一種指紋圖像增強方法

2023-05-16 17:26:11 2

專利名稱：一種指紋圖像增強方法
技術領域：
本發明屬於圖像處理技術領域，主要涉及生物特徵識別技術中的指紋圖像增強技 術。
背景技術：
生物特徵識別是採用數位化自動技術測量人體的一個局部特徵或者是個人的行 為特徵，將測量這些特徵和已知資料庫存儲的特徵進行匹配，完成身份驗證的一種解決方 案。在網絡化技術和信息化技術高度發達的時代，生物特徵識別技術同人們的日常工作和 生活廣泛聯繫在身份驗證、信息安全等領域得到了重要的應用。指紋識別技術是生物特徵 識別技術中應用時間最早也是應用範圍最廣的一種特徵識別技術，並在考勤系統，電子商 務等諸多領域已經得到了一定的普及。自動指紋識別技術包括指紋圖像分割，指紋圖像增 強，指紋圖像二值化，細化，特徵提取和特徵匹配等步驟。其中指紋圖像增強是一個自動指紋識別系統中最核心的算法之一，因為指紋圖像 增強算法的性能不僅直接影響到系統對指紋細節點的正確提取，細節點是指紋成功識別和 匹配的關鍵。而且指紋圖像增強算法佔整個算法時間的80%以上，一個快速、有效的增強算 法可以大大的提高算法的處理速度。指紋圖像增強算法在識別算法中的作用是濾除各種 結構性噪聲對特徵點提取的影響，提高指紋中脊線和谷線的對比度，減小脊線和谷線之間 的灰度動態變化範圍，連接一些斷裂的脊線和谷線。目前已有的算法中，雖然有比較好的指 紋增強算法，但是有的要消耗大量的時間，有的處理時間比較少但是效果又不好，因此本發 明旨在設計一種既能得到較好增強效果，又能有效節約時間的指紋增強算法。

發明內容
本發明提供一種指紋圖像增強方法，該方法基於非線性擴散模型和歸一化結構張 量，能夠有效的去除各種結構性噪聲，減小指紋脊線和谷線之間的動態變化範圍，同時連接 一些斷裂的指紋脊線。本發明具有較好的增強效果有效節約時間的特點，能滿足在線指紋 識別的要求。為了方便地描述本發明內容，首先對一些術語進行定義。定義1 指紋。是人類手指末端指腹上由凹凸的皮膚所形成的紋路。定義2 指紋識別。指紋識別系統是一個包括指紋圖像獲取、圖像增強處理、特徵 提取和匹配等步驟組成的生物特徵識別系統。定義3 灰度截剪。將某一較大範圍內的灰度值映射到另一更小範圍內的灰度值。 灰度截剪能夠降低尖銳噪聲對圖像的影響。定義4 灰度拉伸。將某一較小範圍內的灰度值映射到另一更大範圍內的灰度值。 灰度拉伸能夠提高灰度圖像的對比度，使圖像的細節更加明顯。定義5 指紋點方向場。指紋圖像脊線上每一個像素點上的方向場。定義6 歸一化結構張量。歸一化的對稱正定的二維矩陣，其特徵值小的特徵向量對應於指紋脊線的方向，特徵值大的特徵向量對應於指紋脊線的垂直方向。定義8 非線性擴散模型。是一類偏微分方程，用來描述熱擴散現象中的熱流密度 的變化情況，後來被廣泛應用到圖像處理的各個領域。定義9 各向異性濾波。各項異性濾波是非線性擴散方程其中的一個解用來進行 圖像的增強濾波，其中解的形式是根據指紋點方向場自適應調整的。本發明技術方案如下一種指紋圖像增強方法，如

圖1所示，包含下述步驟步驟1 對指紋前景區域圖像gray進行灰度截剪和灰度拉伸，以消除尖銳噪聲和 減小指紋脊線和谷線之間灰度值的動態變化範圍，具體包括以下步驟步驟1-1 計算指紋前景區域圖像gray的灰度平均值Mean，上平均值Hm，下平均 值Lm，上標準差Hv和下標準差Lv
權利要求
1. 一種指紋圖像增強方法，包含下述步驟步驟1 對指紋前景區域圖像gray進行灰度截剪和灰度拉伸，以消除尖銳噪聲和減小 指紋脊線和谷線之間灰度值的動態變化範圍，具體包括以下步驟步驟1-1 計算指紋前景區域圖像gray的灰度平均值Mean，上平均值Hm，下平均值Lm， 上標準差Hv和下標準差Lv
全文摘要
一種指紋圖像增強方法，屬於圖像處理技術領域。首先對指紋前景區域圖像gray進行灰度截剪和灰度拉伸，得到指紋前景區域圖像gray2；其次用高斯濾波器gσ對指紋前景區域圖像gray2進行高斯濾波，並計算歸一化的指紋梯度向量；然後構造結構張量，計算指紋脊線的方向場；最後構造兩個一維各向異性濾波器對指紋前景區域圖像gray2進行兩次濾波增強，得到最終濾波增強後的指紋前景區域圖像。本發明基於非線性擴散模型和歸一化結構張量，能夠有效的去除各種結構性噪聲，減小指紋脊線和谷線之間的動態變化範圍，同時連接一些斷裂的指紋脊線。本發明具有較好的增強效果有效節約時間的特點，能滿足在線指紋識別的要求。
文檔編號G06K9/00GK102103692SQ20111006501
公開日2011年6月22日 申請日期2011年3月17日 優先權日2011年3月17日
發明者葉振棟, 解梅, 馬爭 申請人:電子科技大學