一種基于方向圖的指紋預處理方法研究

　　若當前點(diǎn)C滿(mǎn)足上式，則C點(diǎn)處于脊線(xiàn)上。將C點(diǎn)的灰度值置為125，否則C點(diǎn)是背景點(diǎn)，將它的灰度值置為0。根據以上方法，還可以設計出13×13、17×17等大小的窗口。窗口越大，對指紋斷裂的連接功能越強，但對指紋粘連的隔離功能減弱，計算量也隨之增加。利用以上方法，對圖像中所有點(diǎn)均進(jìn)行同樣運算。運算結束后，圖像中的斷點(diǎn)和叉連被很好地去除，同時(shí)也完成了圖像的初步分割。

2.2 不可恢復區域的提取

　　在成功進(jìn)行了指紋增強和初步分割后，指紋有效區域中仍然可能存在一部分區域，其紋線(xiàn)非常模糊，其中紋線(xiàn)嚴重粘連或呈顆粒裝，即使是人眼也看不出其中的紋線(xiàn)結構，無(wú)法根據相鄰區域中紋線(xiàn)結構判斷該區域中紋線(xiàn)結構。這種區域被稱(chēng)為不可恢復區。需要進(jìn)一步標識出該區域，在后續的特征提取過(guò)程中，不再從不可恢復區域中提取特征值，從而避免了從中提取大量的虛假細節點(diǎn)，也提高了細節點(diǎn)的提取速度。

　　針對不可恢復區域中各個(gè)象素點(diǎn)的方向均勻分布，而正常指紋區域方向有較大一致性的特點(diǎn)，利用計算出的各個(gè)象素點(diǎn)的方向值，來(lái)提取出不可恢復區域：

　　將點(diǎn)方向圖分成互不重疊的16×16大小的塊，計算每一塊的方向一致度Ax。其計算過(guò)程如下：

　　(1)將圖1中的8個(gè)方向量化為具體的數值。0等于0，1等于-π/8，2等于-π/4，3等于-3π/8，4等于-π/2，5等于3π/8，6等于π/4，7等于π/8。

　　(2)當每一塊內各象素點(diǎn)的方向大致相同時(shí)，所有點(diǎn)的方向和的絕對值應該等于所有絕對值的和，此時(shí)Ax=1；而當各象素點(diǎn)方向均勻分布時(shí)，此時(shí)Ax=0。求出各塊內的方向一致度，設置一定的閾值T2，如果Ax2，就將該區域設為不可恢復區域。

3 實(shí)驗結果

　　在微機上用Delphi編程實(shí)現了上述方法。使用分辨率為500dpi的指紋采集儀采集大小為512×512的圖像。根據采集圖像的特性，實(shí)驗參數如下：圖像增強區域為16×16，M0和VAR0均為125；提取有效區域中的方塊大小16×16，閾值T1為20；在方向圖中使用了9×9的鄰域大??；在高斯低通濾波器中，使用了3×3的鄰域，σ＝1；在不可恢復區域中，方向一致度的閾值T2=0.35；實(shí)驗結果如圖2所示。圖2(a)為原始指紋圖像，圖2(b)是進(jìn)行了對比度增強、提取有效區域后的圖像，圖2(c)是傳統的利用指紋紋線(xiàn)分割來(lái)實(shí)現的指紋圖像，圖2(d)是利用本文提出的方法實(shí)現的指紋增強、分割后的圖像，圖2(e)是提取不可恢復區域后的指紋圖像，圖2(f)是圖2(d)細化后的指紋圖。