[发明专利]一种指纹图像方向增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及指纹图像处理领域；尤其涉及一种指纹图像方向增强方法。

背景技术

指纹由脊线和谷线交替构成。在理想指纹图像中，脊线和谷线粗细均匀，除了细节点、奇异点等个 别区域外，大部分区域的脊、谷线之间互相平行、间隔匀称，呈现连续、方向平缓变化的曲线形态。在 指纹图像摄取时，由于各种原因使得指纹图像达不到上述理想状态，需要通过指纹图像增强技术，消除 噪声，对原始采集的指纹图像中的有效信息进行增强，恢复出真实、清晰的指纹纹线结构，达到提高图 像质量的效果。

数字图像处理技术中，采用一些通用的图像增强方法，如均值滤波、低通滤波、边缘增强等，滤除 图像中的随机噪声。对于结构性噪声造成的指纹图像模糊，则要根据其邻域特征如纹线方向、连续性、 纹线走势等进行分析，采用具有方向和频率选择特性的滤波器进行指纹增强处理，使指纹纹线接续流畅、 分离清晰、边缘平滑；同时保留疤痕等自然面貌，复出清晰优质的指纹图像，避免因出现虚假细节点而 导致的系统性能下降，其中最常用的是Gabor带通滤波器。

Gabor滤波器一般形式为：其中， 为滤波器的二维旋转角度，即指纹图像的纹线梯度方向与水平方向 的夹角；(x，y)为象素点的坐标；f为脊线频率；δ_x，δ_y分别是沿着x和y轴高斯包络的空间常量。 对指纹图像进行滤波时，沿x和y轴高斯包络空间常量δ_x，δ_y取值相等，即δ_x＝δ_y＝δ，则有 简化的Gabor滤波公式：该滤波器的方向通频带为频率通频带ξ_f为由于δ_x＝δ_y＝δ，则指纹滤波器的通频带ξ可表示为

但是，现有指纹采用Gabor滤波的方法在方向增强的技术效果方面还存在问题，主要表现在，现有 指纹图像预处理仅采用一次性Gabor滤波，滤波效果过于粗糙；而且Gabor滤波器通频带参数ξ的设 置(数量上等于滤波器高斯包络空间常量δ的倒数)，是按照指纹图像质量处于理想状态的假设所给 出一个固定的经验值。在现实应用中，如果遇到非理想状态指纹图像，譬如过干手指使指纹图像纹路断 裂、或者过湿手指使指纹图像纹路粘连的情况，需要动态调整δ的取值，改变滤波通频带ξ的宽窄，以 便适应不同指纹图像品质特性的滤波要求时，现有指纹滤波增强技术在适应性、指纹增强效果方面存在 明显的不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是，增添Gabor预滤波步骤，对原始指纹图像进行初步方 向性滤波增强后，重新调整滤波参数，进行第二次Gabor精确滤波；本发明的第二个目的是：增添Gabor 滤波器通频带自适应能力，根据原始指纹图像、预滤波指纹图像各自的数据特征，动态调整滤波器的通 频带宽，使指纹纹线分离明显，纹线边缘平滑，纹线上噪声点被滤除，同时保存疤痕等本来面貌。达到 指纹图像在纹线的均匀性、清晰度和断纹的修复能力方面，比现有一次Gabor滤波有显著提高的效果。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术措施包括以下步骤：

1)建立手指湿度P_w与最适合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，计算该类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；