專利名稱：一種同時(shí)基于時(shí)域與頻域?yàn)V波的指紋增強(qiáng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指紋圖像增強(qiáng)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種同時(shí)基于時(shí)域與頻域?yàn)V波的指紋增強(qiáng)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的指紋增強(qiáng)方法主要為時(shí)域?yàn)V波和頻率濾波兩種。時(shí)域?yàn)V波主要通過構(gòu)造合適的濾波器，在時(shí)域?qū)χ讣y圖像進(jìn)行卷積運(yùn)算，從而達(dá)到增強(qiáng)的目的，如基于Gabor filter 的濾波器、非線性擴(kuò)散濾波器、上下文濾波器以及scale-space濾波等方法。頻域傅里葉變換可以將在時(shí)域做卷積運(yùn)算轉(zhuǎn)換為在頻率做乘積運(yùn)算，從而快速有效地對(duì)圖像進(jìn)行處理， 達(dá)到增強(qiáng)圖像的目的，如基于方向頻域?yàn)V波器、anisotropic濾波器、直接或短時(shí)傅里葉變換分析以及“Log-Gabor”濾波器等方法。但是，這些指紋增強(qiáng)方法都是使用單一的濾波器， 而且選擇濾波器的參數(shù)大多基于指紋的紋線結(jié)構(gòu)，由于指紋圖像具有非平穩(wěn)的特性，低質(zhì)量指紋圖像的紋線結(jié)構(gòu)更是復(fù)雜，這樣的濾波增強(qiáng)方法的效果往往不能令人滿意。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種同時(shí)基于時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的指紋圖像增強(qiáng)方法，有效地在時(shí)域?qū)χ讣y圖像的紋線進(jìn)行修補(bǔ)，在頻域分別從方向和頻域選擇上對(duì)指紋圖像進(jìn)行增強(qiáng)濾波，從而增強(qiáng)指紋圖像。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種同時(shí)基于時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的指紋圖像增強(qiáng)方法，通過在時(shí)域?yàn)V波增強(qiáng)處理的同時(shí)進(jìn)行頻域?yàn)V波增強(qiáng)處理后，再對(duì)增強(qiáng)圖像進(jìn)行融合處理得到最終增強(qiáng)圖像。所述的時(shí)域?yàn)V波增強(qiáng)處理包括原圖局部圖像規(guī)格化、求局部紋線方向、補(bǔ)償濾波和平滑處理。所述的頻域?yàn)V波增強(qiáng)處理包括原圖全局圖像規(guī)格化、求方向圖、Gabor濾波處理和圖像灰度調(diào)整。所述的增強(qiáng)圖像融合處理包括對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)累加和灰度調(diào)整。本發(fā)明的有益效果是該指紋增強(qiáng)方法能夠在時(shí)域和頻域分別對(duì)指紋圖像進(jìn)行增強(qiáng)濾波，克服了傳統(tǒng)方法的不足，極大地增強(qiáng)了指紋圖像的處理效果。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明；圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方案理論框圖；圖2是本發(fā)明時(shí)域?yàn)V波理論框圖；圖3是時(shí)域指紋圖像增強(qiáng)步驟1的指紋原圖和局部規(guī)格化后的圖像；圖4是本發(fā)明頻域?yàn)V波理論框圖；圖5是本發(fā)明時(shí)域頻域增強(qiáng)圖像融合框圖6是指紋圖像1增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖7是指紋圖像2增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖3中，(a)為時(shí)域指紋圖像增強(qiáng)步驟1的指紋原圖；(b)為時(shí)域指紋圖像增強(qiáng)步驟1局部規(guī)格化后的圖像；圖6中，(a)為指紋圖像1增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的指紋原圖；(b)為指紋圖像1增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)域?yàn)V波后的指紋增強(qiáng)圖像；(c)為指紋圖像1增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的頻域?yàn)V波后的指紋增強(qiáng)圖像；(d)為指紋圖像1增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波同時(shí)增強(qiáng)后的指紋增強(qiáng)圖像；圖7中，(a)為指紋圖像2增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的指紋原圖；(b)為指紋圖像2增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)域?yàn)V波后的指紋增強(qiáng)圖像；(c)為指紋圖像2增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)頻域?yàn)V波后的指紋增強(qiáng)圖像；(d)為指紋圖像2增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波同時(shí)增強(qiáng)后的指紋增強(qiáng)圖像。
具體實(shí)施例方式時(shí)域指紋圖像增強(qiáng)針對(duì)指紋的紋線斷裂和紋線模糊區(qū)域會(huì)對(duì)指紋特征提取產(chǎn)生影響的事實(shí)，構(gòu)造合適的時(shí)域?yàn)V波器和合理選擇濾波器的卷積模板，對(duì)這些紋線區(qū)域進(jìn)行梳理和修補(bǔ)，可達(dá)到增強(qiáng)指紋圖像的目的，濾波器參數(shù)的選擇主要是構(gòu)造卷積模板參數(shù)，如圖2所示的具體步驟如下步驟1 局部圖像規(guī)格化考慮到圖像每個(gè)局部的灰度分布是不均衡的，所以對(duì)圖像采用局部規(guī)格化處理， 本文中定義期望均值Mtl= 128，期望方差Vtl= U8X 128，局部窗口大小WXW為(8X8)。局部圖像規(guī)格化是對(duì)以圖像每個(gè)像素點(diǎn)img(i，j)為中心的局部求均值和方差，再對(duì)中心點(diǎn) img(i, j)進(jìn)行規(guī)格化，從而獲得更好的效果，主要步驟如下(1)求出以img(i，j)為中心的局部圖像的均值M和方差V ；
I J+W /2 Z+WS2M(i,j) = ―― Z J^imgijJUJ)
^ L j-iv/2 -τν/2
/+w/2 i+w/2
m Σ Σ (^,J)-M(z,j))\(z,j)ezmg
/-W/2 i-w/2⑴(2)按下列公式對(duì)中心點(diǎn)img(i，j)進(jìn)行規(guī)格化處理；nonmgiij) = M0 +_{l j) € imgr,V{iJ)本 O
^J)norimg(i, j) = M0+100*(img(i，j)-M(i, j)，(i, j) e img η V(i, j) = 0(2)(3)對(duì)norimg(i，j)邊緣數(shù)值進(jìn)行處理。if norimg(i, j) < 0, norimg(i, j) = 0,esle if norimg(i, j) > 255, norimg(i, j) = 255(3)按上述方法規(guī)格化處理后的結(jié)果如圖3(b)所示。步驟2:求局部紋線方向指紋圖像經(jīng)規(guī)格化處理后，采用梯度算法對(duì)指紋局部方向進(jìn)行估算。將規(guī)格化后的指紋圖像分成無重疊的塊，塊的大小為WXW，以塊中心點(diǎn)的像素(i，j)為中心與掩膜算子進(jìn)行卷積，如=SObel算子，求出塊中每個(gè)像素點(diǎn)的水平梯度分量&(1!，V)、垂直梯度分量 Gy (u, ν)，和整個(gè)塊的水平梯度分量Gxx (i，j)、垂直梯度分量Gxy (i，j)，經(jīng)過對(duì)應(yīng)方向上點(diǎn)的水平梯度分量和垂直梯度分量按公式(4) (6)式獲得
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)基于時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的指紋圖像增強(qiáng)方法，其特征是在時(shí)域?yàn)V波增強(qiáng)處理的同時(shí)進(jìn)行頻域?yàn)V波增強(qiáng)處理，再對(duì)增強(qiáng)圖像進(jìn)行融合處理得到最終增強(qiáng)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)基于時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的指紋圖像增強(qiáng)方法，其特征是所述的時(shí)域?yàn)V波增強(qiáng)處理包括原圖局部圖像規(guī)格化、求局部紋線方向、補(bǔ)償濾波和平滑處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)基于時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的指紋圖像增強(qiáng)方法，其特征是所述的頻域?yàn)V波增強(qiáng)處理包括原圖全局圖像規(guī)格化、求方向圖、Gabor濾波處理和圖像灰度調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)基于時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波的指紋圖像增強(qiáng)方法，其特征是所述的增強(qiáng)圖像融合處理包括對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)累加和灰度調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及指紋圖像增強(qiáng)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種同時(shí)基于時(shí)域與頻域?yàn)V波的指紋增強(qiáng)方法，通過在時(shí)域?yàn)V波增強(qiáng)處理的同時(shí)進(jìn)行頻域?yàn)V波增強(qiáng)處理后，再對(duì)增強(qiáng)圖像進(jìn)行融合處理得到最終增強(qiáng)圖像。本發(fā)明的指紋增強(qiáng)方法能夠在時(shí)域和頻域分別對(duì)指紋圖像進(jìn)行增強(qiáng)濾波，克服了傳統(tǒng)方法的不足，極大地增強(qiáng)了指紋圖像的處理效果。
文檔編號(hào)G06T5/10GK102332156SQ201110264780
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者伍世虔, 余人強(qiáng), 劉華平, 吳軍, 方志軍, 楊勇, 楊壽淵, 楊巨成 申請(qǐng)人:常州藍(lán)城信息科技有限公司, 江西財(cái)經(jīng)大學(xué)