[发明专利]指纹图像的方向滤波增强方法

摘要

本发明是一种指纹图像的方向滤波增强方法。它主要包括指纹图像的归一化处理、指纹纹线的方向场估计和方向滤波增强。其中归一化处理的目的在于消除手指按压不均匀对指纹图像的影响，为准确提取纹线的方向信息做好充分准备。本发明用掩膜法提取纹线的方向信息，准确度高，为后续的方向滤波增强奠定了坚实的基础。在指纹纹线的方向滤波增强中，本发明用平滑滤波模板进行纹线切线方向的平滑，用锐化滤波模板在平滑后的纹线法线方向进行锐化，可明显增强指纹脊线与谷线的对比度，并且还可连接由于手指过干导致的脊线中断和去除手指过湿导致的脊线粘连，取得很好的增强效果。

主权项

1、一种指纹图像的方向滤波增强方法，其步骤如下：1.1、指纹图像的归一化处理：采用如下公式对指纹图像中各像素点的灰度值进行归一化处理，得到归一化的指纹图像：式中g(i，j)为图像中像素点的归一化灰度值，I(i，j)为某像素点的实际灰度值，m为图像中各像素点的灰度均值，v为方差值，m₀为图像中各像素点期望的灰度均值，v₀为期望的方差值；1.2、点方向估计1.21、建立一个9×9的掩膜A如下：  7  6  5  4  3  7  5  3  8  7  6  5  4  3  2  8  7  5  3  2  1  1  1  1  *  1  1  1  1  2  3  5  7  8  2  3  4  5  6  7  8  3  5  7  3  4  5  6  7该掩膜A中的*为待处理的像素点，由1～8个数字排列的八个直线方向代表该像素点可能的八个纹线方向；1.22、以像素点＊为中心点，分别计算所述八个方向上的灰度平均值Gmean[i](i＝1，…，8)，然后将这八个方向按两两垂直的方向分成4组，即1和5为一组、2和6为一组、3和7为一组、4和8为一组，再计算每组中两个灰度平均值的差值G[i]＝|Gmean[i]-Gmean[i+4]|.，然后取该绝对值差值G[i]最大值的两个方向iMax、iMax+4作为该像素点*的两个可能的纹线方向，若该像素处的灰度值为g(*)，则该像素点的方向为：即取该两个方向iMax、iMax+4灰度均值最接近该像素点＊的灰度值的方向作为该像素点＊的纹线方向，1.23、该操作遍历归一化指纹图像中所有的像素点，就得到了归一化指纹图像的点方向场图；1.3、将点方向场图转化为块方向场图：将1.2步骤所得到的点方向场图分成W×W相互重叠的图像分块，然后统计各个图像分块中在八个方向上的像素点数，取八个方向中像素点数最多的方向为该图像分块的纹线块方向，如此操作，遍历整个图像的各图像分块，最后得到指纹图像的块方向场图；1.4、对归一化后指纹图像进行方向滤波增强：根据掩膜A所规定的八个量化方向，用7×7的窗口构造八个方向的平滑滤波模板和锐化滤波模板如下：0000000111111155555558888888555555511111110000000]]>00000001111111-3-3-3-3-3-3-310101010101010-3-3-3-3-3-3-311111110000000]]>0000115001155801158851558551588511085511005110000]]>000011-30011-3-310011-31010-31-3-310-3-31-31010-311010-3-31100-3110000]]>1方向平滑滤波模板  1方向锐化滤波模板  2方向平滑滤波模板  2方向锐化滤波模板0000158011118501558510158510158551058511108510000]]>00001-3100111110-301-3-310-3101-310-3101-310-3-310-310-3111010-310000]]>0001585001585101158510158510158511015851005851000]]>0001-310-3001-310-31011-310-3101-310-3101-310-31101-310-3100-310-31000]]>3方向平滑滤波模板  3方向锐化滤波模板  4方向平滑滤波模板  4方向锐化滤波模板0158510015851001585100158510015851001585100158510]]>01-310-31001-310-31001-310-31001-310-31001-310-31001-310-31001-310-310]]>5851000158510015851100158510011585100158510001585]]>-310-310001-310-31001-310-311001-310-310011-310-31001-310-310001-310-3]]>5方向平滑滤波模板  5方向锐化滤波模板  6方向平滑滤波模板  6方向锐化滤波模板8510000581111015855100158510015585101115850000158]]>10-310000-310111101-310-3-31001-310-31001-3-310-310111-310-300001-310]]>5110000855110058851101558551011588500115580000115]]>-311000010-3-31100-31010-31101-3-310-3-31011-31010-30011-3-310000011-3]]>7方向平滑滤波模板  7方向锐化滤波模板  8方向平滑滤波模板  8方向锐化滤波模板对归一化后的指纹图像依次用八个方向的滤波模板进行滤波，即先用平滑滤波模板平滑纹线，再用锐化滤波模板对平滑后纹线进行锐化，从而分别得到八个方向的滤波增强图像，然后根据得到的块方向场再将八个滤波增强的图像进行叠加，最后得到增强的指纹图像。