嵌入式指紋檢索系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　最后按上述方法對(duì)細(xì)化指紋圖像中的所有像素點(diǎn)進(jìn)行CN值計(jì)算，當(dāng)CN值為1時(shí)，可判定所檢測(cè)的P點(diǎn)為脊線端點(diǎn)，當(dāng)CN值為3時(shí)，則可判定P點(diǎn)為脊線分叉點(diǎn)。檢測(cè)到細(xì)節(jié)點(diǎn)之后返回該點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)，并根據(jù)CN的值返回細(xì)節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型T，然后再讀取該點(diǎn)的方向角θ。因此，在本算法中一個(gè)指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)的具體特征最后用M(x， y，θ，T)算子來(lái)表征。

　　2.3 指紋索引與檢索算法

　　在得到一系列的指紋特征后，接下來(lái)就是設(shè)計(jì)指紋綜合索引因子。索引因子以多維向量的形式表示，概括了一枚指紋圖像的綜合特征。指紋檢索時(shí)通過(guò)將待查詢(xún)指紋的索引因子與數(shù)據(jù)庫(kù)中指紋的索引因子相比較，可快速計(jì)算得出與目標(biāo)指紋相似度較高的一批候選指紋，達(dá)到有效縮減匹配范圍的目的。指紋綜合索引因子的設(shè)計(jì)描述如下：

　　公式2中Θm×n 代表將指紋圖像劃分為m×n塊以后，由指紋圖像每一子塊局部脊線方向場(chǎng)組成的角度矩陣;Fm×n代表指紋的局部脊線頻率矩陣;D代表以指紋核心點(diǎn)P(Cx,Cy)為中心，固定半徑R內(nèi)所有細(xì)節(jié)點(diǎn)到核心點(diǎn)距離的平均值;Δ則代表離核心點(diǎn)最近的三個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)(設(shè)M1, M2, M3)的方向角與核心點(diǎn)方向角的差值，記作Δ={ω1, ω2, ω3}(ωi=θi-θc，且-π<ωi<π)。

　　檢索開(kāi)始時(shí)，設(shè)待查詢(xún)指紋的綜合索引因子為S{Θm×n，F(xiàn)m×n，D，Δ}, 指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的指紋綜合索引因子為S’{Θ’m×n，F(xiàn)’m×n，D’，Δ’}。然后計(jì)算以下各項(xiàng)相似度分?jǐn)?shù)：

　　其中dj=θ[j]-θ’[j], (j=1,2,…,m×n;θ[j]為指紋圖像第j塊的局部脊線方向角)。

　　最后根據(jù)以上4個(gè)相似度值計(jì)算S和S’這兩枚指紋的總體相似分?jǐn)?shù)T。

　　公式7中μ表示各部分相似度值的權(quán)重因子。根據(jù)實(shí)際測(cè)試，在保證檢索效果最佳時(shí)，μ的各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)值分別?。?mu;1=0.28，μ2=0.16，μ3=0.30，μ4=0.26。檢索算法按照索引因子比對(duì)法則將待查詢(xún)指紋與數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有指紋進(jìn)行檢索對(duì)比，在遍歷完整個(gè)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)以后，得到了一系列的相似度分?jǐn)?shù)。最后根據(jù)設(shè)定的閾值分?jǐn)?shù)，選出分?jǐn)?shù)最高的一部分指紋，從而降低指紋對(duì)比識(shí)別的范圍。

　　2.4 軟件程序設(shè)計(jì)

　　軟件程序是整個(gè)指紋檢索算法的映射與實(shí)現(xiàn)，它將算法的各個(gè)理論環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的函數(shù)，并封裝成可以在嵌入式系統(tǒng)下執(zhí)行的功能模塊。本文中嵌入式指紋檢索程序?qū)崿F(xiàn)用戶(hù)指紋注冊(cè)和指紋檢索匹配兩大功能，涵蓋了指紋采集程序、指紋圖像預(yù)處理程序、指紋特征提取程序、指紋索引與檢索程序、指紋匹配程序等部分，其執(zhí)行流程如圖5所示。軟件進(jìn)入到執(zhí)行狀態(tài)后，首先按照用戶(hù)指令參數(shù)進(jìn)行模式判斷，選擇進(jìn)入到指紋注冊(cè)或者指紋檢索狀態(tài)。當(dāng)選擇指紋注冊(cè)入庫(kù)時(shí)，軟件會(huì)先進(jìn)行指紋圖像采集，然后對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，接著提取出指紋的細(xì)節(jié)特征并建立指紋索引因子，最后將指紋特征模板和對(duì)應(yīng)的索引因子入庫(kù)保存。而當(dāng)需要進(jìn)行指紋檢索時(shí)，系統(tǒng)同樣會(huì)先進(jìn)行指紋采集、圖像預(yù)處理、特征提取和索引因子建立，然后利用索引因子進(jìn)行指紋庫(kù)檢索，找出與查詢(xún)指紋最相似的一批待匹配指紋，最后利用匹配程序?qū)@部分指紋逐一對(duì)比，給出匹配結(jié)果。

　　圖5 嵌入式指紋檢索軟件執(zhí)行流程圖