專利名稱：一種同時基于時域與頻域濾波的指紋增強方法
技術領域：
本發(fā)明涉及指紋圖像增強處理技術領域，特別是一種同時基于時域與頻域濾波的指紋增強方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的指紋增強方法主要為時域濾波和頻率濾波兩種。時域濾波主要通過構造合適的濾波器，在時域對指紋圖像進行卷積運算，從而達到增強的目的，如基于Gabor filter 的濾波器、非線性擴散濾波器、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域做卷積運算轉換為在頻率做乘積運算，從而快速有效地對圖像進行處理， 達到增強圖像的目的，如基于方向頻域濾波器、anisotropic濾波器、直接或短時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構，由于指紋圖像具有非平穩(wěn)的特性，低質量指紋圖像的紋線結構更是復雜，這樣的濾波增強方法的效果往往不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種同時基于時域濾波和頻域濾波的指紋圖像增強方法，有效地在時域對指紋圖像的紋線進行修補，在頻域分別從方向和頻域選擇上對指紋圖像進行增強濾波，從而增強指紋圖像。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種同時基于時域濾波和頻域濾波的指紋圖像增強方法，通過在時域濾波增強處理的同時進行頻域濾波增強處理后，再對增強圖像進行融合處理得到最終增強圖像。所述的時域濾波增強處理包括原圖局部圖像規(guī)格化、求局部紋線方向、補償濾波和平滑處理。所述的頻域濾波增強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整。所述的增強圖像融合處理包括對應像素點累加和灰度調整。本發(fā)明的有益效果是該指紋增強方法能夠在時域和頻域分別對指紋圖像進行增強濾波，克服了傳統(tǒng)方法的不足，極大地增強了指紋圖像的處理效果。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明；圖1是本發(fā)明實現(xiàn)方案理論框圖；圖2是本發(fā)明時域濾波理論框圖；圖3是時域指紋圖像增強步驟1的指紋原圖和局部規(guī)格化后的圖像；圖4是本發(fā)明頻域濾波理論框圖；圖5是本發(fā)明時域頻域增強圖像融合框圖6是指紋圖像1增強實驗結果；圖7是指紋圖像2增強實驗結果。圖3中，(a)為時域指紋圖像增強步驟1的指紋原圖；(b)為時域指紋圖像增強步驟1局部規(guī)格化后的圖像；圖6中，(a)為指紋圖像1增強實驗的指紋原圖；(b)為指紋圖像1增強實驗的時域濾波后的指紋增強圖像；(c)為指紋圖像1增強實驗的頻域濾波后的指紋增強圖像；(d)為指紋圖像1增強實驗的時域濾波和頻域濾波同時增強后的指紋增強圖像；圖7中，(a)為指紋圖像2增強實驗的指紋原圖；(b)為指紋圖像2增強實驗的時域濾波后的指紋增強圖像；(c)為指紋圖像2增強實驗頻域濾波后的指紋增強圖像；(d)為指紋圖像2增強實驗時域濾波和頻域濾波同時增強后的指紋增強圖像。
具體實施例方式時域指紋圖像增強針對指紋的紋線斷裂和紋線模糊區(qū)域會對指紋特征提取產(chǎn)生影響的事實，構造合適的時域濾波器和合理選擇濾波器的卷積模板，對這些紋線區(qū)域進行梳理和修補，可達到增強指紋圖像的目的，濾波器參數(shù)的選擇主要是構造卷積模板參數(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局部的灰度分布是不均衡的，所以對圖像采用局部規(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)格化是對以圖像每個像素點img(i，j)為中心的局部求均值和方差，再對中心點 img(i, j)進行規(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)按下列公式對中心點img(i，j)進行規(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norimg(i，j)邊緣數(shù)值進行處理。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，采用梯度算法對指紋局部方向進行估算。將規(guī)格化后的指紋圖像分成無重疊的塊，塊的大小為WXW，以塊中心點的像素(i，j)為中心與掩膜算子進行卷積，如=SObel算子，求出塊中每個像素點的水平梯度分量&(1!，V)、垂直梯度分量 Gy (u, ν)，和整個塊的水平梯度分量Gxx (i，j)、垂直梯度分量Gxy (i，j)，經(jīng)過對應方向上點的水平梯度分量和垂直梯度分量按公式(4) (6)式獲得
權利要求
1.一種同時基于時域濾波和頻域濾波的指紋圖像增強方法，其特征是在時域濾波增強處理的同時進行頻域濾波增強處理，再對增強圖像進行融合處理得到最終增強圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種同時基于時域濾波和頻域濾波的指紋圖像增強方法，其特征是所述的時域濾波增強處理包括原圖局部圖像規(guī)格化、求局部紋線方向、補償濾波和平滑處理。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種同時基于時域濾波和頻域濾波的指紋圖像增強方法，其特征是所述的頻域濾波增強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整。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種同時基于時域濾波和頻域濾波的指紋圖像增強方法，其特征是所述的增強圖像融合處理包括對應像素點累加和灰度調整。
全文摘要
本發(fā)明涉及指紋圖像增強處理技術領域，特別是一種同時基于時域與頻域濾波的指紋增強方法，通過在時域濾波增強處理的同時進行頻域濾波增強處理后，再對增強圖像進行融合處理得到最終增強圖像。本發(fā)明的指紋增強方法能夠在時域和頻域分別對指紋圖像進行增強濾波，克服了傳統(tǒng)方法的不足，極大地增強了指紋圖像的處理效果。
文檔編號G06T5/10GK102332156SQ201110264780
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2011年9月7日
發(fā)明者伍世虔, 余人強, 劉華平, 吳軍, 方志軍, 楊勇, 楊壽淵, 楊巨成 申請人:常州藍城信息科技有限公司, 江西財經(jīng)大學