных особенностей из-за того, что в неясных местах случайным образом реализуются структуры потоков, напоминающие структуры потоков вблизи особенностей. Ослабить влияние шумов можно увеличением размера области, которая определяет направление потока в точках разбиения, но тогда проявляется эффект взаимного экранирования близкорасположенных особенностей, приводящий к пропуску указанных особенностей. 2. Methods based on the analysis of papillary line flows (Pattern Recognition, vol. 17, No. 3, pp. 295-303, 1984). In these methods, the fingerprint appears to be a continuous field of tangent to the flow of papillary lines. The weakness of these methods is the presence of falsely defined features due to the fact that flow structures resembling flow structures near features are randomly implemented in obscure places. It is possible to attenuate the effect of noise by increasing the size of the region that determines the flow direction at the split points, but then the mutual screening effect of nearby features appears, leading to the omission of these features.

Общим недостатком методов определения особенностей отпечатков является то, что после того, как особенность определена, остается неясным является ли эта особенность вообще истинной, и какой уровень погрешности в определении параметров особенности можно ожидать. Отсутствие ответа на эти вопросы ставит под сомнение возможность использования указанных методов в тех дактилоскопических системах, в которых нет контроля оператора за правильностью определения особенностей. A common drawback of methods for determining features of fingerprints is that after a feature is determined, it remains unclear whether this feature is true at all, and what level of error in determining features of a feature can be expected. The lack of an answer to these questions casts doubt on the possibility of using the indicated methods in those fingerprint systems in which there is no operator control over the correctness of determining features.

Известен способ формирования признаков для распознавания сегментированных текстурных изображений, заключающийся в выделении на изображении с помощью бинарной маски структурных фрагментов изображения, формировании пространственного фильтра с помощью первого преобразования Фурье, фильтрации сформированного изображения однородной мелкой структуры с выделением фрагментов изображения, выполнении второго преобразования Фурье, измерении координат всех зарегистрированных сигналов взаимной корреляции относительно сигнала автокорреляции и формировании из них последовательности признаков (авт. св. СССР N 1374260, кл. G 06 K 9/00, опублик. 1988). A known method of generating features for recognizing segmented texture images, which consists in highlighting structural fragments of the image on the image using a binary mask, forming a spatial filter using the first Fourier transform, filtering the formed image with a homogeneous fine structure with highlighting image fragments, performing the second Fourier transform, measuring coordinates all recorded cross correlation signals relative to the autocorrel signal tion and formation of these sequence features (auth. binding. USSR N 1374260, cl. G 06 K 9/00, published. 1988).

Наиболее близким к предлагаемому является способ сравнительного исследования дактилоскопических отпечатков, заключающийся в кодировке участков с характерными признаками и сравнении кодов исследуемого отпечатка с кодами эталонного отпечатка (авт. св. СССР N 114460, кл. G 06 K 9/46, опублик. 1958). Closest to the proposed method is a comparative study of fingerprints, which consists in encoding areas with characteristic features and comparing the codes of the fingerprint under study with the codes of the reference fingerprint (ed. St. USSR N 114460, class G 06 K 9/46, published. 1958).

Недостатком методов определения особенностей отпечатков является то, что после определения особенности, остается неясным, является ли эта особенность вообще истинной и какой уровень погрешности в определении параметров особенности можно ожидать. Отсутствие ответа на эти вопросы ставит под сомнение возможность использования указанных методов в тех дактилоскопических системах, в которых нет контроля оператора за правильностью определения особенностей. A drawback of the methods for determining the features of fingerprints is that after determining the features, it remains unclear whether this feature is generally true and what level of error in determining the features of the feature can be expected. The lack of an answer to these questions casts doubt on the possibility of using the indicated methods in those fingerprint systems in which there is no operator control over the correctness of determining features.

Задачей изобретения является представление метода определения особенностей отпечатка папиллярного узора путем последовательного вычленения потоков особенностей из общей структуры потоков папиллярных линий. Вычислительная эффективность метода достигается путем предварительного разбиения изображения на зоны, которые могут содержать особенности, и на зоны, которые не могут. Кроме того, целью изобретения является представление метода определения вероятности непревышения отклонения определенной особенности от истинного положения. The objective of the invention is to provide a method for determining the features of the imprint of the papillary pattern by sequentially isolating the flows of features from the general structure of the flows of papillary lines. The computational efficiency of the method is achieved by preliminary dividing the image into zones that may contain features, and into zones that cannot. In addition, the aim of the invention is to provide a method for determining the probability of not exceeding a deviation of a particular feature from its true position.

Метод, описанный ниже, применим к папиллярным узорам первых фаланг пальцев рук, но без труда может быть обобщен на папиллярные узоры ладоней и ступней ног. The method described below is applicable to the papillary patterns of the first phalanges of the fingers, but can easily be generalized to papillary patterns of the palms and feet.

Изображение папиллярного узора сканируется при помощи цифровой камеры или сканера. Разрешение сканирования подбирается таким образом, чтобы самые тонкие папиллярные линии содержали не менее трех отпечатков. Количество уровней серого определяется требованием различности изображения во всех местах, т. е. определяется качеством изображения. Сканирующее устройство формирует массив элементов изображения i строк, j столбцов. The image of the papillary pattern is scanned using a digital camera or scanner. The scan resolution is selected so that the thinnest papillary lines contain at least three prints. The number of gray levels is determined by the requirement of image difference in all places, that is, it is determined by the image quality. The scanning device forms an array of image elements of i rows, j columns.

В зависимости от разрешения сканирования параметры алгоритма могут изменяться, поэтому все размеры удобно измерять не в количестве отсчетов, которое будет каждый раз разное, а в средних толщинах папиллярных линий, которая является инвариантом. Обозначим количество на папиллярной линии средней толщины n. Depending on the resolution of the scan, the parameters of the algorithm can vary, therefore, it is convenient to measure all sizes not in the number of samples, which will be different each time, but in the average thickness of the papillary lines, which is an invariant. Denote the number on the papillary line of average thickness n.

Вблизи особенностей направление потока изменяется на расстоянии одного межгребневого расстояния, поэтому направление потока в каждой точке отпечатка должно определяться в окрестности точки размером, соизмеримым с межгребневым расстоянием. Большой размер окрестности приводит к неопределенности направления потока вблизи особенностей, а меньший размер увеличивает разброс в определении направления, обусловленный наличием на изображении дефектов и шумов различного характера. В целях сокращения объема вычислений направление потока определяется не в каждой точке, а с шагом по i и по j, равным n, что определяет максимальную ошибку в определении координат особенностей в пределах n/2 (половина папиллярной линии). Такая ошибка является приемлемой, поскольку всегда существует неопределенность в положении особенности такого же порядка. Near the features, the flow direction changes at the distance of one intercostal distance, therefore, the direction of the flow at each point of the indent should be determined in the vicinity of the point with a size commensurate with the intercostal distance. A large size of the neighborhood leads to uncertainty in the direction of the flow near the features, and a smaller size increases the spread in determining the direction due to the presence of defects and noises of various kinds in the image. In order to reduce the amount of calculations, the flow direction is determined not at each point, but with a step in i and j equal to n, which determines the maximum error in determining the coordinates of features within n / 2 (half of the papillary line). Such an error is acceptable because there is always an uncertainty in the position of a feature of the same order.

В каждой точке изображения определяется градиент яркости В;
G(i, j)=grad B=(Bx(i, j), Bj(i, j)) i=1.500
Bx(i, j)=B(i, j+1)-B(i, j-1)
j=1.500
By(i, j)=B(i-1, j)-B(i+1, j)
Индекс i увеличивается сверху изображения вниз (строка изображения), индекс j слева направо (столбец изображения).
At each point in the image, a brightness gradient B is determined;
G (i, j) = grad B = (Bx (i, j), Bj (i, j)) i = 1.500
Bx (i, j) = B (i, j + 1) -B (i, j-1)
j = 1.500
By (i, j) = B (i-1, j) -B (i + 1, j)
Index i increases from top to bottom of the image (image row), index j from left to right (image column).

Направление вектора изображения определяет направление папиллярной линии, а именно направление папиллярной линии U(i,j) определяется следующим образом:
u(i,j) arctg

Figure 00000001
+90°
-90° ≅ arctg
Figure 00000002
≅ 90° 0<U(i,j) ≅ 180o
Также определяется величина градиента А(i,j), как сумма абсолютных значений Вх(i,j) и Вy(i,j)
A(i,j)=mod Bx(i,j)+mod By(i,j) i=1,500, j=1, 500
В точках разбиения k, l (k=1,100, l=1,100) определяется направление папиллярных линий, для чего для каждой точки разбиения k, l в ее расширенной окрестности 9х9 строится гистограмма Нk,l распределения направлений U(i, j) с учетом величины градиента А(i, j). Гистограмма определяется с учетом величины градиента для того, чтобы исключить влияние той части изображения, которая не относится к границам папиллярных линий и не содержит полезной информации.The direction of the image vector determines the direction of the papillary line, namely the direction of the papillary line U (i, j) is determined as follows:
u (i, j) arctg
Figure 00000001
+90 °
-90 ° ≅ arctg
Figure 00000002
≅ 90 ° 0 <U (i, j) ≅ 180 o
The magnitude of the gradient A (i, j) is also determined as the sum of the absolute values of Bx (i, j) and By (i, j)
A (i, j) = mod Bx (i, j) + mod By (i, j) i = 1,500, j = 1,500
At the points of the partition k, l (k = 1,100, l = 1,100), the direction of the papillary lines is determined, for which a histogram Нk, l of the distribution of directions U (i, j) is constructed taking into account the value gradient A (i, j). The histogram is determined taking into account the magnitude of the gradient in order to exclude the influence of that part of the image that does not belong to the boundaries of the papillary lines and does not contain useful information.

9 9
Нk,l=i=1 j=1 A*(i,j) n=0,35 (с шагом 5о)
А*(i,j) это те А(i,j), для которых U(i,j)/5=n.
9 9
Нk, l = i = 1 j = 1 A * (i, j) n = 0.35 (in increments of 5 ° )
A * (i, j) are those A (i, j) for which U (i, j) / 5 = n.

Направление U(k,l) в точках разбиения k, l определяется по максимальной сумме в пяти соседних разрядах гистограммы,
Q(k,l)=max(Hk,l(n-2)+Hk,l(n-1)+Hk,l(n)+
+Hk,l(n+1)+Hk,l(n+2))
n=0,35
Индекс n закольцован, так как направление 185о идентично направлению 5о, и поэтому:
Нk,l(-2)=Hk,l(34)
Hk,l(-1)=Hk,l(35)
Hk,l(36)=Hk,l(0)
Hk,l(37)=Hk,l(1)
Полученная картина потоков (фиг. 3) искажена шумами, обусловленными дефектами исходного изображения различного характера (фиг. 2). Для уменьшения влияния шумов используется метод релаксации потоков, состоящий в том, что направление потока в каждой точке заменяется на значение, подсчитанное из значений соседей.
The direction U (k, l) at the points of the partition k, l is determined by the maximum sum in five adjacent digits of the histogram,
Q (k, l) = max (H k, l (n-2) + H k, l (n-1) + H k, l (n) +
+ H k, l (n + 1) + H k, l (n + 2))
n = 0.35
The index n is looped, since the direction of 185 about identical to the direction of 5 about , and therefore:
H k, l (-2) = H k, l (34)
Hk, l (-1) = H k, l (35)
H k, l (36) = H k, l (0)
H k, l (37) = H k, l (1)
The resulting flow pattern (Fig. 3) is distorted by noise due to defects in the original image of a different nature (Fig. 2). To reduce the effect of noise, a flux relaxation method is used, consisting in the fact that the flow direction at each point is replaced by a value calculated from the values of neighbors.

В точках разбиения k, l (по прежнему k, l=1,100) вычисляется весовой коэффициент W(k,l) направления в каждой точке из среднего отклонения направления в этой точке от направлений соседей:
W(k,l) 90-

Figure 00000003
Figure 00000004
abs(Q(i)-Q(o))
В качестве Q(i) выбирается такое значение, чтобы abs(Q(i)-Q(0)) было меньше 90о, т.е.At the partition points k, l (as before, k, l = 1,100), the weight coefficient W (k, l) of the direction at each point is calculated from the average deviation of the direction at this point from the directions of the neighbors:
W (k, l) 90-
Figure 00000003
Figure 00000004
abs (Q (i) -Q (o))
B was less than 90 as Q (i) is chosen such a value that abs (Q (i) -Q (0)) o, i.e.

если Q(i)-Q(O)>90о, то Q(i)=Q(i)-180o
если Q(i)-Q(O)<90, то Q(i)=Q(i)+180o
В качестве нового направления берется такое направление, чтобы сумма квадратов отклонений нового направления от направлений соседей, с учетом веса соседей, была минимальна, т.е. производная равнялась нулю:

Figure 00000005
Figure 00000006
(W(i)•Q(i)-Q(c))2 0 (1)
Здесь Q(i) такое, что
если Q(i)-Q(c)>90о, то Q(i)=Q(i)-180o
если Q(i)-Q(c)<90о, то Q(i)=Q(i)+180о
Q(c) это Q(i) с максимальным Q(i), i=0,B.if Q (i) -Q (O)> 90 o , then Q (i) = Q (i) -180 o
if Q (i) -Q (O) <90, then Q (i) = Q (i) +180 o
As a new direction, such a direction is taken so that the sum of the squares of the deviations of the new direction from the directions of the neighbors, taking into account the weight of the neighbors, is minimal, i.e. the derivative was zero:
Figure 00000005
Figure 00000006
(W (i) • Q (i) -Q (c)) 2 0 (1)
Here Q (i) is such that
if Q (i) -Q (c) > 90, the Q (i) = Q (i ) -180 o
if Q (i) -Q (c) < 90, then the Q (i) = Q (i ) +180 of
Q (c) is Q (i) with maximal Q (i), i = 0, B.

Из (1) следует, что новое значение Q*(k,l) равно:
Q*(k,l)

Figure 00000007

Номер элемента 0 относится к текущему индексу (k,l)
I к индексу (k-1, l-1)
2 к индексу (k-1, l)
3 (k-1, l+1)
4 (k, l+1) и т.д. (см. фиг. 4).From (1) it follows that the new value Q * (k, l) is equal to:
Q * (k, l)
Figure 00000007

Element number 0 refers to the current index (k, l)
I to index (k-1, l-1)
2 to the index (k-1, l)
3 (k-1, l + 1)
4 (k, l + 1), etc. (see Fig. 4).

Эта процедура применяется к направлению потоков два раза, позволяя уменьшить влияние шумов (фиг. 5). Большее количество итераций нежелательно, поскольку наряду со сглаживанием шумов произойдет небольшое изменение картины потоков и точность алгоритма снизится. This procedure is applied to the direction of flows twice, allowing to reduce the effect of noise (Fig. 5). A larger number of iterations is undesirable, since along with noise smoothing, a small change in the flow pattern will occur and the algorithm accuracy will decrease.

Следующим шагов метода является разбиение папиллярного узора на зоны, которые могут содержать особенности, и на зоны, которые не могут. Для этого вычисляется весовой коэффициент направления в каждой точке из среднего отклонения направлений в окрестности этой точки. При этом используется больший размер окрестности, чем в процессе релаксации, где используются только ближайшие соседи. Здесь размер окрестности составляет 5х5. The next step of the method is to divide the papillary pattern into zones that may contain features, and into zones that cannot. For this, the weighting coefficient of the direction at each point is calculated from the average deviation of the directions in the vicinity of this point. In this case, a larger neighborhood is used than in the relaxation process, where only the nearest neighbors are used. Here the size of the neighborhood is 5x5.

W(k,l) 90

Figure 00000008
Figure 00000009
abs(Q(i)-Q(o)),
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012

Номер элемента О относится к текущему индексу (k,l)
1 к индексу (k-2, l-2)
2 (k-2, l-1)
3 (k-2, l)
4 (k-2, l+1) и т.д. (см. фиг. 6).W (k, l) 90
Figure 00000008
Figure 00000009
abs (Q (i) -Q (o)),
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012

Element number O refers to the current index (k, l)
1 to index (k-2, l-2)
2 (k-2, l-1)
3 (k-2, l)
4 (k-2, l + 1), etc. (see Fig. 6).

Полученные значения весов усредняются по соседям в области 5х5. The obtained weights are averaged over neighbors in the 5x5 region.

W(k,l)

Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
W(K-2+i,l-2+j)
Устанавливается порог W1=70, превышение которого величиной W(k,l) указывает на то, что текущая точка относится к области ровного потока, и, следовательно, не может быть особой точкой. Все остальные точки потенциально могут быть особыми. На фиг. 7 потенциально особые точки объединены в области с черным цветом. Все дальнейшие операции производятся только с точками из этих областей. Для отпечатков высокого качества такие области состоят из близких окрестностей особых точек, что определяет высокую вычислительную эффективность метода. Для отпечатков плохого качества указанная область распространяется на весь отпечаток, что также естественно, поскольку не существует простых решений для сложной задачи.W (k, l)
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
W (K-2 + i, l-2 + j)
The threshold W1 = 70 is set, the excess of which by the value of W (k, l) indicates that the current point belongs to the region of the even flow, and, therefore, cannot be a singular point. All other points can potentially be special. In FIG. 7 potentially singular points are combined in areas with black color. All further operations are performed only with points from these areas. For high-quality prints, such areas consist of close neighborhoods of singular points, which determines the high computational efficiency of the method. For poor quality prints, the specified area extends to the entire print, which is also natural, since there are no simple solutions for a complex problem.

Особые точки папиллярного узора отличаются от обычных тем, что при обходе особой точки по замкнутому контуру в направлении против часовой стрелки происходит разворот касательной к потоку папиллярных линий
D=sum(abs(Q(i)-Q(i-1)), i=0, 1, 8, Q(-1)= Q(8)
D=0o неособая точка
D=180o петля
D=-180o дельта
D=360o завиток (см. фиг. 8)
Для аппроксимации потоков папиллярных линий вблизи особой точки используется функция arg(Z), имеющая значение D=360.
The singular points of the papillary pattern differ from the usual ones in that when a singular point is circled in a closed circuit in the counterclockwise direction, the tangent to the flow of papillary lines rotates
D = sum (abs (Q (i) -Q (i-1)), i = 0, 1, 8, Q (-1) = Q (8)
D = 0 o nonsingular point
D = 180 o loop
D = -180 o delta
D = 360 o curl (see Fig. 8)
To approximate the flow of papillary lines near a singular point, we use the arg (Z) function, which has a value of D = 360.

Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
a
Figure 00000019
D
Figure 00000020
=
Figure 00000021
1
Figure 00000022
е
Figure 00000023

Fz=arg(Z)+const, D=360o,
Каждая из функций Fp, Fd, Fz определяет направление касательной к потоку папиллярных линий вблизи соответствующих особых точек. Вид этих функций приведен на фиг. 6.
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
a
Figure 00000019
D
Figure 00000020
=
Figure 00000021
1
Figure 00000022
e
Figure 00000023

Fz = arg (Z) + const, D = 360 o ,
Each of the functions Fp, Fd, Fz determines the direction of the tangent to the flow of papillary lines near the corresponding singular points. These functions are shown in FIG. 6.

Изменение const в функциях Fp, Fd, как видно из фиг. 9 приводит к развороту картинки вокруг оси, а изменение в функции Fz изменяет картинку таким образом, что реализуется весь возможный спектр конфигураций завитков (фиг. 9). The change in const in the functions Fp, Fd, as can be seen from FIG. 9 leads to the rotation of the picture around the axis, and a change in the function Fz changes the picture in such a way that the entire possible spectrum of curl configurations is realized (Fig. 9).

Сравнивая фиг. 1 и фиг. 9, можно видеть, что подбором значений const можно получить хорошее приближение реально существующих потоков папиллярных линий вблизи особых точек. Comparing FIG. 1 and FIG. 9, one can see that by choosing const values one can get a good approximation of the really existing flows of papillary lines near singular points.

Описанное свойство функций Fp, Fd, Fz используется для поиска особых точек папиллярного узора. Если из направлений потоков вблизи особой точки вычесть соответствующую функцию из набора Fp, Fd, Fz, то в этой окрестности получится ровный поток, т.е. The described property of the functions Fp, Fd, Fz is used to search for singular points of the papillary pattern. If we subtract the corresponding function from the set of Fp, Fd, Fz from the directions of flows near a singular point, then in this neighborhood we get an even flow, i.e.

Q(i)-F(i)=const, для всех точек окрестности особой точки. Q (i) -F (i) = const, for all points in the neighborhood of the singular point.

Следующим шагом метода является нахождение областей, в которых расположены особые точки. Для каждой точки областей, которые могут потенциально содержать особые точки области, отмеченные на фиг. 7 черным цветом, вычисляется высокая функция Wp, Wd, Wz следующим образом:
Wp=sum(90o-abs(Qp(i)-Q(i)))
Wd=sum(90o-abs(Qd(i)-Q(i)))
Wz=sum(90o-abs(Qz(i)-Q(i)))
i=0,1,2,L-1, L=l+1
Значение const, входящее в функции Qp, Qd, Qz выбирается из гистобраммы Н(n) отклонения Qp(i), Qd(i), Qz(i) от Q(i):
H(n)

Figure 00000024
Figure 00000025
(Q*(i)-Q(i)), n 0, 35
Q*(i) те Qt(i), для которых Qt(i)-Q(i))/5=n,
Qt одна из функций Qp, Qd, Qz.The next step of the method is to find areas in which singular points are located. For each point of the regions, which may potentially contain singular points of the region marked in FIG. 7 in black, the high function Wp, Wd, Wz is calculated as follows:
Wp = sum (90 o -abs (Qp (i) -Q (i)))
Wd = sum (90 o -abs (Qd (i) -Q (i)))
Wz = sum (90 o -abs (Qz (i) -Q (i)))
i = 0,1,2, L-1, L = l + 1
The value of const, which is part of the functions Qp, Qd, Qz, is selected from the histogram H (n) of the deviation of Qp (i), Qd (i), Qz (i) from Q (i):
H (n)
Figure 00000024
Figure 00000025
(Q * (i) -Q (i)), n 0, 35
Q * (i) those Qt (i) for which Qt (i) -Q (i)) / 5 = n,
Qt is one of the functions Qp, Qd, Qz.

Значение const определяется по максимальной сумме в пяти соседних разрядах гистограммы. The value of const is determined by the maximum amount in five adjacent digits of the histogram.

Здесь необходим разумный компромис при выборе размера l окрестности точки, в которой определяются функции Wp, Wd, Wz. Слишком большой размер приведет к плохой аппроксимации функциями Wp, Wd, Wz реально существующих потоков папиллярных линий, увеличит взаимное влияние близких особенностей, а слишком маленький подчеркнет влияние шума. Тем не менее существует оптимальный размер, который определяется природой папиллярных узоров. Две рядом расположенные особенности должны быть разделены, как минимум, одной папиллярной линией, т. е. максимальное расстояние составит около четырех n, поэтому хорошим выбором для l является 11. Here a reasonable compromise is required when choosing the size l of the neighborhood of the point at which the functions Wp, Wd, Wz are determined. Too large a size will lead to poor approximation by the functions Wp, Wd, Wz of real existing papillary line flows, increase the mutual influence of similar features, and too small will emphasize the effect of noise. Nevertheless, there is an optimal size, which is determined by the nature of the papillary patterns. Two adjacent features should be separated by at least one papillary line, i.e., the maximum distance will be about four n, so 11 is a good choice for l.

На фиг. 10 черным цветом обозначены области, которые содержат петли, а на фиг. 11 области, которые содержат дельты. Аналогичная картина получается для случая, когда узор содержит завиток. Область черного цвета является областью высоких значений весовых функций Wp, Wd, Wz. In FIG. 10, black areas indicate areas that contain loops, and in FIG. 11 areas that contain deltas. A similar picture is obtained for the case when the pattern contains a curl. The black region is the region of high values of the weight functions Wp, Wd, Wz.

Сложной задачей при определении особенностей является отделение весовых функций близкорасположенных особенностей, что имеет место в сложных узорах и узорах, расположенных на границах классов. В таких случаях проявляется эффект взаимного экранирования особенностей. Трудности также возникают при определении, сколько особенностей лежит внутри области с высоким значением весовой функции. Эти проблемы решаются последовательным вычленением особенностей из структуры потоков папиллярных линий. The difficult task in determining the features is the separation of weight functions of closely spaced features, which takes place in complex patterns and patterns located at the boundaries of classes. In such cases, the effect of mutual screening of features is manifested. Difficulties also arise in determining how many features lie inside a region with a high value of the weight function. These problems are solved by sequentially isolating features from the structure of papillary line flows.

Вычленение начинается с особенности, имеющей максимальное значение весовой функции среды функций Wp, Wd, Wz. Из общей структуры потоков (фиг. 5) вычитается соответствующая функция потока папиллярных линий из набора Qp, Qd, Qz. В получившейся структуре потоков значение функций Wp, Wd, Wz изменяется, но изменяется только в окрестности той особенности, которую вычли из общей структуры потоков. Поэтому значение функций Wp, Wd, Wz в этой окрестности пересчитывается. Если в такой особенности была одна особенность, то после ее вычленения пересчитанные функции Wp, Wd, Wz будут иметь небольшие значения и, соответственно, других особенностей в этой области обнаружено не будет. Вышеописанная процедура продолжается до тех пор, пока хотя бы одна из функций Wp, Wd, Wz превышает установленный порог Ws. На фиг. 12, 13, 14, 15 показаны реализующиеся структуры потоков папиллярных линий в процессе вычленения особенностей узора фиг. 5, а на фиг. 16 показаны соответствующие особенности. Последним узором после вычленения особенностей всегда является классический дуговой узор, что указывает на то, что реальные папиллярные узоры могут быть представлены с хорошей точностью суммой классического дугового узора и функций Qp, Qd, Qz. Для дельт и завитков фиксируются координаты i, j, а для петель в дополнение к этому фиксируется направление f, указанное на фиг. 13. Направление определяется по значению const функции Qс, которая реализовалась при максимальном значении Wc
f=2 сonst.
The isolation begins with a singularity having the maximum value of the weight function of the medium of the functions Wp, Wd, Wz. The corresponding function of the flow of papillary lines from the set of Qp, Qd, Qz is subtracted from the general structure of the flows (Fig. 5). In the resulting structure of flows, the value of the functions Wp, Wd, Wz changes, but changes only in the vicinity of the feature that is subtracted from the general structure of flows. Therefore, the values of the functions Wp, Wd, Wz in this neighborhood are recalculated. If there was one feature in such a feature, then after its isolation, the recalculated functions Wp, Wd, Wz will have small values and, accordingly, no other features in this area will be detected. The above procedure continues until at least one of the functions Wp, Wd, Wz exceeds the set threshold Ws. In FIG. 12, 13, 14, 15 shows the realizing patterns of papillary line flows in the process of isolating the pattern features of FIG. 5, and in FIG. 16 shows corresponding features. The last pattern after isolating the features is always the classic arc pattern, which indicates that real papillary patterns can be represented with good accuracy by the sum of the classic arc pattern and the functions Qp, Qd, Qz. For deltas and curls, the coordinates i, j are fixed, and for loops, in addition to this, the direction f indicated in FIG. 13. The direction is determined by the value of const function Qc, which was realized at the maximum value of Wc
f = 2 const.

Не менее важной задачей, чем определение положения особенностей, является задача определения вероятности того, что определена именно особенность, а не точка шума. Это дает возможность использовать только те особенности, которые удовлетворяют определенному критерию точности при заданном уровне вероятности, а не использовать сомнительные особенности. An equally important task than determining the position of features is the task of determining the probability that a feature is defined, and not a noise point. This makes it possible to use only those features that satisfy a certain accuracy criterion for a given level of probability, and not to use dubious features.

Для решения этой задачи делается предположение, что рассматриваемая особенность определена верно. При этом предположении производится фильтрация направлений потоков папиллярных линий, и полученная структура потоков сравнивается с исходной зашумленной картиной. Количество изменений, вносимое фильтрацией, является надежным критерием точности определения указанной особенности. To solve this problem, an assumption is made that the considered feature is defined correctly. With this assumption, the direction of the flow of papillary lines is filtered, and the resulting structure of the flows is compared with the original noisy picture. The number of changes introduced by filtering is a reliable criterion for the accuracy of determining this feature.

Как уже было отмечено, реальный узор представляется суммой классического дугового узора и функций Fp, Fd, Fz. В дуговом узоре разворот потока происходит плавно, поэтому для аппроксимации поведения потока папиллярных линий в небольшой окрестности используется сумма функций Fp, Fd, Fz особенностей. As already noted, the real pattern is represented by the sum of the classical arc pattern and the functions Fp, Fd, Fz. In the arc pattern, the flow reversal occurs smoothly, therefore, to approximate the behavior of the flow of papillary lines in a small neighborhood, the sum of the functions Fp, Fd, Fz features is used.

Figure 00000026
t
Figure 00000027
Figure 00000028
(
Figure 00000029
•arg(Z-Zp(i))+
Здесь: Np количество центров;
Nd количество дельт;
Nz количество завитков;
Figure 00000030
мнимая единица,
Zp(i) Xp(i)+
Figure 00000031
+Yp(i)
Хр(i) координата Х i-го центра;
Yp(i) координата Y i-го центра;
Zd(i) Xd(i)+
Figure 00000032
+Yd(i)
Хd(i) координата Х i-ой дельты;
Yd(i) координата Y i-ой дельты;
Zz(i) Xz(i)+
Figure 00000033
+Yz(i)
Хz(i) координата Х i-го завитка;
Yz(i) координата Y i-го завитка.
Figure 00000026
t
Figure 00000027
Figure 00000028
(
Figure 00000029
• arg (Z-Zp (i)) +
Here: Np number of centers;
Nd number of deltas;
Nz number of curls;
Figure 00000030
imaginary unit
Zp (i) Xp (i) +
Figure 00000031
+ Yp (i)
Xp (i) X coordinate of the i-th center;
Yp (i) Y coordinate of the i-th center;
Zd (i) Xd (i) +
Figure 00000032
+ Yd (i)
Xd (i) X coordinate of the i-th delta;
Yd (i) Y coordinate of the i-th delta;
Zz (i) Xz (i) +
Figure 00000033
+ Yz (i)
Xz (i) X coordinate of the i-th curl;
Yz (i) Y coordinate of the i-th curl.

Вычисляется вес направления потоков в каждой точке, при этом используется окрестность 9х9. The weight of the direction of flows at each point is calculated, using a neighborhood of 9x9.

W(k,l) 90°-

Figure 00000034
•sum abs(Qi-Qo) i=1,2,80
По аналогии с тем, как делалось раньше, новое значение направления потока Q*(k,l) получается следующим образом:
Q
Figure 00000035

Как и прежде, значение индекса О относится к центральному элементу окрестности.W (k, l) 90 ° -
Figure 00000034
• sum abs (Q i -Q o ) i = 1,2,80
By analogy with what was done earlier, a new value of the flow direction Q * (k, l) is obtained as follows:
Q
Figure 00000035

As before, the value of the index O refers to the central element of the neighborhood.

В качестве меры отличия отфильтрованной и исходной зашумленной структуры потоков используется следующая величина:
Wt 90°-

Figure 00000036
Figure 00000037
abs(Q*(i)-Q(i))
Здесь центральным элементом окрестности является особенность.As a measure of the difference between the filtered and the original noisy stream structure, the following value is used:
Wt 90 ° -
Figure 00000036
Figure 00000037
abs (Q * (i) -Q (i))
Here, the central element of the neighborhood is a feature.

Q* относится к отфильтрованной структуре;
Q относится к изначальной структуре.
Q * refers to the filtered structure;
Q refers to the original structure.

Величина Wt однозначно определяет надежность определения особенности. The value of Wt uniquely determines the reliability of the determination of features.

Claims (6)

1. СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ ОТПЕЧАТКОВ ПАПИЛЛЯРНЫХ УЗОРОВ, заключающийся в сканировании изображения папиллярного узора, выделении характерных признаков изображения с последующим их кодированием, формировании массива выделенных характерных признаков, сравнении их кодов с кодами выделенных характерных признаков сравниваемых отпечатков папиллярных линий, отличающийся тем, что при формировании массива выделенных характерных признаков определяют направление потока папиллярных линий в окрестности точки, соизмеримой с межгребневым расстоянием, производят сглаживание картины потоков заменой значения направления потока на среднее из значений направлений потоков соседних точек, определяют вероятное положение характерных признаков папиллярного узора, определяют функции характерных признаков папиллярного узора и производят последовательное вычленение характерных признаков папиллярного узора, начиная с признака с максимальным значением весовой функции. 1. METHOD FOR RECOGNIZING PAPILLARY PATTERN PRINTS, which consists in scanning the image of a papillary pattern, highlighting the characteristic features of the image with their subsequent coding, forming an array of selected characteristic features, comparing their codes with the codes of selected characteristic features of the compared fingerprints of the compared papillary lines, characterized in that when forming the array of papillary lines selected characteristic features determine the direction of flow of papillary lines in the vicinity of a point commensurate with the intercostal distance lowering, smoothing the flow pattern by replacing the flow direction value with the average of the flow direction values of neighboring points, determine the probable position of the characteristic features of the papillary pattern, determine the characteristic features of the papillary pattern, and sequentially isolate the characteristic features of the papillary pattern, starting with the sign with the maximum value of the weight function . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сканировании папиллярного узора выбирают разрешение сканирования, при котором самые тонкие линии содержат не менее трех отсчетов. 2. The method according to claim 1, characterized in that when scanning the papillary pattern, a scanning resolution is selected in which the thinnest lines contain at least three samples. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании массива выделенных характерных признаков измерения производят в участках папиллярных линий со средней толщиной. 3. The method according to p. 1, characterized in that when forming an array of selected characteristic features, measurements are made in areas of papillary lines with an average thickness. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении вероятного положения характерных признаков папиллярных узоров папиллярный узор разбивают на зоны с характерными признаками, вычисляют весовой коэффициент направления потока папиллярного узора в каждой точке разбиения по среднему отклонению направления потока этой точки от направлении потоков соседних точек, устанавливают порог весового коэффициента, выделяют особые точки, весовой коэффициент направления потока которых не превышает порогового значения. 4. The method according to p. 1, characterized in that when determining the probable position of the characteristic features of papillary patterns, the papillary pattern is divided into zones with characteristic features, the weight coefficient of the flow direction of the papillary pattern at each split point is calculated according to the average deviation of the flow direction of this point from the direction of flows neighboring points, set the threshold weight coefficient, highlight the special points, the weight coefficient of the direction of flow of which does not exceed the threshold value. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисление функции характерных признаков папиллярных узоров начинают с характерного признака, имеющего максимальное значение весовой функции, вычитают из общей структуры потоков папиллярных линий изменения, вносимые данной особой точкой, изменяют значения весовых функций потоков в окрестности вычитаемого характерного признака, вычитания производят до достижения весовых функций меньше порогового значения. 5. The method according to p. 1, characterized in that the calculation of the function of the characteristic features of papillary patterns begins with a characteristic having the maximum value of the weight function, subtract from the general structure of the papillary line flows the changes introduced by this particular point, change the values of the weight functions of the flows in the neighborhood a deductible characteristic, subtractions are performed until the weight functions are less than the threshold value. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении особой точки производят аппроксимацию направлений потоков папиллярных линий в окрестности этой точки, полученную структуру потоков сравнивают с исходным отпечатком папиллярных линий. 6. The method according to p. 1, characterized in that when determining a particular point, the directions of the flow of papillary lines are approximated in the vicinity of this point, the resulting flow structure is compared with the original fingerprint of the papillary lines.
RU93030257A 1993-06-23 1993-06-23 Method for recognition of prints of papillary patterns RU2059979C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93030257A RU2059979C1 (en) 1993-06-23 1993-06-23 Method for recognition of prints of papillary patterns

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93030257A RU2059979C1 (en) 1993-06-23 1993-06-23 Method for recognition of prints of papillary patterns

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2059979C1 true RU2059979C1 (en) 1996-05-10
RU93030257A RU93030257A (en) 1997-03-20

Family

ID=20142894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93030257A RU2059979C1 (en) 1993-06-23 1993-06-23 Method for recognition of prints of papillary patterns

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2059979C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134449C1 (en) * 1997-09-19 1999-08-10 Ратников Александр Юрьевич Method for identifying owner of reusable financial document when working with it
RU2185660C2 (en) * 2000-07-07 2002-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "СОНДА" Method for coding papillary pattern of print
RU2204941C1 (en) * 2001-10-03 2003-05-27 124 Центральная лаборатория (медико-криминалистической идентификации МО РФ) Method for determining arc pattern height
WO2005078641A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Futronic Technology Company Ltd Method for recognising a papillary pattern
WO2005078640A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Futronic Technology Company Ltd Method for identifying a papillary pattern
RU2302819C2 (en) * 2005-07-07 2007-07-20 Константин Николаевич Бадиков Method for taking evidence of identity
RU2306601C1 (en) * 2005-12-16 2007-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Method for encoding papillary pattern imprint data
RU2310910C1 (en) * 2006-05-16 2007-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Method for verification and identification of imprints of papillary patterns
RU2321057C1 (en) * 2006-12-04 2008-03-27 Владимир Юльевич Гудков Method for encoding an imprint of papillary pattern
RU2364936C1 (en) * 2007-12-06 2009-08-20 Общество с ограниченной ответственностью ООО "Юник Ай Сиз" Method of creation of view (template) of fingerprint
CN107016326A (en) * 2015-09-22 2017-08-04 赛峰身份与安全公司 From the method for the sample extraction morphological feature of biomaterial

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1374260, кл. G 06K 9/00, 1988. 2. Авторское свидетельство СССР N 114460, кл. G 06K 9/46, 1958. *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134449C1 (en) * 1997-09-19 1999-08-10 Ратников Александр Юрьевич Method for identifying owner of reusable financial document when working with it
RU2185660C2 (en) * 2000-07-07 2002-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "СОНДА" Method for coding papillary pattern of print
RU2204941C1 (en) * 2001-10-03 2003-05-27 124 Центральная лаборатория (медико-криминалистической идентификации МО РФ) Method for determining arc pattern height
WO2005078641A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Futronic Technology Company Ltd Method for recognising a papillary pattern
WO2005078640A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-25 Futronic Technology Company Ltd Method for identifying a papillary pattern
RU2279129C2 (en) * 2004-02-13 2006-06-27 Футроник Технолоджис Компани Лтд Method for recognition of papillary patterns
RU2279128C2 (en) * 2004-02-13 2006-06-27 Футроник Технолоджис Компани Лтд. Method for recognition of papillary pattern
RU2302819C2 (en) * 2005-07-07 2007-07-20 Константин Николаевич Бадиков Method for taking evidence of identity
RU2306601C1 (en) * 2005-12-16 2007-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Method for encoding papillary pattern imprint data
RU2310910C1 (en) * 2006-05-16 2007-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Method for verification and identification of imprints of papillary patterns
RU2321057C1 (en) * 2006-12-04 2008-03-27 Владимир Юльевич Гудков Method for encoding an imprint of papillary pattern
RU2364936C1 (en) * 2007-12-06 2009-08-20 Общество с ограниченной ответственностью ООО "Юник Ай Сиз" Method of creation of view (template) of fingerprint
CN107016326A (en) * 2015-09-22 2017-08-04 赛峰身份与安全公司 From the method for the sample extraction morphological feature of biomaterial

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7072523B2 (en) System and method for fingerprint image enhancement using partitioned least-squared filters
KR100291255B1 (en) Image Feature Extractor, Image Feature Analyzer and Image Matching System
Zhang et al. Fingerprint classification based on extraction and analysis of singularities and pseudo ridges
Almansa et al. Fingerprint enhancement by shape adaptation of scale-space operators with automatic scale selection
US5687253A (en) Method for comparing word shapes
US6876757B2 (en) Fingerprint recognition system
US6111978A (en) System and method for determining ridge counts in fingerprint image processing
RU2059979C1 (en) Method for recognition of prints of papillary patterns
US6091839A (en) Fingerprint characteristic extraction apparatus as well as fingerprint classification apparatus and fingerprint verification apparatus for use with fingerprint characteristic extraction apparatus
CN111223063B (en) NLM denoising method of finger vein image based on texture feature and dual kernel function
EP1574985A1 (en) Binary coding method of fingerprint image
US20040218790A1 (en) Print segmentation system and method
JP4931426B2 (en) Image collation device including striped pattern
US7072496B2 (en) Slap print segmentation system and method
EP1488370A1 (en) Method of improving fingerprint images
CN112102209B (en) Abnormal vein image restoration method and device
Momani et al. A robust fingerprint identification approach using a fuzzy system and novel rotation method
JP2001243465A (en) Fingerprint image matching method and fingerprint image matching device
KR960005109B1 (en) Algorithm for a real-time automatic fingerprint recognition system
CN118470754A (en) Analysis system and method for finger and palm prints
Nezhadian et al. Palmprint verification based on textural features by using Gabor filters based GLCM and wavelet
Elaskily et al. Enhanced Fiilltterr-based SIFT Apprroach fforr Copy-Move Forrgerry Dettecttiion
RU2306601C1 (en) Method for encoding papillary pattern imprint data
JP3710704B2 (en) Image pattern rotation angle detection error reduction method and recording medium recording execution program of the method
Dominique et al. Fast Fourier transform for fingerprint enhancement and features extraction with adaptive block size using orientation fields