專利名稱：：一種快速高效的指紋細(xì)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于指紋識別方法，尤其涉及一種快速高效的指紋細(xì)化方法，屬于指紋識別領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：一個完整的自動指紋識別系統(tǒng)(AFIS)主要包括指紋采集、指紋圖像預(yù)處理、指紋特征提取、指紋比對等幾個模塊。指紋圖像預(yù)處理是一個很重要的部分，它的處理效果直接影響后續(xù)的特征提取和指紋比對，而指紋細(xì)化又是指紋預(yù)處理中的一個很重要的環(huán)節(jié)，因為一般的特征提取都是在細(xì)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如果細(xì)化不好，將無法使用常規(guī)的特征提取算法提取細(xì)節(jié)點(diǎn)特征信息。指紋的細(xì)化方法包括很多種類，按照細(xì)化順序來看主要分為三類串行細(xì)化、并行細(xì)化和混合細(xì)化。其中快速細(xì)化方法(Quickthinningalgorithm)和改進(jìn)的OPTA方法(ImprovedOPTAthinningalgorithm)是目前使用較多的兩種指紋細(xì)化方法?？焖僦讣y細(xì)化方法為四連通并行指紋細(xì)化方法，原理是判斷出指紋紋線的邊界點(diǎn)并逐步刪除，這種方法的指紋細(xì)化速度較快，但細(xì)化不徹底，細(xì)化后的紋線不是單像素寬；改進(jìn)的OPTA方法是串行指紋細(xì)化方法，其原理是構(gòu)造一定的消除模板和保留模板，將二值化后的指紋圖像和模板比較，決定是否刪除某點(diǎn)的像素值，這種方法能夠基本保證單像素寬，但細(xì)化后會產(chǎn)生很多毛剌，而且實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過該算法細(xì)化的圖像在紋線的分叉點(diǎn)處并不是單像素寬的，如果不加處理，在以后特征提取的時候就會導(dǎo)致相當(dāng)多的偽特征點(diǎn)出現(xiàn)，極大的影響指紋識別的準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決現(xiàn)有的指紋細(xì)化方法存在的細(xì)化不徹底、細(xì)化后的紋線不是單像素、影響指紋識別的準(zhǔn)確性的問題，提供一種快速高效的指紋細(xì)化方法。本發(fā)明包括以下步驟步驟A1，快速細(xì)化先判斷出待細(xì)化圖像P中指紋紋線的邊界點(diǎn)，然后逐步將指紋紋線的邊界點(diǎn)刪除，得到快速細(xì)化圖像Q;步驟A2，OPTA細(xì)化使用OPTA細(xì)化方法的消除模板和保留模板，將快速細(xì)化圖像Q變成單相素圖像。發(fā)明效果本發(fā)明采用了快速細(xì)化算和OPTA算法組成的綜合方法，使得采用本發(fā)明的方法不僅顯著提高細(xì)化算法的運(yùn)行效率(提高約15%)，而且還克服了以前細(xì)化后的指紋圖像有較多的毛刺，分叉點(diǎn)細(xì)化不夠完全的問題。具體實施例方式具體實施方式一本實施方式由以下步驟組成步驟A1，快速細(xì)化先判斷出待細(xì)化圖像P中指紋紋線的邊界點(diǎn)，然后逐步將指紋紋線的邊界點(diǎn)刪除，得到快速細(xì)化圖像Q;步驟A2，OPTA細(xì)化使用OPTA細(xì)化方法的消除模板和保留模板，將快速細(xì)化圖像Q變成單相素圖像。本實施方式的方法主要分為兩部分，第一部分是利用快速細(xì)化方法速度較快的特點(diǎn)，對圖像進(jìn)行初步處理，以免直接實用OPTA方法耗費(fèi)較多的時間，然后再使用OPTA細(xì)化方法對圖像進(jìn)行徹底細(xì)化，避免了快速細(xì)化方法對圖像細(xì)化不徹底的問題，使細(xì)化后的圖像能夠較好的為后續(xù)的指紋匹配所服務(wù)。具體實施方式二本實施方式在具體實施方式一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定了步驟一中所述的快速細(xì)化包括以下步驟步驟B1，對目標(biāo)點(diǎn)構(gòu)造如下3x3的鄰域模板<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>在目標(biāo)點(diǎn)的鄰域中，計算二值化的圖像中值為1的像素點(diǎn)的個數(shù)NB=i>和鄰域中的連接成分?jǐn)?shù)T(P0);步驟B2，順序掃描待細(xì)化圖像P，將滿足條件TP1或TP2的像素點(diǎn)刪除TP1:中心像素Po有2-6個八連通相鄰像素點(diǎn)T(P0)=1，P,P3P產(chǎn)0且P3P5P7=0;TP2:中心像素Po有2-6個八連通相鄰像素點(diǎn)T(P0)=1，P,PsP產(chǎn)0且步驟B3，重復(fù)步驟B2直到所有的像素點(diǎn)都不可刪除為止，得到單像素寬的指紋細(xì)化圖像。目標(biāo)點(diǎn)指像素值為l的點(diǎn)，背景點(diǎn)指像素值為O的點(diǎn)。鄰域中的連接成分?jǐn)?shù)T(Po)表示序列P,P2P3P4P5P6P7PgP！中0妾U1的變化次數(shù)。邊界點(diǎn)屬于目標(biāo)點(diǎn)，且其4鄰點(diǎn)中至少有一個為背景點(diǎn)。8鄰點(diǎn)和4鄰點(diǎn)在步驟B1的鄰域模板中，設(shè)有任意像素點(diǎn)p，p的8鄰點(diǎn)即為以p為中心3x3區(qū)域中除了p點(diǎn)以外的8個點(diǎn)即pl到p8，而p2、p4、p6、p8為其4鄰點(diǎn)。8連通性和4連通性一點(diǎn)具有8連通性是指該點(diǎn)的8鄰點(diǎn)中至少有一點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)；4連通性則是指該點(diǎn)的4鄰點(diǎn)中至少有一點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)。中心像素Po取2-6個8連通相鄰像素點(diǎn)是因為如果中心像素P。只有一個鄰點(diǎn)，說明是目標(biāo)端點(diǎn)，不能刪除；如果中心像素Po有6個以上鄰點(diǎn)，說明它不是目標(biāo)邊界點(diǎn)，去掉會引起目標(biāo)的腐蝕。NB4表示檢査像素Pc的周圍是否只有一個連通成分。單像素寬考察紋線上每一點(diǎn)的8鄰域，紋線端點(diǎn)的8鄰域中只有1個目標(biāo)點(diǎn)，紋線連續(xù)點(diǎn)的8鄰域有2個，分叉點(diǎn)有3個，且每點(diǎn)8鄰域最多只有3個目標(biāo)點(diǎn)，符合上述條件即為單像素寬。具體實施方式三本實施方式在具體實施方式一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定了步驟一中所述的OPTA細(xì)化由以下步驟組成步驟Cl,構(gòu)造如下16個3x3的消除模板，其中X為不確定數(shù)，有可能為0，也有可能為1:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>構(gòu)造如下6個4x4的保留模板，其中X為不確定數(shù)，有可能為0，也有可能為1:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>構(gòu)造如下6個保留模板中需要卻掉的3個4x4的特殊模板:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>步驟C2，對當(dāng)前像素點(diǎn)Qo抽取(按從左到右從上到下的順序)14個相鄰像素點(diǎn)與當(dāng)前像素點(diǎn)Qo構(gòu)造如下4x4的改進(jìn)OPTA模板，其中X為不確定數(shù)，有可能為0，也有可能為1:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>判斷所述的改進(jìn)OPTA模板是否與所述的16個消除模板中的一個相匹配，對3x3消除模板，將改進(jìn)OPTA模板的左上角的3x3模塊與之進(jìn)行比較(Qo~Q8)，判斷結(jié)果為是，則進(jìn)入步驟C3，判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟C4;步驟C3，判斷所述的改進(jìn)OPTA模板是否與所述的6個保留模板中的一個相匹配且不與所述的3個特殊模板中的任何一個相匹配，判斷結(jié)果為是，則保留當(dāng)前像素點(diǎn)Qo并返回步驟C2，判斷結(jié)果為否，則刪除當(dāng)前像素點(diǎn)Qo并返回步驟C2;步驟C4，保留當(dāng)前像素點(diǎn)Qo，返回步驟C2;步驟C5，重復(fù)步驟C2—步驟C4，直到所有的像素點(diǎn)都掃描完畢；步驟C6，判斷步驟C5中最后一次掃描過程里是否有像素點(diǎn)被刪除，判斷結(jié)果為是，則返回步驟C2，判斷結(jié)果為否，則OPTA細(xì)化結(jié)束。對步驟Al處理過的細(xì)化圖形進(jìn)行進(jìn)一步處理所采用的消除模板(ah)和保留模板是目前常用的方法，本實施方式是以消除模板(ip)，和保留模板中需要去除的三種情況(ac)為主要原理，對OPTA模板進(jìn)行改進(jìn)。利用改進(jìn)的OPTA細(xì)化發(fā)法對圖像進(jìn)行處理，既沒有破壞紋線的連接性而引起紋線的逐步吞食，又保護(hù)了指紋的細(xì)節(jié)特征，而且該方法運(yùn)算速度也較快，處理后的指紋圖像細(xì)化完全，骨架接近紋線中心線，光滑無毛刺。權(quán)利要求1、一種快速高效的指紋細(xì)化方法，其特征在于它包括以下步驟步驟A1，快速細(xì)化先判斷出待細(xì)化圖像P中指紋紋線的邊界點(diǎn)，然后逐步將指紋紋線的邊界點(diǎn)刪除，得到快速細(xì)化圖像Q；步驟A2，OPTA細(xì)化使用OPTA細(xì)化方法的消除模板和保留模板，將快速細(xì)化圖像Q變成單相素圖像。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速高效的指紋細(xì)化方法，其特征在于步驟一中所述的快速細(xì)化包括以下步驟步驟B1，對目標(biāo)點(diǎn)構(gòu)造如下3x3的鄰域模板<table>complextableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>在目標(biāo)點(diǎn)的鄰域中，計算二值化的圖像中值為1的像素點(diǎn)的個數(shù)Ne-^p,和鄰域中的連接成分?jǐn)?shù)TXPo);步驟B2，順序掃描待細(xì)化圖像P,將滿足條件TP1或TP2的像素點(diǎn)刪除:TPl:中心像素Po有2-6個八連通相鄰像素點(diǎn)T(Po)=l，P^sPfO且P3PsP產(chǎn)0;TP2:中心像素Po有2-6個八連通相鄰像素點(diǎn)T(PQ)=1，P^sPfO且P^PfO;步驟B3，重復(fù)步驟B2直到所有的像素點(diǎn)都不可刪除為止，得到單像素寬的指紋細(xì)化圖像。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速高效的指紋細(xì)化方法，其特征在于步驟一中所述的OPTA細(xì)化由以下步驟組成步驟Cl，構(gòu)造如下16個3x3的消除模板，其中X為不確定數(shù)，有可能為0，也有可能為1:<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>構(gòu)造如下6個4x4的保留模板，其中X為不確定數(shù)，有可能為0，也有可能為1:<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>構(gòu)造如下6個保留模板中需要卻掉的3個4x4的特殊模板:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>步驟C2，對當(dāng)前像素點(diǎn)Qo抽取14個相鄰像素點(diǎn)與當(dāng)前像素點(diǎn)Qo構(gòu)造如下4x4的改進(jìn)OPTA模板，其中X為不確定數(shù)，有可能為0，也有可能為l:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>判斷所述的改進(jìn)OPTA模板是否與所述的16個消除模板中的一個相匹配，判斷結(jié)果為是，則進(jìn)入步驟C3，判斷結(jié)果為否，則進(jìn)入步驟C4;步驟C3，判斷所述的改進(jìn)OPTA模板是否與所述的6^^保留模板中的一個相匹配且不與所述的3個特殊模板中的任何一個相匹配，判斷結(jié)果為是，則保留當(dāng)前像素點(diǎn)Qo并返回步驟C2，判斷結(jié)果為否，則刪除當(dāng)前像素點(diǎn)Qo并返回步驟C2;步驟C4，保留當(dāng)前像素點(diǎn)Qo，返回步驟C2;步驟C5，重復(fù)步驟C2—步驟C4，直到所有的像素點(diǎn)都掃描完畢；步驟C6，判斷步驟C5中最后一次掃描過程里是否有像素點(diǎn)被刪除，判斷結(jié)果為是，則返回步驟C2，判斷結(jié)果為否，則OPTA細(xì)化結(jié)束。全文摘要一種快速高效的指紋細(xì)化方法，它涉及一種指紋細(xì)化方法，以解決現(xiàn)有的指紋細(xì)化方法存在的細(xì)化不徹底、細(xì)化后的紋線不是單像素、影響指紋識別的準(zhǔn)確性的問題。快速細(xì)化先判斷出待細(xì)化圖像中指紋紋線的邊界點(diǎn)，然后逐步將指紋紋線的邊界點(diǎn)刪除，得到快速細(xì)化圖像；OPTA細(xì)化使用OPTA細(xì)化方法的消除模板和保留模板，將快速細(xì)化圖像變成單相素圖像。本發(fā)明采用了快速細(xì)化算和OPTA算法組成的綜合方法，使得采用本發(fā)明的方法顯著提高細(xì)化算法的運(yùn)行效率，克服了以前細(xì)化后的指紋圖像有較多的毛刺，分叉點(diǎn)細(xì)化不夠完全的問題，既沒有破壞紋線的連接性又保護(hù)了指紋的細(xì)節(jié)特征，運(yùn)算速度也較快，處理后的指紋圖像細(xì)化完全，骨架接近紋線中心線。文檔編號G06K9/00GK101382999SQ20081013735公開日2009年3月11日申請日期2008年10月17日優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日發(fā)明者釗劉,鵬劉,和王峰,張國君,張永勝,剛彭,堅桑,王明江,王進(jìn)祥,肖永生,董穎杰,閆志鋒,韋秋初,馬曉衛(wèi)申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)