嵌入式指紋檢索系統(tǒng)設計

　　最后按上述方法對細化指紋圖像中的所有像素點進行CN值計算，當CN值為1時，可判定所檢測的P點為脊線端點，當CN值為3時，則可判定P點為脊線分叉點。檢測到細節(jié)點之后返回該點的坐標(x，y)，并根據(jù)CN的值返回細節(jié)點的類型T，然后再讀取該點的方向角θ。因此，在本算法中一個指紋細節(jié)點的具體特征最后用M(x， y，θ，T)算子來表征。

　　2.3 指紋索引與檢索算法

　　在得到一系列的指紋特征后，接下來就是設計指紋綜合索引因子。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。指紋檢索時通過將待查詢指紋的索引因子與數(shù)據(jù)庫中指紋的索引因子相比較，可快速計算得出與目標指紋相似度較高的一批候選指紋，達到有效縮減匹配范圍的目的。指紋綜合索引因子的設計描述如下：

　　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P(Cx,Cy)為中心，固定半徑R內(nèi)所有細節(jié)點到核心點距離的平均值;Δ則代表離核心點最近的三個細節(jié)點(設M1, M2, M3)的方向角與核心點方向角的差值，記作Δ={ω1, ω2, ω3}(ωi=θi-θc，且-π<ωi<π)。

　　檢索開始時，設待查詢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)庫中的指紋綜合索引因子為S’{Θ’m×n，F(xiàn)’m×n，D’，Δ’}。然后計算以下各項相似度分數(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個相似度值計算S和S’這兩枚指紋的總體相似分數(shù)T。

　　公式7中μ表示各部分相似度值的權重因子。根據(jù)實際測試，在保證檢索效果最佳時，μ的各項經(jīng)驗值分別?。?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法則將待查詢指紋與數(shù)據(jù)庫中的所有指紋進行檢索對比，在遍歷完整個指紋數(shù)據(jù)庫以后，得到了一系列的相似度分數(shù)。最后根據(jù)設定的閾值分數(shù)，選出分數(shù)最高的一部分指紋，從而降低指紋對比識別的范圍。

　　2.4 軟件程序設計

　　軟件程序是整個指紋檢索算法的映射與實現(xiàn)，它將算法的各個理論環(huán)節(jié)轉化為實際的函數(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)用戶指紋注冊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。軟件進入到執(zhí)行狀態(tài)后，首先按照用戶指令參數(shù)進行模式判斷，選擇進入到指紋注冊或者指紋檢索狀態(tài)。當選擇指紋注冊入庫時，軟件會先進行指紋圖像采集，然后對圖像進行預處理，接著提取出指紋的細節(jié)特征并建立指紋索引因子，最后將指紋特征模板和對應的索引因子入庫保存。而當需要進行指紋檢索時，系統(tǒng)同樣會先進行指紋采集、圖像預處理、特征提取和索引因子建立，然后利用索引因子進行指紋庫檢索，找出與查詢指紋最相似的一批待匹配指紋，最后利用匹配程序?qū)@部分指紋逐一對比，給出匹配結果。

　　圖5 嵌入式指紋檢索軟件執(zhí)行流程圖