[發明專利]指紋增強方法及指紋識別裝置

有效

• 申請號: 201310733441.8
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103714323B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 林川;曹以雋;潘亦堅;郭越;陳飛龍
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 周晟

1.一種指紋增強方法，其特征在于包括以下步驟：

A、將指紋圖像規格化得到規格化指紋圖像，并計算規格化指紋圖像的連續方向圖；

B、對規格化指紋圖像進行Gabor濾波后得到指紋增強圖像，根據連續方向圖中各像素點的方向選擇指紋增強圖像中的對應位置的像素點，重組得到初始濾波圖像；

B1、通過8個方向的Gabor濾波器對規格化指紋圖像I(i,j)進行Gabor濾波處理，得到8個方向的指紋增強圖像H_k(i,j)；

其中Gabor濾波器組的定義如下:

$g(x,y,\mathrm{\θ},f_0)=\exp \{-\frac{1}{2}(\frac{{x_{\mathrm{\θ}}}^2}{{{\mathrm{\σ}}_x}^2}+\frac{{y_{\mathrm{\θ}}}^2}{{{\mathrm{\σ}}_y}^2})\}cos\left(2{\mathrm{\πf}}_0{x}_{\mathrm{\θ}}\right)---\left(1\right);$

$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{\θ}}\\ y_{\mathrm{\θ}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}sin\mathrm{\θ}& cos\mathrm{\θ}\\ -cos\mathrm{\θ}& sin\mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]---\left(2\right);$

其中θ是Gabor函數的方向因子,θ＝0°，22.5°，45°，67.5，90°，112.5°，135°，157.5°，f₀是指紋圖像正弦平面波的頻率參數，σ_x和σ_y分別是沿著x和y軸的高斯包跡的空間常量；

B2、再根據連續方向圖O(i,j)中各個像素點的方向選擇對應指紋增強圖像H_k(i,j)中的對應位置的像素點，重組得到初始濾波圖像G(i,j)；

C、建立尺度可變換的高斯函數，將不同尺度的高斯函數與初始濾波圖像進行卷積后得到一組高斯模糊圖像；將高斯模糊圖像中相鄰上下兩層圖像做減法運算，得到一組高斯差分圖像；

C1、設二維高斯模板大小為m×n，變化尺度的高斯模板上的像素(x,y)對應的高斯計算公式為：

$g_k(x,y,\mathrm{\σ})=\frac{1}{2{\mathrm{\π\σ}}^2}{e}^{-\frac{{(x-m/2)}^2+{(y-n/2)}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}}---\left(3\right);$

式中σ為正態分布的標準差；

變化尺度的高斯函數g_k(x,y,σ)與初始濾波圖像G(i,j)卷積后得到高斯模糊圖像L(x,y,σ)：

L(x,y,σ)＝g_k(x,y,σ)*G(i,j)(4)；

其中，求取組內每層的尺度σ(s)的公式如下：

$\mathrm{\σ}\left(s\right)=\sqrt{{\left(v^s{\mathrm{\σ}}_0\right)}^2-{\left(v^{s-1}{\mathrm{\σ}}_0\right)}^2}|s=1,2,3,...,8---\left(5\right);$

其中，組內的層索引為S₀＝8；初始尺度為σ₀＝1.6；

C2、將步驟C1中求得的不同的尺度下得到的不同模糊圖像中相鄰上下兩層圖像進行減法運算，得到7幅高斯差分圖像D(x,y,σ)：

$\begin{array}{c}D(x,y,\mathrm{\σ})=\left(g_k\right(x,y,\mathrm{\σ}\left(s+1\right))-g_k(x,y,\mathrm{\σ}\left(s\right)\left)\right)*G(i,j)\\ =L\left(x,y,\mathrm{\σ}\left(s+1\right)\right)-L\left(x,y,\mathrm{\σ}\left(s\right)\right)\end{array}---\left(6\right)$

D、將高斯差分圖像進行反向映射后，選取反向映射后部分圖像中各像素點的最大值重構得到最終濾波圖像，即完成指紋增強處理。