[发明专利]一种指纹图像方向增强方法

权利要求书

1.一种指纹图像方向增强方法，其特征是包括以下步骤：

1)建立手指湿度P_w与最合适Gabor滤波参数δ_p的映射关系，方法是：

1_以P_w为横轴、Gabor滤波参数δ为纵轴，建立一个二维表；

2_取各类指纹图像，计算指纹图像的手指湿度P_w，对于每一个值域为P_w(0，1)的指 纹图像，以Gabor滤波效果最好为判据，在δ∈(0，6)取值范围内，选出对于该类 指纹图像最合适的Gabor滤波参数δ_p；

3_以此建立数值为P_w的指纹图像与其最合适Gabor滤波参数δ_p的映射表；

2)建立指纹纹线频率f与最适合Gabor滤波参数δ_f的映射关系，方法是：

1_以为横轴、Gabor滤波参数δ为纵轴，建立一个二维表；

2_取各类指纹图像，用不同方法计算该类指纹图像的指纹纹线频率f，对于每一个值 域为[3，25]的指纹图像，以Gabor滤波效果最好为判据，在δ∈(0，6)取值范围 内，选出最合适的Gabor滤波参数δ_f；

3_以此建立数值为的指纹图像与其最合适Gabor滤波参数δ_f的映射表；

3)根据不同资源配置情况下对运算精度和运算速度的要求，计算指纹纹线方向或指纹纹线频率f或f′

4)以原始图像I为处理对象，计算手指湿度P_w、指纹纹线频率f或f′；

5)根据计算值P_w、f或f′，在步骤1)、步骤2)所确定的映射表中，检索最合适Gabor 滤波参数δ_p和δ_f；

6)根据最合适Gabor滤波参数δ_p和δ_f，确定最佳滤波参数δ_o，最佳滤波参数δ_o是对滤波 参数δ_p和δ_f进行加权计算获得，即δ_o＝αδ_p+(1-α)δ_f，其中α取值范围是[0，1]；

7)应用最佳滤波参数δ_o设定Gabor滤波参数δ，对原始图像I进行预滤波，获得预滤波图 像I′；

8)以预滤波图像I′为处理对象，重复步骤3)～步骤6)，计算第二次最佳滤波参数δ_s；

9)应用第二次最佳滤波参数δ_s取代原先Gabor滤波器中的最佳滤波参数δ_o，对预滤波图像 I′进行二次滤波，获得二次滤波图像I″；

所述计算手指湿度P_w具有下列步骤：

10)将指纹图像划分为多个不相重叠大小为N×N的区块；

11)计算区块灰度均值E_N；

12)累加计算灰度值大于C₁E_N的像素个数为N_h，其中C₁为湿区域阈值调节系数；

13)累加计算灰度值小于C₂E_N的像素个数为N_l，式中C₂为干区域阈值调节系数；

14)计算手指湿度

步骤3)所述根据不同资源配置情况下对运算精度和运算速度的要求，计算指纹纹线方向和指 纹纹线频率f，指的是当运算资源充裕、且要求运算精度较高时，采用以下步骤计算指纹纹线方向和指纹纹线频率f：

15)将指纹图像划分为多个不相重叠大小为N×N的区块；

16)用梯度算子计算各点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)对梯度[G_x，G_y]^T作平滑运算：[Gsx‾,Gsy‾]T=[ΣWg×Wg(Gx2-Gy2),ΣWg×Wg2GxGy]T,]]>其中和分别表示对G_x和G_y作平滑计算后的水平梯度和垂直梯度；

18)计算区块梯度：其中G_bx表示块水平梯度，G_by表示块 垂直梯度；

19)计算区块方向

20)计算纹线方向

21)对纹线方向采用中值滤波进行平滑处理后，得到指纹纹线方向

22)对每个中心在(i，j)的块，开一个W×L的矩形窗口，将短边W指向以L上各点 为起始，计算该点沿W方向各像素的均值k＝0，1，2，……L-1； d＝0，1，2，……W-1，式中：

23)计算纹线宽度D=1M′+N′(Σn=0N′-1Dpeank(n)+Σm=0M′-1Dbottom(m)),]]>其中：

1_D_peank(n)为峰峰之间平均距离，以像素个数计算；

2_D_bottom(m)为谷谷平均距离；

24)计算指纹纹线频率如果在方向窗口中无奇异点，则x(k)形成一个离散正弦 波，纹线频率相同，因此从x(k)中可得到局部指纹纹线频率，如果窗口中存在奇异点， 则纹线频率无法得到，设置为无效或默认值；

步骤3)所述根据不同资源配置情况下对运算精度和运算速度的要求，计算指纹纹线方向和 指纹纹线频率f′，指的是当资源配置有限，且对运算速度有一定要求时，采用以下步骤计算指纹 纹线方向和指纹纹线频率f′：

25)将指纹图像划分为多个数倍于N的不相重叠大小为M×M的区块； 逐一对区块内的指纹图像行离散傅立叶变换获得矩阵 F(u,v)=1MMΣx=0M-1Σy=0M-1f(x,y)×exp[-j2π(uxM+vyM)];]]>

27)将矩阵F(u，v)的原点移到矩阵中心位置：在频域中找出两个频谱峰，计算频谱峰之间的距离d_p、以及两个频谱峰连线与水平线的夹角

28)计算指纹纹线频率