[發(fā)明專利]一種指紋圖像方向增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910099177.0
• 申請(qǐng)日: 2009-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN101576999A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉屹;汪滌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州晟元芯片技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/20;G06K9/00;G06K9/46;G06K9/52
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳繼亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及指紋圖像處理領(lǐng)域；尤其涉及一種指紋圖像方向增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

指紋由脊線和谷線交替構(gòu)成。在理想指紋圖像中，脊線和谷線粗細(xì)均勻，除了細(xì)節(jié)點(diǎn)、奇異點(diǎn)等個(gè) 別區(qū)域外，大部分區(qū)域的脊、谷線之間互相平行、間隔勻稱，呈現(xiàn)連續(xù)、方向平緩變化的曲線形態(tài)。在 指紋圖像攝取時(shí)，由于各種原因使得指紋圖像達(dá)不到上述理想狀態(tài)，需要通過指紋圖像增強(qiáng)技術(shù)，消除 噪聲，對(duì)原始采集的指紋圖像中的有效信息進(jìn)行增強(qiáng)，恢復(fù)出真實(shí)、清晰的指紋紋線結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高圖 像質(zhì)量的效果。

數(shù)字圖像處理技術(shù)中，采用一些通用的圖像增強(qiáng)方法，如均值濾波、低通濾波、邊緣增強(qiáng)等，濾除 圖像中的隨機(jī)噪聲。對(duì)于結(jié)構(gòu)性噪聲造成的指紋圖像模糊，則要根據(jù)其鄰域特征如紋線方向、連續(xù)性、 紋線走勢(shì)等進(jìn)行分析，采用具有方向和頻率選擇特性的濾波器進(jìn)行指紋增強(qiáng)處理，使指紋紋線接續(xù)流暢、 分離清晰、邊緣平滑；同時(shí)保留疤痕等自然面貌，復(fù)出清晰優(yōu)質(zhì)的指紋圖像，避免因出現(xiàn)虛假細(xì)節(jié)點(diǎn)而 導(dǎo)致的系統(tǒng)性能下降，其中最常用的是Gabor帶通濾波器。

Gabor濾波器一般形式為：其中， 為濾波器的二維旋轉(zhuǎn)角度，即指紋圖像的紋線梯度方向與水平方向 的夾角；(x，y)為象素點(diǎn)的坐標(biāo)；f為脊線頻率；δ_x，δ_y分別是沿著x和y軸高斯包絡(luò)的空間常量。 對(duì)指紋圖像進(jìn)行濾波時(shí)，沿x和y軸高斯包絡(luò)空間常量δ_x，δ_y取值相等，即δ_x＝δ_y＝δ，則有 簡(jiǎn)化的Gabor濾波公式：該濾波器的方向通頻帶為頻率通頻帶ξ_f為由于δ_x＝δ_y＝δ，則指紋濾波器的通頻帶ξ可表示為

但是，現(xiàn)有指紋采用Gabor濾波的方法在方向增強(qiáng)的技術(shù)效果方面還存在問題，主要表現(xiàn)在，現(xiàn)有 指紋圖像預(yù)處理僅采用一次性Gabor濾波，濾波效果過于粗糙；而且Gabor濾波器通頻帶參數(shù)ξ的設(shè) 置(數(shù)量上等于濾波器高斯包絡(luò)空間常量δ的倒數(shù))，是按照指紋圖像質(zhì)量處于理想狀態(tài)的假設(shè)所給 出一個(gè)固定的經(jīng)驗(yàn)值。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，如果遇到非理想狀態(tài)指紋圖像，譬如過干手指使指紋圖像紋路斷 裂、或者過濕手指使指紋圖像紋路粘連的情況，需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整δ的取值，改變?yōu)V波通頻帶ξ的寬窄，以 便適應(yīng)不同指紋圖像品質(zhì)特性的濾波要求時(shí)，現(xiàn)有指紋濾波增強(qiáng)技術(shù)在適應(yīng)性、指紋增強(qiáng)效果方面存在 明顯的不足。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的是，增添Gabor預(yù)濾波步驟，對(duì)原始指紋圖像進(jìn)行初步方 向性濾波增強(qiáng)后，重新調(diào)整濾波參數(shù)，進(jìn)行第二次Gabor精確濾波；本發(fā)明的第二個(gè)目的是：增添Gabor 濾波器通頻帶自適應(yīng)能力，根據(jù)原始指紋圖像、預(yù)濾波指紋圖像各自的數(shù)據(jù)特征，動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器的通 頻帶寬，使指紋紋線分離明顯，紋線邊緣平滑，紋線上噪聲點(diǎn)被濾除，同時(shí)保存疤痕等本來面貌。達(dá)到 指紋圖像在紋線的均勻性、清晰度和斷紋的修復(fù)能力方面，比現(xiàn)有一次Gabor濾波有顯著提高的效果。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)措施包括以下步驟：

1)建立手指濕度P_w與最適合Gabor濾波參數(shù)δ_p的映射關(guān)系，方法是：

1_以P_w為橫軸、Gabor濾波參數(shù)δ為縱軸，建立一個(gè)二維表；

2_取各類指紋圖像，計(jì)算該類指紋圖像的手指濕度P_w，對(duì)于每一個(gè)值域?yàn)镻_w(0，1) 的指紋圖像，以Gabor濾波效果最好為判據(jù)，在δ∈(0，6)取值范圍內(nèi)，選出對(duì)于 該圖像最合適的Gabor濾波參數(shù)δ_p；

3_以此建立數(shù)值為P_w的指紋圖像與其最合適Gabor濾波參數(shù)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(shù)δ_f的映射關(guān)系，方法是：

1_以為橫軸、Gabor濾波參數(shù)δ為縱軸，建立一個(gè)二維表；

2_取各類指紋圖像，用不同方法計(jì)算該類指紋圖像的紋線頻率f，對(duì)于每一個(gè)值域 為[3，25]的指紋圖像，以Gabor濾波效果最好為判據(jù)，在δ∈(0，6)取值范圍內(nèi)， 選出最合適的Gabor濾波參數(shù)δ_f；