1.一种基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述方法包括:
分别获取参考指纹和待检测指纹的OCT指纹三维体数据,且参考指纹和待检测指纹的OCT指纹三维体数据分别包含 个汗腺和 个汗腺;
以每个汗腺为中心,从对应指纹的OCT指纹三维体数据中裁剪预设尺寸的三维数据,并将各三维数据输入至训练好的识别模型,识别模型包括两个分支和相似模块,各分支均包含依次连接的提取模块和表达模块,以及度量模块,各提取模块输出低级特征图,各表达模块输出汗腺表达,参考指纹的 个汗腺表达构成第一集合,待检测指纹的 个汗腺表达构成第二集合;
第一集合和第二集合中的汗腺表达构成相对应的最近邻对和次近邻对,筛选出满足预设条件的相对应的最近邻对和次近邻对,且将筛选出的最近邻对作为候选对;
将各候选对中的两个汗腺表达所对应的低级特征图分别经过两个分支中的度量模块,得到两个高级特征图,再将两个高级特征图进行相减并输入相似模块,得到相似度分数,将所有候选对所对应的相似度分数累加,当累加的结果大于第一阈值时,则待检测指纹与参考指纹来自同一手指,否则,来自不同手指。
2.如权利要求1所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述提取模块的输出作为度量模块的输入,且参考指纹和待检测指纹的三维数据分别作为两个分支的输入;
所述提取模块包括五个依次连接的提取结构,且每个提取结构均包含依次连接的第一三维卷积、三维批归一化、三维激活和聚集模块;
其中所述聚集模块包括依次连接的三维通道注意力子模块、三维空间注意力子模块和三维深度注意力子模块。
3.如权利要求2所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:在所述三维通道注意力子模块中,聚焦模块的输入经过并行的基于通道的平均池化和最大池化,且平均池化和最大池化的输出进行拼接后,经过多层感知机,得到第一特征图作为三维通道注意力子模块的输出;
在所述三维空间注意力子模块中,第一特征图经过并行的基于通道的平均池化和最大池化,且平均池化和最大池化的输出进行拼接后,依次经过卷积层和激活层,得到空间注意力特征图,并将空间注意力特征图与第一特征图进行相乘得到第二特征图,且第二特征图作为三维空间注意力子模块的输出;
在所述三维深度注意力子模块中,第二特征图经过并行的基于空间的全局最大池化和全局平均池化,且全局最大池化和全局平均池化的输出分别经过卷积层,卷积层输出的两个结果进行拼接后,再经过激活层,得到深度注意力特征图,将深度注意力特征图与第二特征图进行相乘得到第三特征图,且第三特征图作为聚集模块的输出。
4.如权利要求2所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述表达模块包括三个依次连接的提取结构、第二三维卷积、批归一化层和L2归一化操作,所述度量模块包括两个依次连接的提取结构。
5.如权利要求2所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述相似模块包括依次连接的提取结构、三维平均池化和三个串联的全连接层。
6.如权利要求1所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述第一集合和第二集合中的汗腺表达构成相对应的最近邻对和次近邻对,包括:对于第一集合中的每个汗腺表达,计算当前汗腺表达分别与第二集合中每个汗腺表达的欧式距离,从第二集合选取最近邻和次近邻,并分别与当前汗腺表达构成相对应的第一最近邻对和第一次近邻对;
对于第二集合中的每个汗腺表达,计算当前汗腺表达分别与第一集合中每个汗腺表达的欧式距离,从第一集合选取最近邻和次近邻,并分别与当前汗腺表达构成相对应的第二最近邻对和第二次近邻对。
7.如权利要求1所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述筛选出满足预设条件的相对应的最近邻对和次近邻对,且将筛选出的最近邻对作为候选对,包括:对于各相对应的最近邻对和次近邻对,计算最近邻对中两个汗腺表达之间的第一欧式距离,并计算次近邻对中两个汗腺表达之间的第二欧式距离,再将第一欧式距离与第二欧式距离之间的比值与第二阈值进行比较,当比值小于第二阈值,则认为当前相对应的最近邻对和次近邻对满足预设条件,并且将满足预设条件的相对应的最近邻对和次近邻对中的最近邻对作为候选对。
8.如权利要求1所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述识别模型的训练数据集的构建过程包括:采集不同手指指纹的OCT指纹三维体数据,且每个手指指纹采集多个OCT指纹三维体数据,并获取每个OCT指纹三维体数据的OCT表皮指纹图像,将相同手指指纹的OCT表皮指纹图像构成一组序列,从各组序列中选取指纹有效区域最大的OCT表皮指纹图像作为基准采样,且各组序列中除基准采样以外的OCT表皮指纹图像称为普通采样,并且为各基准采样对应的OCT指纹三维体数据的每个汗腺标注位置标签;
对每个OCT指纹三维体数据,提取汗腺的3DSIFT特征,同时从OCT指纹三维体数据的深度方向提取每个汗腺的中心深度值作为汗腺的深度特征,将汗腺的深度特征和3DSIFT特征进行维度拼接,得到汗腺描述符;
为各普通采样对应的OCT指纹三维体数据的每个汗腺设置位置标签;
对每个基准采样和普通采样对应的OCT指纹三维体数据进行预处理,对预处理后的OCT指纹三维体数据中所有带有位置标签的汗腺的中心坐标为中心,从预处理后的OCT指纹三维体数据中裁剪预设尺寸的三维数据,所有的三维数据构成训练数据集。
9.如权利要求8所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述为各普通采样对应的OCT指纹三维体数据的每个汗腺设置位置标签,包括:针对各组序列中每个普通采样对应的OCT指纹三维体数据的每个汗腺描述符,计算与基准采样对应的OCT指纹三维体数据的每个汗腺描述符的对应关系值,重复迭代多次,直到达到迭代次数,对最后一次迭代得到的所有对应关系值中,选取最小对应关系值所对应的基准采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺位置标签分配为当前普通采样对应的OCT指纹三维体数据的当前汗腺的位置标签;
对每个OCT指纹三维体数据进行预处理,包括:提取OCT指纹三维体数据中每张b‑scan图像的表皮轮廓曲线,采用多项式拟合使表皮轮廓曲线在图像中呈现为水平直线。
10.如权利要求9所述的基于三维卷积神经网络的OCT指纹识别方法,其特征在于:所述对应关系值的计算公式如下:;
其中, 表示第一次迭代中基准采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺描述符与普通采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺描述符 之间的对应关系值,表示基准采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺描述符 与普通采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺描述符 之间的欧式距离, 表示第 次迭代中基准采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺描述符 与普通采样对应的OCT指纹三维体数据的汗腺描述符 之间的对应关系值, 表示第 次迭代中 与 的均方误差, 表示第 次迭代中的对齐变换,和 均为预设参数。