Various Quality Fingerprint Classification Using the Optimal Stochastic Models

Fingerprint classification is a step to increase the efficiency of an 1:N fingerprint recognition system and plays a role to reduce the matching time of fingerprint and to increase accuracy of recognition. It is difficult to classify fingerprints, because the ridge pattern of each fingerprint class has an overlapping characteristic with more than one class, fingerprint images may include a lot of noise and an input condition is an exceptional case. In this paper, we propose a novel approach to design a stochastic model and to accomplish fingerprint classification using a directional characteristic of fingerprints for an effective classification of various qualities. We compute the directional value by searching a fingerprint ridge pixel by pixel and extract a directional characteristic by merging a computed directional value by fixed pixels unit. The modified Markov model of each fingerprint class is generated using Markov model which is a stochastic information extraction and a recognition method by extracted directional characteristic. The weight list of classification model of each class is decided by analyzing the state transition matrixes of the generated Markov model of each class and the optimized value which improves the performance of fingerprint classification using GA (Genetic Algorithm) is estimated. The performance of the optimized classification model by GA is superior to the model before the optimization by the experiment result of applying the fingerprint database of various qualities to the optimized model by GA. And the proposed method effectively achieved fingerprint classification to exceptional input conditions because this approach is independent of the existence and nonexistence of singular points by the result of analyzing the fingerprint database which is used to the experiments.

최적화된 확률 모델을 이용한 다양한 품질의 지문분류

지문분류는 1:N 지문인식 시스템의 효율성을 높이는 단계로 지문의 매칭 시간 단축과 인식의 정확성을 높여주는 역할을 한다. 지문 각 클래스의 융선 패턴은 한 개 이상의 클래스와 중복되는 성질을 가지기 때문에 지문분류 작업은 어렵다. 또한 잡음을 많이 포함하거나 예외적인 입력 상태인 경우에도 분류 작업은 어려워진다. 본 논문에서는 다양한 품질의 지문을 효과적으로 분류하기 위해 지문의 방향특징을 이용해 확률 모델을 설계하고, 이를 최적화 하여 지문분류를 수행하는 방법을 제안하였다. 지문 융선을 픽셀단위로 탐색하여 방향 값을 산출하고, 산출된 방향 값을 일정 픽셀 단위로 병합하여 지문의 방향특징을 추출한다. 추출된 방향 특징을 이용해 확률론적 정보추출 및 인식 방식인 마코프 모델을 이용하여 지문의 클래스별 마코프 모델을 생성한다. 생성된 클래스별 마코프 모델의 상태전이 행렬을 분석하여 클래스별 분류 모델의 가중치 항목을 결정하고 유전자 알고리즘을 이용하여 지문분류 성능을 향상시킬 수 있는 최적의 수치를 찾아낸다. 유전알고리즘에 의해 최적화된 분류모델에 다양한 품질의 지문 데이터베이스를 적용하여 실험해 본 결과 최적화 되기 전의 분류 모델에 비해 우수한 분류성능을 보였다. 또한 실험에 사용한 다양한 품질의 데이터베이스를 분석해본 결과 제안한 방법은 특이점 유, 무 및 상태에 독립적으로 예외적인 입력상황의 지문에 대해 효율적으로 지분분류를 수행했다.