中小尺寸指纹测试库建库方法
2024-01-09 14:43:09 0 举报
中小尺寸指纹测试库建库方法是一种用于创建指纹识别系统训练和测试数据库的过程。这个过程涉及到收集、处理和存储指纹图像，以便用于指纹识别算法的开发和评估。以下是建库方法的核心内容、文件类型以及修饰语的描述： 核心内容： 1. 收集指纹图像：从大量志愿者中收集指纹图像，这些图像通常包括不同的指纹类型、角度和质量。 2. 处理指纹图像：对收集到的指纹图像进行预处理，包括缩放、对比度调整、去噪等，以便提高图像质量。 3. 分割指纹区域：将指纹图像分割成多个区域，例如核心、拱形和边缘，以便进行单独的处理和识别。 4. 提取特征：从每个分割区域中提取指纹特征，如矿物线、节点和模式，以便用于指纹识别。 5. 生成模板：将提取到的指纹特征合成为模板，用于指纹识别和匹配。 文件类型： 1. 指纹图像：常见的指纹图像文件格式包括BMP、JPEG、PNG和TIFF等。 2. 特征数据：提取到的指纹特征通常以文本、XML或二进制格式存储。 3. 模板数据：生成的指纹模板通常以二进制或加密格式存储。 修饰语： 1. 自动化：建库方法可以实现高度自动化，以提高效率和准确性。 2. 安全性：注重保护用户隐私和信息安全，确保指纹数据在收集、处理和存储过程中的安全。 3. 标准化：遵循相关国家标准和国际标准，以确保指纹测试库的质量和兼容性。
作者其他创作
大纲/内容
对造成中小尺寸指纹图像识别不成功的原因进一步分析，可将上述原因分为2大类。
指纹编号
是否比对成功
大尺寸指纹识别模块
中小尺寸指纹识别模块
算法1
算法2
算法3
概率
13和14
是
100%
44.4%
13和15
14和15
16和17
88.9%
55.6%
16和18
否
17和18
（3）对某同指指纹的所有比对，大尺寸指纹识别模块比对成功的概率大于70%，中小尺寸指纹识别模块比对成功的概率小于70%。
中小尺寸指纹识别模块的智能锁，注册方式和算法与大尺寸指纹识别模块有很大差异，主要体现如下：
小指纹库由大指纹库裁切而成，即其图像格式、人数规模、性别、年龄、产业分布，与居民身份证指纹测试库的条件等同。为在保证测试公平性的基础上，体现受测指纹模块的图像特性，与大指纹库类似，使用受测指纹模块采集占该裁剪图库5%的现场指纹图像，混合作为小指纹库。
（1）大尺寸指纹识别模块一次采集即可采集所有特征点；中小尺寸指纹识别模块一次采集只能采集少量特征点。（2）大尺寸指纹识别模块采用单次注册，注册图像形成模板保存；中小尺寸指纹识别模块采用多次注册（一般为4-6次），注册图像形成一张模板保存。（3）大尺寸指纹识别模块比对即为比对；中小尺寸指纹识别模块比对时，将当前比对的指纹作为注册图像，替换第一张注册图像，保存成新的注册模板。
3 小指纹库的效果验证
如表3所示，在此种类型中，对于相同的原始图像，中小尺寸指纹识别模块的比对结果与大尺寸指纹识别模块差距明显。查看此种类型的原始指纹图像，可知造成类别3现象的原因，实际上与类别2的原因一致。但对于中小尺寸指纹识别模块，由于采集窗大小的限制，在一次采集中能够获取到的特征点数量比大尺寸指纹识别模块少，因此原始指纹图像存在的缺点被放大，中小尺寸指纹识别模块能够从指纹图像中获取的信息量大幅衰减，比对成功率降低。
4 小指纹库的改进
2 大指纹库与小指纹库的相同点
关键字：大指纹库 小指纹库 建库方法
设置一定的误识率（误识率设置应符合实际应用规律，如误识率为0.001%），获得不同算法各自的阈值，当比分大于阈值时，视为比对成功；比分小于阈值时，视为比对失败。按照试验结果，可将比分按照以下类别划分：
不同效果原因，指人员在按捺时不刻意对指纹图像的效果进行纠正，在大、中小尺寸指纹识别模块会产生不同按捺效果图像的原因，也即当使用居民身份证指纹测试库替代指纹按捺时，居民身份证指纹测试库和指纹按捺不能产生相同效果的原因。可以看出，最常见的不同效果原因为指纹偏按造成的指纹图像无效区域过大。无论指纹是否真的偏向，指纹按捺人员的初衷都是正常按捺指纹，但在采集窗面积存在差异时，指纹图像正中的落点落在各个区域的概率是不同的。如图1所示，因为采集窗大小的限制，在采集窗为160*160时，指纹实际中心的位置倾向于在采集窗靠下、甚至超出采集窗的位置集中；而在256*360的采集窗中，指纹实际中心倾向于在采集窗正中的较大区域徘徊。当对256*360的居民身份证指纹测试库图像进行裁切后，图像间重复覆盖的区域变小，因而影响了同指指纹比对的成功率。而对于大尺寸指纹，因为特征点多，能够满足比对要求，因此比对成功率仍然不受影响。对于不同效果原因导致的中小尺寸指纹识别算法性能的衰减，因根据实际情况，调整相关原始指纹图像，确保裁切后的指纹图像满足中小尺寸指纹识别模块算法性能测试的需求。
中小尺寸指纹测试库建库方法
7和8
44.3%
7和9
8和9
10和11
33.3%
10和12
11和12
4.2不同效果原因
相同效果原因，指人员在按捺时不刻意对指纹图像的效果进行纠正，在大、中小尺寸指纹识别模块会产生相同按捺效果图像的原因，也即当使用居民身份证指纹测试库替代指纹按捺时，居民身份证指纹测试库和指纹按捺能够产生相同效果的原因。相同效果原因包括图像模糊、图像过重（轻）等。对于此种原因造成的中小尺寸指纹识别算法性能的衰减，因与人员按捺效果无关，可保留相关原始指纹图像为小指纹库图像。
1 大指纹库与小指纹库的不相同点
摘要：在检测机构中，目前比较成熟的指纹测试库是以居民身份证指纹测试库为基础的大尺寸指纹测试库（256*360）。随着中小尺寸指纹识别算法在智能锁等领域的广泛应用，中小尺寸指纹识别性能的检测日益增多，中小尺寸指纹测试库（120*120-192*192）的建立迫在眉睫。本文从检测中遇到的实际问题，探讨大尺寸指纹测试库（以下简称大指纹库）与中小尺寸指纹测试库（以下简称小指纹库）建库的差异，寻找建立能够充分反映中小尺寸指纹识别模块算法性能测试库的方法。
4.1 相同效果原因
使用大指纹库（即指纹图像个数大于1800枚），按照大尺寸指纹算法性能测试的方法，对大尺寸指纹识别模块进行测试，列出同指指纹比对的比分。使用上述小指纹库（即使用大指纹库裁剪并混合现场指纹图像），按照中小尺寸指纹算法性能测试的注册、比对方法，对中小指纹识别模块进行测试，列出同指指纹比对的比分，对比分进行分析。为了消除不同算法对测试结果的影响，分别使用不同算法的大、中尺寸小指纹识别模块各3个进行试验。
1）对某同指指纹的所有比对，大尺寸指纹识别模块、中小尺寸指纹识别模块比对成功的概率皆大于70%。如表1所示，编号1～3为同一手指的不同指纹图像（对于中小尺寸指纹识别模块，该图像为相同编号的大尺寸指纹图像裁切而成的中小尺寸指纹图像），编号4～6为同一手指的不同指纹图像，两组指纹图像使用大、中小尺寸指纹识别模块比对成功的概率分别大于70%。此时可知，当大尺寸指纹识别模块、中小尺寸指纹识别模块比对成功的概率皆大于70%时，指纹图像的裁切对中小尺寸指纹算法识别性能没有影响。（2）对某同指指纹的所有比对，大尺寸指纹识别模块、中小尺寸指纹识别模块比对成功的概率皆小于70%。指纹测试库建库，应尽量符合实际应用情况。低比对成功率的指纹图像，能够模拟实际应用时按捺图像不理想的情况。如表2所示，大尺寸指纹识别模块、中小尺寸指纹识别模块对同一对同指指纹比对的比分皆小于70%，说明该居民身份证指纹测试库指纹对大尺寸指纹识别模块、中小尺寸指纹识别模块产生相同的影响。查看相关的原始指纹图像，可知上述影响一般由指纹图像无效区域过大、图像模糊、图像过重（轻）等原因造成。
1和2
1和3
2和3
4和5
77.8%
4和6
5和6
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