一種基于方向圖的指紋預處理方法研究

　　若當前點C滿足上式，則C點處于脊線上。將C點的灰度值置為125，否則C點是背景點，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，對圖像中所有點均進行同樣運算。運算結束后，圖像中的斷點和叉連被很好地去除，同時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，其紋線非常模糊，其中紋線嚴重粘連或呈顆粒裝，即使是人眼也看不出其中的紋線結構，無法根據相鄰區域中紋線結構判斷該區域中紋線結構。這種區域被稱為不可恢復區。需要進一步標識出該區域，在后續的特征提取過程中，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，也提高了細節點的提取速度。

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

　　將點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。其計算過程如下：

　　(1)將圖1中的8個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的方向大致相同時，所有點的方向和的絕對值應該等于所有絕對值的和，此時Ax=1；而當各象素點方向均勻分布時，此時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 實驗結果

　　在微機上用Delphi編程實現了上述方法。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的鄰域大小；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；實驗結果如圖2所示。圖2(a)為原始指紋圖像，圖2(b)是進行了對比度增強、提取有效區域后的圖像，圖2(c)是傳統的利用指紋紋線分割來實現的指紋圖像，圖2(d)是利用本文提出的方法實現的指紋增強、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。