СПОСОБ КОДИРОВАНИЯ ОТПЕЧАТКА ПАПИЛЛЯРНОГО УЗОРА Российский патент 2002 года по МПК G06K9/52 

Изобретение относится к области кодирования папиллярного узора и может быть использовано для идентификации человека по отпечаткам пальцев и ладоней.

Известен способ кодирования папиллярных узоров, при котором определяются координаты и вектор направления каждой особенности, а папиллярный узор характеризуется набором таких особенностей (заявка ЕПВ 050842, МПК G 06 K 9/68, опубл. 1980).

Недостатком способа является высокая чувствительность к деформации кожи, так как нет дополнительной информации, способной компенсировать изменения координат и вектора направления особенностей.

Известен способ кодирования папиллярных узоров, заключающийся в кручении условного вектора вокруг заданного центра и фиксации шестнадцатеричного кода при прохождении этого вектора через особенность (заявка РСТ 87/01224, МПК G 06 K 9/00, опубл. 1987).

Этот способ кодирования чувствителен к ложно определенным особенностям, требует значительного времени для идентификации узора и зависит от порядка обхода особенностей, который нарушается при смещении центра.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ кодирования отпечатка папиллярного узора, содержащего n особенностей, заключающийся в определении для каждой особенности вектора направления и координат, типа особенности, вектора и величины кривизны папиллярных линий в окрестности особенности, масштабной характеристики как среднего расстояния между папиллярными линиями в окрестности особенности, а также расстояния и гребневого счета от особенности до остальных n-1 особенностей, встречающихся в порядке вращения условного вектора вокруг особенности, начиная с вектора направления самой особенности, и углов, которые образуются между вектором направления особенности и условным вектором при встрече условного вектора с очередной из n-1 особенностей (патент России 2054197, МПК G 06 K 9/46, опубл. 1992). Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатком этого способа кодирования отпечатка папиллярного узора является большой объем памяти, который требуется для хранения кода папиллярного узора, и низкая точность измерения гребневого счета в случае расположения особенностей вдоль папиллярных линий или в области кручения папиллярных линий.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является уменьшение требуемого объема памяти для хранения кода папиллярного узора, повышение точности измерения гребневого счета, дополнение гребневого счета топологическими характеристиками узора.

Достигается это тем, что от каждой особенности фиксируют две проекции на соседние папиллярные линии, а затем для каждой особенности проводят сечение вправо и влево от особенности на глубину нескольких папиллярных линий, перпендикулярно касательным к пересекаемым папиллярным линиям, нумеруют в сечении полученные связи и для каждой связи определяют числом событие, порождаемое встреченной по связи особенностью или проекцией от особенности, и ассоциируют с этим событием номер встреченной особенности.

Остановимся на двух типах особенностей: окончании и развлетвлении. Вектор направления обоих типов особенностей идет по касательной к папиллярной линии в сторону увеличения числа линий (фиг.1, 2).

Рассмотрим последовательность выполняемых действий.

От каждой особенности проведем проекции вправо и влево перпендикулярно вектору направления особенности на соседние папиллярные линии и зафиксируем проекции (фиг.1, 2).

Выберем одну особенность и проведем через особенность вправо и влево сечение на глубину m папиллярных линий перпендикулярно касательной к пересекаемым папиллярным линиям и пронумеруем рассеченные папиллярные линии (далее - связи) по часовой стрелке. Для особенности типа окончание нумерацию начнем с линии, на которой лежит особенность (связь 0 на фиг.3); для особенности типа развлетвление начнем с линии, которая расщепляется на две другие линии (связь 0 на фиг.4). Для m равным четырем окончание имеет семнадцать связей (0. . 16), а развлетвление имеет девятнадцать связей (0..18). В общем случае глубина сечения m выбирается произвольно. Такой способ нумерации связей позволяет сохранить монотонность роста номеров связей при произвольном изменении глубины сечения m, хотя способ нумерации связей не существенен.

Построим гнездо для выбранной особенности. Для этого поочередно по каждой связи проследим ход связи, не сходя с нее и начиная от сечения, до встречи с другой особенностью, расположенной на папиллярной линии, или с проекцией от особенности, расположенной на соседней папиллярной линии справа или слева от связи. При этом генерируются следующие возможные события, представленные в двоичном коде:
0000 - особенность или проекция от особенности не обнаруживаются, а связь обрывается на краю папиллярного узора или неинформативной зоны;
1101 - на связи обнаружена проекция от окончания, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления окончания ориентирован навстречу ходу по связи;
1001 - на связи обнаружена проекция от окончания, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления окончания ориентирован по ходу по связи;
1110 - на связи обнаружена проекция от окончания, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления окончания ориентирован навстречу ходу по связи;
1010 - на связи обнаружена проекция от окончания, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления окончания ориентирован по ходу по связи;
0101 - на связи обнаружена проекция от развлетвления, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления развлетвления ориентирован навстречу ходу по связи;
0001 - на связи обнаружена проекция от развлетвления, расположенного справа от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления развлетвления ориентирован по ходу по связи;
0110 - на связи обнаружена проекция от развлетвления, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления развлетвления ориентирован навстречу ходу по связи;
0010 - на связи обнаружена проекция от развлетвления, расположенного слева от связи по ходу прослеживания связи, вектор направления развлетвления ориентирован по ходу по связи;
1111 - окончание обнаружено на связи, вектор направления окончания ориентирован навстречу ходу по связи;
0011 - развлетвление обнаружено на связи, вектор направления развлетвления ориентирован по ходу по связи;
0111 - развлетвление обнаружено на связи, образованной папиллярной линией, касательная к которой образует минимальный угол при повороте вектора направления развлетвления на связи против часовой стрелки;
1011 - развлетвление обнаружено на связи, образованной папиллярной линией, касательная к которой образует минимальный угол при повороте вектора направления развлетвления на связи по часовой стрелке;
1100 - особенность или проекция от особенности не обнаруживаются, а связь по папиллярной линии замыкается.

Для каждого такого события ассоциируется номер особенности, породившей это событие. Совокупность событий и номеров особенностей, извлеченных при построении сечения для выбранной особенности, образуют гнездо (табл.1 для окончания и табл.2 для развлетвления).

Обычно гнездо выбранной особенности ассоциируется с 5..14 особенностями из оставшихся n-1 особенностей. Максимальное число особенностей в гнезде не превышает числа связей. Действия по проведению сечения выполняют для всех n особенностей.

Последовательность действий должна выполняться для особенностей, расположенных на четких и достаточно контрастных папиллярных линиях (информативные зоны). Действительно, для прослеживания связей необходима качественная пропечатка папиллярных линий. Информативные зоны резко отличаются от смазанных и непропечатанных папиллярных линий (неинформативных зон), по которым проследить связи невозможно. Если какая-либо особенность располагается в области неинформативной зоны, то такая особенность не описывается в гнездах других особенностей и не имеет описания собственного гнезда. Поэтому разделение площади узора на информативные и неинформативные зоны существенно.

На узорах обычно располагаются интегральные признаки: петли, дельты, завитки. Они позволяют классифицировать узор и осуществлять привязку двух идентифицируемых узоров путем их совмещения в некоторой точке и доворота. Гребневый счет от каждой особенности до одного или нескольких интегральных признаков позволяет привязать гнезда особенностей к интегральным признакам независимо от масштаба, поворота и деформации узора. Более того, он позволяет устанавливать дополнительную метрику между далеко отстоящими особенностями и их гнездами. Такой гребневый счет от особенности до интегрального признака не вычисляется из описания гнезд для особенностей, но может дополнять описание гнезд, не подменяя описание гнезд.

Отметим преимущества предлагаемого изобретения.

В отличие от прототипа, гребневый счет измеряется всегда точно, независимо от взаимного расположения особенностей вдоль или поперек линий, так как его величина определяется явно из номера связи в сечении, которое проводится всегда перпендикулярно касательным к пересекаемым папиллярным линиям.

Как и в прототипе, базовая совокупность признаков, ассоциированных с особенностью, сохраняется. Для особенности измеряются координаты, вектор направления, масштабная характеристика, вектор направления и характеристика кривизны. .. Кроме того, по данным гнезда можно вычислить и расстояние между особенностями, скорректированное масштабной характеристикой, и угол поворота условного вектора от вектора направления особенности до встречи с другой особенностью, и соответствующий гребневый счет. Обычно на отпечатке папиллярного узора содержится 100 и более особенностей, а гнезда цепляются друг за друга: по номеру особенности, ассоциированной с событием в гнезде, можно перейти к гнезду другой особенности. Таким образом из гнезда одной особенности по дереву связей можно перейти к гнезду другой особенности. Это обеспечивает целостность описания. Если в прототипе для каждой особенности, помимо общей части признаков, требуется сохранение n-1 величины гребневого счета и n-1 величины углов (всего 2(n-1)), то для гнезда достаточно сохранения k величин событий и k величин номеров особенностей (всего 2k, где k - число связей). Так как k меньше (здесь не более 19), чем n-1 (около 100), то экономия объема данных очевидна.

События порождают дополнительную информацию, не получаемую из простого гребневого счета. Так из гребневого счета в общем случае невозможно определить навстречу или по ходу прослеживания связи ориентирована особенность, а также справа или слева от связи находится особенность. Действительно, при анализе особенностей, расположенных по разные стороны петли или завитка (линии здесь закручиваются), геометрические характеристики, такие как поворот условного вектора от вектора направления особенности до встречи с другой особенностью, не позволяют однозначно рассчитать событие, получаемое непосредственно при прослеживании связи; а классический гребневый счет и вовсе не работает. Дополнительная информация в виде событий обеспечивает данные о топологии фрагмента узора более полные, чем гребневый счет. Так указанные выше события, дополненные особенностями, позволяют реконструировать скелет узора, что невозможно выполнить при использовании гребневого счета.

Приведенный перечень событий может быть изменен. Например, можно упростить события, отказавшись от информации о том, навстречу или по ходу прослеживания связи ориентирована встреченная особенность. Можно усложнить перечень событий введением указаний о том, что связь входит в область шрама или ожога. Поэтому нет необходимости указывать конкретное количество событий. Однако наличие событий существенно, так как богатство событий полнее охватывает топологические свойства узора, а это влияет на достигаемый результат.

Данный способ кодирования опечатка папиллярного узора реализуется в виде последовательности действий, выполняемых на компьютере или вручную.

Изобретение относится к кодированию папиллярного узора. Его использование для идентификации человека по отпечаткам пальцев и ладоней позволяет получить технический результат в виде уменьшения требуемого объема памяти и повышения точности измерения гребневого счета. Способ заключается в выделении на папиллярном узоре папиллярных линий и особенностей, нумерации особенностей, определении для каждой особенности вектора направления и координат, типа особенности, вектора и величины кривизны папиллярных линий в окрестности особенности, масштабной характеристики как среднего расстояния между папиллярными линиями в окрестности особенности. Технический результат достигается благодаря тому, что от каждой особенности проводят две проекции на соседние папиллярные линии, затем от каждой особенности проводят сечение вправо и влево на расстояние нескольких папиллярных линий, перпендикулярно касательным к пересекаемым папиллярным линиям, нумеруют в сечении разрезанные линии-связи и для каждой связи определяют числом событие, порождаемое расположенной на связи особенностью или проекцией от особенности, и ассоциируют с событием номер этой особенности. 2 з.п.ф-лы, 4 ил., 2 табл.

1. Способ кодирования отпечатка папиллярного узора, заключающийся в выделении на папиллярном узоре папиллярных линий и особенностей, нумерации особенностей, определении для каждой особенности вектора направления и координат, типа особенности, вектора и величины кривизны папиллярных линий в окрестности особенности, масштабной характеристики как среднего расстояния между папиллярными линиями в окрестности особенности, отличающийся тем, что от каждой особенности проводят две проекции на соседние папиллярные линии, затем от каждой особенности проводят сечение вправо и влево на расстояние нескольких папиллярных линий перпендикулярно касательным к пересекаемым папиллярным линиям, нумеруют в сечении разрезанные линии-связи и для каждой связи определяют числом событие, порождаемое расположенной на связи особенностью или проекцией от особенности, и ассоциируют с событием номер этой особенности. 2. Способ кодирования отпечатка папиллярного узора по п. 1, отличающийся тем, что на отпечатке выделяют области информативных и неинформативных зон, а особенности располагают в области информативных зон. 3. Способ кодирования отпечатка папиллярного узора по п. 1, отличающийся тем, что для каждой особенности дополнительно определяют гребневый счет от особенности до одного или нескольких интегральных признаков.