[发明专利]一种基于关键列选择的滚动指纹图像序列实时拼接方法

权利要求书

1.一种基于关键列选择的滚动指纹图像序列实时拼接方法，其特征在于：所述拼接方法包括以下步骤： 

1）指纹检测：包括指纹出现和指纹消失两个状态的检测； 

1.1）指纹出现检测； 

1.2）指纹消失检测； 

2）指纹拼接：把图像看作由一列一列组成，检测最后拼接得到图像的每一列分别是来自哪一帧，最后根据这个列的选择方案进行拼接；拼接过程如下： 

假设I＝{I₁,I₂,...,I_K}为采集得到的一个图像序列，I_K为当前帧，先定义两个参量： 

以某一列为中心的三列的背景点个数C_i(j)： 

其中T₁为给定的阈值； 

以某一列为中心的三列的像素灰度值之和f_i(j)： 

分别定义两个概念中心帧和关键帧： 

其中，为图像序列I的中心帧，中的第j₀列为中心列，其中“∧”表示逻辑与；选定中心帧和中心列后，继而选择中心列左边的列对应的帧，以及中心列右边的列对应的帧，被选定的列称为关键列，对应的帧称为关键帧；滚动指纹拼接的过程定义为拼接结果图像中的每一列对应关键帧的选择； 

假如手指从左向右滚动，第i帧的第j列被选定为关键列，记为Ω(j)＝i，则拼接结果中关键列的前一列，应该来自于关键帧之前的一帧或者关键帧自身，选择规则如下： 

如果C_i(j-1)>C_i-1(j-1)，则第(i-1)帧的第(j-1)列被选定为关键列，记为Ω(j-1)＝i-1，否则第i帧的第(j-1)列被选定为关键列，记为Ω(j-1)＝i； 

同理得到手指从右向左滚动时的计算方法，最后得到了一个列的选择方案{Ω(j)}_1≤j≤W，拼接结果中的每一列都用对应的关键帧Ω(j)去填充，从而得到一幅完整的拼接图像； 

3)指纹图像质量估计： 

Q(I_R)＝α×A(I_R)+β×F(I_R)    (4) 

其中，I_R表示最后拼接得到的指纹图像，A(I_R)表示I_R的前景区域面积占图像总面积的百分比，F(I_R)表示归一化后的方差，α和β表示面积和方差的权重系数；如果Q(I_R)＜T₂，其中T₂为给定阈值，则重新进行拼接； 

4)方法优化过程如下： 

4.1）支持回滚：假如使用者滚动中发现拼接效果不满意，不拿起手指直接滚动回来，采集新的指纹图像。 

2.如权利要求1所述的一种基于关键列选择的滚动指纹图像序列实时拼接方法，其特征在于：所述步骤4）还包括以下步骤： 

4.2）方法加速：当质心只是小幅度回滚，或者前进的幅度很小时不做任何处理，直接忽略； 

4.3）拼接痕迹优化； 

4.4）残留指纹消除。 

3.如权利要求1或2所述的基于关键列选择的滚动指纹图像序列实时拼接方法，其特征在于：所述步骤1）中，指纹出现检测的过程为： 

手指还未放到采集仪上时采集一帧作为背景帧，然后比较当前帧与背景帧中灰度差大于给定阈值T₃的像素个数N(I_i)： 

其中I_i表示采集到的滚动指纹图像序列I＝{I₁,I₂,...,I_K}中第i帧图像，I_i(x,y)表 示像素点(x,y)的灰度值，I₀表示背景帧，W和H分别表示图像的宽度和高度,|·|表示绝对值运算，|{·}|表示集合中像素点的个数，当N(I_i)＞T₄时，T₄为给定的阀值，即认为指纹出现，开始进入拼接阶段。