[發明專利]一種指紋圖像方向增強方法

有效

• 申請號: 200910099177.0
• 申請日: 2009-06-01
• 公開（公告）號: CN101576999A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 劉屹;汪滌
• 申請（專利權）人: 杭州晟元芯片技術有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20;G06K9/00;G06K9/46;G06K9/52
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 陳繼亮

1.一種指紋圖像方向增強方法，其特征是包括以下步驟：

1)建立手指濕度P_w與最合適Gabor濾波參數δ_p的映射關系，方法是：

1_以P_w為橫軸、Gabor濾波參數δ為縱軸，建立一個二維表；

2_取各類指紋圖像，計算指紋圖像的手指濕度P_w，對于每一個值域為P_w(0，1)的指 紋圖像，以Gabor濾波效果最好為判據，在δ∈(0，6)取值范圍內，選出對于該類 指紋圖像最合適的Gabor濾波參數δ_p；

3_以此建立數值為P_w的指紋圖像與其最合適Gabor濾波參數δ_p的映射表；

2)建立指紋紋線頻率f與最適合Gabor濾波參數δ_f的映射關系，方法是：

1_以為橫軸、Gabor濾波參數δ為縱軸，建立一個二維表；

2_取各類指紋圖像，用不同方法計算該類指紋圖像的指紋紋線頻率f，對于每一個值 域為[3，25]的指紋圖像，以Gabor濾波效果最好為判據，在δ∈(0，6)取值范圍 內，選出最合適的Gabor濾波參數δ_f；

3_以此建立數值為的指紋圖像與其最合適Gabor濾波參數δ_f的映射表；

3)根據不同資源配置情況下對運算精度和運算速度的要求，計算指紋紋線方向或指紋紋線頻率f或f′

4)以原始圖像I為處理對象，計算手指濕度P_w、指紋紋線頻率f或f′；

5)根據計算值P_w、f或f′，在步驟1)、步驟2)所確定的映射表中，檢索最合適Gabor 濾波參數δ_p和δ_f；

6)根據最合適Gabor濾波參數δ_p和δ_f，確定最佳濾波參數δ_o，最佳濾波參數δ_o是對濾波 參數δ_p和δ_f進行加權計算獲得，即δ_o＝αδ_p+(1-α)δ_f，其中α取值范圍是[0，1]；

7)應用最佳濾波參數δ_o設定Gabor濾波參數δ，對原始圖像I進行預濾波，獲得預濾波圖 像I′；

8)以預濾波圖像I′為處理對象，重復步驟3)～步驟6)，計算第二次最佳濾波參數δ_s；

9)應用第二次最佳濾波參數δ_s取代原先Gabor濾波器中的最佳濾波參數δ_o，對預濾波圖像 I′進行二次濾波，獲得二次濾波圖像I″；

所述計算手指濕度P_w具有下列步驟：

10)將指紋圖像劃分為多個不相重疊大小為N×N的區塊；

11)計算區塊灰度均值E_N；

12)累加計算灰度值大于C₁E_N的像素個數為N_h，其中C₁為濕區域閾值調節系數；

13)累加計算灰度值小于C₂E_N的像素個數為N_l，式中C₂為干區域閾值調節系數；

14)計算手指濕度

步驟3)所述根據不同資源配置情況下對運算精度和運算速度的要求，計算指紋紋線方向和指 紋紋線頻率f，指的是當運算資源充裕、且要求運算精度較高時，采用以下步驟計算指紋紋線方向和指紋紋線頻率f：

15)將指紋圖像劃分為多個不相重疊大小為N×N的區塊；

16)用梯度算子計算各點的水平梯度和垂直梯度[G_x，G_y]^T，其中G_x表示水平梯度，G_y表示 垂直梯度；

17)對梯度[G_x，G_y]^T作平滑運算：[Gsx‾,Gsy‾]T=[ΣWg×Wg(Gx2-Gy2),ΣWg×Wg2GxGy]T,]]>其中和分別表示對G_x和G_y作平滑計算后的水平梯度和垂直梯度；

18)計算區塊梯度：其中G_bx表示塊水平梯度，G_by表示塊 垂直梯度；

19)計算區塊方向

20)計算紋線方向

21)對紋線方向采用中值濾波進行平滑處理后，得到指紋紋線方向

22)對每個中心在(i，j)的塊，開一個W×L的矩形窗口，將短邊W指向以L上各點 為起始，計算該點沿W方向各像素的均值k＝0，1，2，……L-1； d＝0，1，2，……W-1，式中：

23)計算紋線寬度D=1M′+N′(Σn=0N′-1Dpeank(n)+Σm=0M′-1Dbottom(m)),]]>其中：

1_D_peank(n)為峰峰之間平均距離，以像素個數計算；

2_D_bottom(m)為谷谷平均距離；

24)計算指紋紋線頻率如果在方向窗口中無奇異點，則x(k)形成一個離散正弦 波，紋線頻率相同，因此從x(k)中可得到局部指紋紋線頻率，如果窗口中存在奇異點， 則紋線頻率無法得到，設置為無效或默認值；

步驟3)所述根據不同資源配置情況下對運算精度和運算速度的要求，計算指紋紋線方向和 指紋紋線頻率f′，指的是當資源配置有限，且對運算速度有一定要求時，采用以下步驟計算指紋 紋線方向和指紋紋線頻率f′：

25)將指紋圖像劃分為多個數倍于N的不相重疊大小為M×M的區塊； 逐一對區塊內的指紋圖像行離散傅立葉變換獲得矩陣 F(u,v)=1MMΣx=0M-1Σy=0M-1f(x,y)×exp[-j2π(uxM+vyM)];]]>

27)將矩陣F(u，v)的原點移到矩陣中心位置：在頻域中找出兩個頻譜峰，計算頻譜峰之間的距離d_p、以及兩個頻譜峰連線與水平線的夾角

28)計算指紋紋線頻率