技术摘要：
本发明提出了一种指纹识别方法和系统，所述方法包括对同一用户的同一手指的指纹进行多次采集，获得若干指纹图像；将所述若干指纹图像融合生成完整的指纹基础图像；采集用户待识别指纹的图像，并判断所述待识别指纹的图像是否存在局部不清晰区域，并对存在局部不清晰区  全部
背景技术：
指纹识别技术是众多生物特征识别技术中的一种，所谓生物特征识别技术 (biometrics)，系指利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定，由于生 物识别所具有的便捷与安全等优点使得生物识别技术在身份认证识别和网络安全领域拥 有广阔的应用前景，可用的生物特征识别技术有指纹、人脸、声纹、虹膜等，指纹是其中应用 最为广泛的一种。从20世纪60年代起新型的电子计算机技术进人指纹鉴定领域，为指纹鉴 定自动化开辟了新的途径。近几年，指纹识别技术应用到智能手机上，成为支持手机解锁、 在线支付的重要基础技术。为了提高指纹识别的准确性，对于手机采集到的指纹图像进行 处理，但是现有的指纹识别方法针对用户手指出现起皮或受伤导致的指纹图像多处局部不 清楚的指纹图像，无法进行有效识别，导致用户出现手指起皮和受伤的情况下，常常无法通 过指纹识别来开启手机屏幕。
技术实现要素：
本发明提供了一种指纹识别方法和系统，用以解决现有手机的指纹识别过程中在 用户手指起皮或受伤使，无法对指纹图像进行有效识别，降低用户体验的问题，所采取的技 术方案如下： 一种指纹识别方法，所述方法包括： 对同一用户的同一手指的指纹进行多次采集，获得若干指纹图像； 将所述若干指纹图像融合生成完整的指纹基础图像； 采集用户待识别指纹的图像，并判断所述待识别指纹的图像是否存在局部不清晰 区域，并对存在局部不清晰区域的所述待识别指纹的图像进行预处理，获得指纹待识别图 像； 通过对所述指纹待识别图像与所述指纹基础图像的比较进行指纹识别，并获取指 纹识别结果； 显示所述指纹识别结果和所述指纹待识别图像中的局部不清晰区域。 进一步地，所述采集用户待识别指纹的图像，并判断所述待识别指纹的图像是否 存在局部不清晰区域，并对存在局部不清晰区域的所述待识别指纹的图像进行预处理，获 得指纹待识别图像，包括： 采集用户待识别指纹的图像； 判断所述用户待识别指纹的图像是否存在指纹局部不清晰的状况，若判断结果为 “否”，则对所述用户待识别指纹的图像直接进行指纹识别；若判断结果为“是”，则对所述用 户待识别指纹的图像执行下一步骤； 对局部不清晰的指纹图像中的不清晰区域进行识别和切割，并将切割出的所述不 7 CN 111597982 A 说　明　书 2/15 页 清晰区域进行剔除，获得一级指纹剩余图像； 针对所述一级指纹剩余图像上被剔除不清晰区域的边缘区域进行分辨率处理，提 高所述边缘区域的图像分辨率；其中，所述边缘区域是指所述不清晰区域的切割边向指纹 清晰区域延伸1mm-1.5mm的指纹图像区域； 对提高图像分辨率之后的所述边缘区域进行提取，获得边缘区域图像和二级指纹 剩余图像；其中，所述边缘区域图像和二级指纹剩余图像即为指纹待识别图像； 根据指纹图像识别的识别失败结果对应的一级指纹剩余图像，对所述边缘区域进 行自适应调整。 进一步地，所述根据指纹图像识别模块的识别失败结果对应的一级指纹剩余图 像，对所述边缘区域进行自适应调整，包括： 获取所述指纹待识别图像的最终识别结果； 利用每个识别失败结果对应的一级指纹剩余图像，计算获得指纹图像识别失败情 况对应的指纹区域有效信息； 利用所述指纹区域有效信息计算获取区域阈值； 根据所述一级指纹剩余图像的区域面积与所述区域阈值之间的关系控制所述指 纹图像预处理模块对边缘区域的范围进行调整。 进一步地，所述通过对所述指纹待识别图像与所述指纹基础图像的比较进行指纹 识别，并获取指纹识别结果，包括： 判断所述边缘区域中，从剔除不清晰区域时产生的切割边缘到提取所述边缘区域 时产生的切割边缘之间的最大延伸尺度，当所述最大延伸尺度在2.5mm—3.5mm时，对所述 边缘区域进行标记； 判断所述边缘区域是否有标记，若所述边缘区域有标记，则只对所述边缘区域对 应的指纹图像进行指纹图像识别；若所述边缘区域没有标记，则分别对所述边缘区域和二 级指纹剩余图像进行指纹图像识别，并获得最终的指纹识别结果。 进一步地，判断所述边缘区域是否有标记，若所述边缘区域有标记，则只对所述边 缘区域对应的指纹图像进行指纹图像识别；若所述边缘区域没有标记，则分别对所述边缘 区域和二级指纹剩余图像进行指纹图像识别，并获得最终的指纹识别结果，包括： 判断所述边缘区域是否有标识； 提取所述指纹待识别图像中的边缘区域图像内的多个边缘指纹图像特征图； 在所述指纹基础图像中筛选出与所述边缘区域图像相对应的边缘指纹图像区； 针对获得的多个边缘指纹图像特征图依次生成掩码，然后将所述掩码分别与对应 的所述边缘指纹图像特征图结合生成多个边缘区域指纹特征向量； 利用边缘区域指纹特征向量在所述指纹基础图像中识别出与所述与所述边缘指 纹图像特征图对应的边缘位置图，并利用指纹基础图像生成所述边缘位置图对应的基础图 像特征向量； 利用公式(1)将所述边缘位置图对应的基础图像特征向量与所述边缘区域指纹特 征向量进行匹配，获得边缘指纹识别结果： 8 CN 111597982 A 说　明　书 3/15 页 其中，sim(P,Q)表示边缘区域指纹特征向量与边缘位置图对应的基础图像特征向 量之间的相似度；P表示边缘区域指纹特征向量，且，P＝(p1、p2……pn)；Q表示边缘位置图对 应的基础图像特征向量，且，Q＝(q1、q2……qn)；当sim(P,Q)＜0.65时，指纹匹配失败，当sim (P,Q)≥0.65时，表示指纹匹配成功； 提取所述指纹待识别图像中的二级指纹剩余图像内的多个指纹剩余图像指纹特 征图； 在所述指纹基础图像中筛选出与所述二级指纹剩余图像相对应的指纹图像区； 针对获得的多个指纹剩余图像指纹特征图依次生成掩码，然后将所述掩码分别与 对应的所述指纹剩余图像指纹特征图结合生成多个指纹剩余区域特征向量； 利用指纹剩余区域特征向量在所述指纹基础图像中识别出与所述指纹剩余图像 指纹特征图对应的剩余图像位置图，并利用指纹基础图像生成所述剩余图像位置图对应的 基础图像特征向量； 利用公式(2)将所述剩余图像位置图对应的基础图像特征向量与指纹剩余区域特 征向量进行匹配，获得剩余指纹图像的指纹识别结果： 其中，sim(A,B)表示指纹剩余区域特征向量与剩余图像位置图对应的基础图像特 征向量之间的相似度；A表示指纹剩余区域特征向量，且，A＝(a1、a2……am)；B表示剩余图像 位置图对应的基础图像特征向量，且，B＝(b1、b2……bm)；当sim(A,B)＜0.78时，指纹匹配失 败，当sim(P,Q)≥0.78时，表示指纹匹配成功。 一种指纹识别系统，所述系统包括： 指纹录制模块，用于对同一用户的同一手指的指纹进行多次采集，获得若干指纹 图像； 图像生成模块，用于将所述若干指纹图像融合生成完整的指纹基础图像； 指纹图像预处理模块，用于采集用户待识别指纹的图像，并判断所述待识别指纹 的图像是否存在局部不清晰区域，并对存在局部不清晰区域的所述待识别指纹的图像进行 预处理，获得指纹待识别图像； 指纹图像识别模块，用于通过对所述指纹待识别图像与所述指纹基础图像的比较 进行指纹识别，并获取指纹识别结果； 显示模块，用于显示所述指纹识别结果和所述指纹待识别图像中的局部不清晰区 域。 进一步地，所述指纹图像预处理模块包括： 采集模块，用于采集用户待识别指纹的图像； 9 CN 111597982 A 说　明　书 4/15 页 判断模块，用于判断所述用户待识别指纹的图像是否存在指纹局部不清晰的状 况，若判断结果为“否”，则将所述用户待识别指纹的图像输入至所述指纹图像识别模块中； 若判断结果为“是”，则将所述用户待识别指纹的图像输入至剔除模块； 剔除模块，用于对局部不清晰的指纹图像中的不清晰区域进行识别和切割，并将 切割出的所述不清晰区域进行剔除，获得一级指纹剩余图像； 边缘分辨率提高模块，用于针对所述一级指纹剩余图像上被剔除不清晰区域的边 缘区域进行分辨率处理，提高所述边缘区域的图像分辨率；其中，所述边缘区域是指所述不 清晰区域的切割边向指纹清晰区域延伸1mm-1.5mm的指纹图像区域； 提取模块，用于对提高图像分辨率之后的所述边缘区域进行提取，获得边缘区域 图像和二级指纹剩余图像；其中，所述边缘区域图像和二级指纹剩余图像即为指纹待识别 图像； 自适应模块，用于根据指纹图像识别模块的识别失败结果对应的一级指纹剩余图 像，对所述边缘区域进行自适应调整。 进一步地，所述自适应模块包括： 图像识别结果获取模块，用于获取所述指纹待识别图像的最终识别结果； 信息获取模块，用于利用每个识别失败结果对应的一级指纹剩余图像，计算获得 指纹图像识别失败情况对应的指纹区域有效信息； 阈值计算模块，用于利用所述指纹区域有效信息计算获取区域阈值； 预处理控制模块，用于根据所述一级指纹剩余图像的区域面积与所述区域阈值之 间的关系控制所述指纹图像预处理模块对边缘区域的范围进行调整。 进一步地，所述指纹图像识别模块包括： 边缘区域判断模块，用于判断所述边缘区域中，从剔除不清晰区域时产生的切割 边缘到提取所述边缘区域时产生的切割边缘之间的最大延伸尺度，当所述最大延伸尺度在 2.5mm—3.5mm时，对所述边缘区域进行标记； 识别模块，用于判断所述边缘区域是否有标记，若所述边缘区域有标记，则只对所 述边缘区域对应的指纹图像进行指纹图像识别；若所述边缘区域没有标记，则分别对所述 边缘区域和二级指纹剩余图像进行指纹图像识别，并获得最终的指纹识别结果。 进一步地，所述识别模块包括： 标识判断模块，用于判断所述边缘区域是否有标识； 边缘特征提取模块，用于提取所述指纹待识别图像中的边缘区域图像内的多个边 缘指纹图像特征图； 区域筛选模块一，用于在所述指纹基础图像中筛选出与所述边缘区域图像相对应 的边缘指纹图像区； 边缘特征向量生成模块，用于针对所述边缘特征提取模块获得的多个边缘指纹图 像特征图依次生成掩码，然后将所述掩码分别与对应的所述边缘指纹图像特征图结合生成 多个边缘区域指纹特征向量； 特征向量生成模块一，用于利用边缘区域指纹特征向量在所述指纹基础图像中识 别出与所述与所述边缘指纹图像特征图对应的边缘位置图，并利用指纹基础图像生成所述 边缘位置图对应的基础图像特征向量； 10 CN 111597982 A 说　明　书 5/15 页 匹配模块一，用于利用公式(1)将所述边缘位置图对应的基础图像特征向量与所 述边缘区域指纹特征向量进行匹配，获得边缘指纹识别结果： 其中，sim(P,Q)表示边缘区域指纹特征向量与边缘位置图对应的基础图像特征向 量之间的相似度；P表示边缘区域指纹特征向量，且，P＝(p1、p2……pn)；Q表示边缘位置图对 应的基础图像特征向量，且，Q＝(q1、q2……qn)；当sim(P,Q)＜0.65时，指纹匹配失败，当sim (P,Q)≥0.65时，表示指纹匹配成功； 指纹特征提取模块，用于提取所述指纹待识别图像中的二级指纹剩余图像内的多 个指纹剩余图像指纹特征图； 区域筛选模块二、用于在所述指纹基础图像中筛选出与所述二级指纹剩余图像相 对应的指纹图像区； 指纹特征向量生成模块，用于针对所述指纹特征提取模块获得的多个指纹剩余图 像指纹特征图依次生成掩码，然后将所述掩码分别与对应的所述指纹剩余图像指纹特征图 结合生成多个指纹剩余区域特征向量； 特征向量生成模块二，用于利用指纹剩余区域特征向量在所述指纹基础图像中识 别出与所述指纹剩余图像指纹特征图对应的剩余图像位置图，并利用指纹基础图像生成所 述剩余图像位置图对应的基础图像特征向量； 匹配模块二，用于利用公式(2)将所述剩余图像位置图对应的基础图像特征向量 与指纹剩余区域特征向量进行匹配，获得剩余指纹图像的指纹识别结果： 其中，sim(A,B)表示指纹剩余区域特征向量与剩余图像位置图对应的基础图像特 征向量之间的相似度；A表示指纹剩余区域特征向量，且，A＝(a1、a2……am)；B表示剩余图像 位置图对应的基础图像特征向量，且，B＝(b1、b2……bm)；当sim(A,B)＜0.78时，指纹匹配失 败，当sim(P,Q)≥0.78时，表示指纹匹配成功。 本发明有益效果： 本发明提出的一种指纹识别方法和系统，通过指纹图像的处理方式和识别方式的 结合，能够在采集到的指纹图像存在一个或多个局部不清晰区域的情况下，依然能够对指 纹图像进行有效识别，有效防止因指纹图像残缺不全而产生无法识别的现象发生大幅度提 高指纹识别的识别率。同时，指纹图像的处理方式和识别方式的结合能够对残缺不全的指 纹图像进行准确识别，极大程度上提高了指纹识别的准确率。在用户手指出现起皮或受伤 情况下，有效避免因指纹图像无法识别而导致的手机无法解锁的问题，显著提高用户体验。 11 CN 111597982 A 说　明　书 6/15 页 附图说明 图1为本发明所述方法的流程图； 图2为本发明所述系统的系统框图。