OpenCV指紋驗(yàn)證、識(shí)別操作實(shí)現(xiàn)
前言
指紋識(shí)別作為生物識(shí)別領(lǐng)域的核心技術(shù)之一,憑借其唯一性、穩(wěn)定性和易采集性,在安全認(rèn)證、刑事偵查、智能設(shè)備解鎖等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,指紋圖像的高噪聲、低對(duì)比度以及復(fù)雜紋路結(jié)構(gòu)等特點(diǎn),使得特征提取與匹配成為技術(shù)難點(diǎn)。OpenCV作為開(kāi)源計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù),雖提供了豐富的圖像處理工具(如SIFT、SURF等特征檢測(cè)算法),但在實(shí)際應(yīng)用中仍需結(jié)合預(yù)處理和優(yōu)化策略以提升識(shí)別精度。
一、指紋驗(yàn)證
1、什么是指紋驗(yàn)證
在OpenCV中,指紋驗(yàn)證是一種圖像處理技術(shù),用于識(shí)別和驗(yàn)證人類指紋。指紋是一種獨(dú)特的生物特征,每個(gè)人的指紋都具有獨(dú)特的紋路和圖案。指紋驗(yàn)證使用這些獨(dú)特的特征來(lái)確認(rèn)一個(gè)人的身份。
指紋驗(yàn)證主要包括兩個(gè)步驟:指紋圖像的提取和指紋圖像的匹配。
在指紋圖像提取階段,OpenCV會(huì)處理輸入的圖像,通過(guò)一系列的圖像處理和特征提取算法,提取出指紋圖像中的紋路和圖案。
在指紋圖像匹配階段,OpenCV會(huì)將提取的指紋圖像與一個(gè)或多個(gè)預(yù)先存儲(chǔ)的指紋模板進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)過(guò)程中,OpenCV會(huì)計(jì)算兩幅指紋圖像之間的相似度,并根據(jù)相似度的閾值進(jìn)行判斷。
如果兩幅指紋圖像的相似度超過(guò)了設(shè)定的閾值,OpenCV將判斷它們屬于同一個(gè)人,否則判斷它們屬于不同的人。
2、流程步驟
圖像采集
通過(guò)攝像頭或掃描儀等設(shè)備獲取人的手指指紋圖像。
圖像預(yù)處理
對(duì)采集到的指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括圖像增強(qiáng)、去噪、增強(qiáng)對(duì)比度等操作,以便更好地提取指紋特征。
特征提取
在預(yù)處理后的圖像中提取指紋的特征,常用的方法包括細(xì)化、方向計(jì)算、特征點(diǎn)定位等。
特征匹配
將提取的指紋特征與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋模板進(jìn)行匹配。匹配算法可以使用比對(duì)指紋特征向量之間的相似度,- 如歐氏距離、漢明距離等。
相似度比較
根據(jù)匹配得到的相似度進(jìn)行比較,判斷兩幅指紋圖像是否屬于同一個(gè)人??梢愿鶕?jù)設(shè)定的閾值進(jìn)行判斷,超過(guò)閾值則認(rèn)為匹配成功,否則認(rèn)為匹配失敗。
結(jié)果輸出
根據(jù)匹配結(jié)果輸出驗(yàn)證結(jié)果,可以是通過(guò)圖像顯示、文本信息或其他方式進(jìn)行輸出。
二、使用步驟(案例)
import cv2
def cv_show(name,img):
cv2.imshow(name,img)
cv2.waitKey(0)
def verification(src,model):
#創(chuàng)建SIFT特征提取器
sift = cv2.SIFT_create()
kp1,des1 = sift.detectAndCompute(src,None)
kp2,des2 = sift.detectAndCompute(model,None)
flann = cv2.FlannBasedMatcher()
matches = flann.knnMatch(des1,des2,k=2)
#distance:匹配的特征點(diǎn)描述符的歐氏距離,數(shù)值越小也就說(shuō)明兩個(gè)特征點(diǎn)越相近。
#queryIdx:測(cè)試圖像的特征點(diǎn)描述符的下標(biāo)(第幾個(gè)特征點(diǎn)描述符),同時(shí)也是描述符對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的下標(biāo)。
#trainIdx:樣本圖像的特征點(diǎn)描述符下標(biāo),同時(shí)也是描述符對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的下標(biāo)。
#進(jìn)行比較篩選
ok = []
for m,n in matches:
#根據(jù)lowe‘s比率測(cè)試,篩選最佳匹配
if m.distance < 0.8 * n.distance:
ok.append(m)
#統(tǒng)計(jì)通過(guò)篩選的匹配數(shù)量
num = len(ok)
if num >= 500:
result = '認(rèn)證通過(guò)'
else:
result = '認(rèn)證失敗'
return result
if __name__ == "__main__":
src1 = cv2.imread("zw1.bmp")
cv_show('zw1',src1)
src2 = cv2.imread("zw2.bmp")
cv_show('zw2',src2)
model = cv2.imread('model.bmp')
cv_show('model',model)
result1 = verification(src1,model)
result2 = verification(src2,model)
print('src1驗(yàn)證結(jié)果為:',result1)
print('src2驗(yàn)證結(jié)果為:',result2)

三、指紋識(shí)別(案例)
1、這是我們要識(shí)別的指紋庫(kù)

2、這是待識(shí)別的指紋圖

3、代碼
import os
import cv2
def getNum(src, model): # 輸入待驗(yàn)證圖與模版圖
img1 = cv2.imread(src)
img2 = cv2.imread(model)
sift = cv2.SIFT_create() # 創(chuàng)建sift特征提取器
kp1,des1 = sift.detectAndCompute(img1, None) # 提取待驗(yàn)證圖片和模版圖的關(guān)鍵點(diǎn)和描述符信息
kp2,des2 = sift.detectAndCompute(img2, None)
flann = cv2.FlannBasedMatcher() # 建立Flann匹配器,其用來(lái)匹配大規(guī)模數(shù)據(jù)速度快
matches = flann.knnMatch(des1,des2,k=2) # 使用匹配器的K近鄰算法匹配待匹配圖片與模版圖片,匹配兩個(gè)最近距離
ok = []
for m,n in matches: # 判斷距離比例值是否小于0.8,是則將這一對(duì)點(diǎn)存入列表
if m.distance < 0.8 *n.distance:
ok.append(m)
num = len(ok) # 返回匹配成功的匹配數(shù)目
return num
'''--------------獲取指紋編號(hào)-----------------'''
def getID(src, database):
max = 0
for file in os.listdir(database): # 使用os.listdir讀取database文件夾內(nèi)的每一個(gè)文件
model = os.path.join(database, file) # 智能的將database的路徑和file的路徑結(jié)合成一個(gè)新的路徑
num = getNum(src,model) # 將待驗(yàn)證圖片src與提取出來(lái)的模版圖model放入函數(shù)進(jìn)行匹配,返回匹配成功的點(diǎn)的對(duì)數(shù)
print("文件名:",file,"匹配數(shù):",num)
if num > max: # 判斷匹配成功的個(gè)數(shù)并不斷更新max的值
max = num # 如果遇到最大匹配個(gè)數(shù),那么將這個(gè)個(gè)數(shù)更新到max值,然后再更新模版圖片的地址
name = file
ID = re.match(r'^(\d+)?\.([\S\s]+)$',name)[1] # 正則匹配模版圖片的文件名前綴
if max < 100: # src圖片不一定是庫(kù)里面人的指紋,判斷匹配成功的數(shù)量是否小于100,小于則說(shuō)明庫(kù)里沒(méi)有對(duì)應(yīng)的指紋
ID = 9999
return ID # 返回對(duì)應(yīng)的圖片名稱
'''--------------根據(jù)指紋編號(hào),獲取對(duì)應(yīng)姓名-------------------------'''
def getName(ID):
nameID = {0:'Alex',1:'Bob',3:'Cindy',4:'David',5:'Eric',6:'Frank',7:'Groose',8:'Hennry',9:'Paul',9999:'NOT FOUND'}
name = nameID.get(int(ID))
return name
'''---------------------主函數(shù)-------------------------------'''
if __name__ == "__main__":
src = 'src.bmp'
database = 'database'
ID = getID(src,database)
name = getName(ID)# 將得到的ID導(dǎo)入函數(shù)判斷待驗(yàn)證指紋的人的姓名
print('識(shí)別結(jié)果為:',name)4、結(jié)果

總結(jié)
OpenCV為指紋識(shí)別提供了基礎(chǔ)工具鏈,但實(shí)際部署需綜合圖像預(yù)處理、特征工程和算法調(diào)優(yōu)。未來(lái)可探索多模態(tài)融合(如結(jié)合指紋與靜脈識(shí)別)及輕量化部署方案,以滿足更高安全需求的應(yīng)用場(chǎng)景。
到此這篇關(guān)于OpenCV指紋驗(yàn)證、識(shí)別操作實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)OpenCV指紋驗(yàn)證、識(shí)別內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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