專利名稱：基于有限元生長的指紋圖像修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理過程控制方法，具體來說是一種指紋圖像的修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)指紋識(shí)別的應(yīng)用越來越廣泛，在司法、網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)和考勤等方面的應(yīng)用尤為突出。
由于年齡、職業(yè)和傷疤等多方面因素的影響，指紋圖像傳感器采集到的指紋圖像的質(zhì)量是參差不齊的，低質(zhì)量指紋會(huì)給自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來很大的困難，會(huì)降低系統(tǒng)的性能。因此，指紋圖像修復(fù)算法對(duì)于提高自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的性能具有重要意義。
經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號(hào)CN 1421815A，
公開日2003年6月4日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為"基于知識(shí)的指紋圖像增強(qiáng)方法"，該申請(qǐng)案公開了一種基于知識(shí)的指紋圖像增強(qiáng)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種根據(jù)指紋圖像線條的自相似性，通過脊線復(fù)制對(duì)指紋圖像進(jìn)行修復(fù)的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種指紋圖像的修復(fù)方法，根據(jù)有限元生長規(guī)則對(duì)指紋圖像進(jìn)行修復(fù)，提高圖像質(zhì)量。可包括如下步驟
1) 對(duì)指紋二值圖像進(jìn)行脊線細(xì)化，獲得脊線細(xì)化圖像，提取脊線端點(diǎn)；
2) 根據(jù)有限元生長規(guī)則進(jìn)行脊線有限元生長，修復(fù)二值圖像；
3) 對(duì)指紋二值圖像進(jìn)行谷線細(xì)化，獲得谷線細(xì)化圖像，提取谷線端點(diǎn)；
4) 根據(jù)有限元生長規(guī)則進(jìn)行谷線有限元生長，修復(fù)二值圖像。
5) 檢測修復(fù)結(jié)果是否滿足修復(fù)終止條件，如果不滿足，返回步驟l)繼續(xù)修復(fù)圖像；如果滿足，修復(fù)結(jié)束，輸出修復(fù)后的指紋圖像。
所述有限元生長規(guī)則包括
細(xì)化圖中，端點(diǎn)與其兩側(cè)線條的距離分別為《、《，如果《大于某一閾值7;并且4小于另一閾值^，或者《大于7;并且《小于t;，以此端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行有限元生長；
所述有限元生長規(guī)則還包括-
細(xì)化圖中，端點(diǎn)與其兩側(cè)線條的距離分別為4、 "2，如果4和《與某一闞值石的差的絕
對(duì)值都不超過另一閾值i;，以此端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行有限元生長。
所述有限元生長是指在二值圖像中，以端點(diǎn)為起點(diǎn)，沿其方向?qū)⒍它c(diǎn)所在線條延長一個(gè)
有限元，如果進(jìn)行的是脊線有限元生長，則將被有限元覆蓋的谷線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧咕€點(diǎn)；如果進(jìn) 行的是谷線有限元生長，則將被有限元覆蓋的脊線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣染€點(diǎn)。
所述有限元是一個(gè)類矩形區(qū)域，其長和寬都不大于某一閾值。
所述閾值是指端點(diǎn)所在圖像區(qū)域的指紋脊線周期的一半。
本發(fā)明的有益效果是運(yùn)算量小，實(shí)現(xiàn)簡單，能夠快速有效地完成指紋圖像的修復(fù)，適 用于現(xiàn)有的各種指紋圖像處理系統(tǒng)模塊。


圖1為本發(fā)明的工作流程圖
圖2為有限元生長規(guī)則1
圖3為有限元生長規(guī)則2
圖4為待修復(fù)的高質(zhì)量指紋二值圖像
圖5為待修復(fù)的低質(zhì)量指紋二值圖像
圖6為根據(jù)本發(fā)明修復(fù)方法實(shí)施例1所得到的修復(fù)結(jié)果
圖7為根據(jù)本發(fā)明修復(fù)方法實(shí)施例2所得到的修復(fù)結(jié)果
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
指紋圖像中最主要的缺陷就是線條斷裂和線條粘連。由于指紋圖像中的脊線線條和谷線 線條是對(duì)稱的，脊線發(fā)生粘連在谷線上表現(xiàn)為谷線斷裂，谷線發(fā)生粘連在脊線上表現(xiàn)為脊線 斷裂，因此在脊線和谷線上分別根據(jù)有限元生長規(guī)則修復(fù)線條斷裂即可修復(fù)指紋圖像中的線 條斷裂和粘連。根據(jù)線條斷裂位置的不同，需要根據(jù)兩種有限元生長規(guī)則進(jìn)行有限元生長修 復(fù)。
設(shè)端點(diǎn)所在指紋區(qū)域的脊線局期為丄，有限元生長規(guī)則1如圖2所示，細(xì)化圖像中，端
4點(diǎn)A距離其兩側(cè)線條的距離分別為J,和《，如果^f丄并且^^，或者^,￡并且
《S丄丄，則由此端點(diǎn)出發(fā)，沿端點(diǎn)方向?qū)⒕€條延長一個(gè)有限元，如圖中灰色區(qū)域所示。如果2
進(jìn)行的是脊線有限元生長，則將被有限元覆蓋的谷線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧咕€點(diǎn)；如果進(jìn)行的是谷線有限元生長，則將被有限元覆蓋的脊線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣染€點(diǎn)。
有限元生長規(guī)則2如圖3所示，細(xì)化圖像中，端點(diǎn)A距離其兩側(cè)線條的距離分別為《和J2 ，
如果|《-1^3并且|^-丄>3，則由此端點(diǎn)出發(fā)，沿端點(diǎn)方向?qū)⒕€條延長一個(gè)有限元，如圖
中灰色區(qū)域所示。如果進(jìn)行的是脊線有限元生長，則將被有限元覆蓋的谷線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧咕€點(diǎn)；如果進(jìn)行的是谷線有限元生長，則將被有限元覆蓋的脊線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣染€點(diǎn)。
所述對(duì)脊線或谷線進(jìn)行細(xì)化以及提取端點(diǎn)等處理步驟，可以采用中國專利公開號(hào)CN1421815A，
公開日2003年6月4日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為"基于知識(shí)的指紋圖像增強(qiáng)方法"，該申請(qǐng)案所公開的方法或者其他相關(guān)文獻(xiàn)所公開的方法。
以下結(jié)合如圖1、 2、 3中，具體描述實(shí)施例中對(duì)圖像4所示高質(zhì)量指紋二值圖像和圖5所示低質(zhì)量指紋二值圖像的修復(fù)過程。
實(shí)施例1
修復(fù)圖像4
步驟1.收到指紋二值圖像后，將指紋脊線細(xì)化為單像素寬，提取脊線上的端點(diǎn)，檢測各個(gè)端點(diǎn)與其相鄰線條的距離，如果符合圖2或圖3所示情形，即以該端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行脊線
有限元生長；
步驟2.以步驟1所得的二值圖像為基礎(chǔ)，將指紋谷線細(xì)化為單像素寬，提取谷線上的端點(diǎn)，檢測各個(gè)端點(diǎn)與其相鄰線條的距離，如果符合圖2或圖3所示情形，即以該端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行谷線有限元生長； '
步驟3.如果步驟1或步驟2中檢測到符合有限元生長規(guī)則的端點(diǎn)并進(jìn)行有限元生長，返回步驟1，再次對(duì)指紋圖像進(jìn)行有限元生長修復(fù)，直到圖像中沒有符合有限元生長規(guī)則的端點(diǎn)。
最后輸出如圖6的圖像。
實(shí)施例2
修復(fù)圖像5
步驟1.收到指紋二值圖像后，將指紋脊線細(xì)化為單像素寬，提取脊線上的端點(diǎn)，檢測各個(gè)端點(diǎn)與其相鄰線條的距離，如果符合圖2或圖3所示情形，即以該端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行脊線有限元生長；
步驟2.以步驟1所得的二值圖像為基礎(chǔ)，將指紋谷線細(xì)化為單像素寬，提取谷線上的 端點(diǎn)，檢測各個(gè)端點(diǎn)與其相鄰線條的距離，如果符合圖2或圖3所示情形，即以該端點(diǎn)為起 點(diǎn)進(jìn)行谷線有限元生長；
步驟3.如果歩驟1或步驟2中檢測到符合有限元生長規(guī)則的端點(diǎn)并進(jìn)行有限元生長， 返回步驟1，再次對(duì)指紋圖像進(jìn)行有限元生長修復(fù)，直到圖像中沒有符合有限元生長規(guī)則的
端點(diǎn)°
最后輸出如圖7的圖像。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的基于有限元生長的指紋圖像修復(fù)方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，文中應(yīng)用 了具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理和實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明用于幫助理解本 發(fā)明的方法及思想。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種指紋圖像的修復(fù)方法，其特征在于獲得指紋二值圖像后，根據(jù)有限元生長規(guī)則對(duì)指紋圖像進(jìn)行修復(fù)，包括如下步驟1)對(duì)指紋二值圖像進(jìn)行脊線細(xì)化，獲得脊線細(xì)化圖像，提取脊線端點(diǎn)；2)根據(jù)有限元生長規(guī)則進(jìn)行脊線有限元生長，修復(fù)二值圖像；3)對(duì)指紋二值圖像進(jìn)行谷線細(xì)化，獲得谷線細(xì)化圖像，提取谷線端點(diǎn)；4)根據(jù)有限元生長規(guī)則進(jìn)行谷線有限元生長，修復(fù)二值圖像。5)檢測修復(fù)結(jié)果是否滿足修復(fù)終止條件，如果不滿足，返回步驟1)繼續(xù)修復(fù)圖像；如果滿足，修復(fù)結(jié)束，輸出修復(fù)后的指紋圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋圖像的修復(fù)方法，其特征在于所述有限元生長規(guī)則包括細(xì)化圖中，端點(diǎn)與其兩側(cè)線條的距離分別為《、^，如果《大于某一閾值7;并且《小于另一閾值《，或者《大于t;并且《小于《，以此端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行有限元生長；
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋圖像的修復(fù)方法，其特征在于所述有限元生長規(guī)則還包括細(xì)化圖中，端點(diǎn)與其兩側(cè)線條的距離分別為《、"2，如果《和《與某一閾值g的差的絕對(duì)值都不超過另一閾值7;，以此端點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行有限元生長。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋圖像的修復(fù)方法，其特征在于所述有限元生長是指在二值圖像中，以端點(diǎn)為起點(diǎn)，沿其方向?qū)⒍它c(diǎn)所在線條延長一個(gè)有限元，如果進(jìn)行的是脊線有限元生長，則將被有限元覆蓋的谷線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧咕€點(diǎn)；如果進(jìn)行的是谷線有限元生長，則將 被有限元覆蓋的脊線點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣染€點(diǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的指紋圖像的修復(fù)方法，其特征在于所述有限元是一個(gè)類矩形 區(qū)域，其長和寬都不大于某一閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的指紋圖像的修復(fù)方法，其特征在于所述閾值是指端點(diǎn)所在圖 像區(qū)域的指紋脊線周期的一半。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像處理過程控制方法，具體來說是一種指紋圖像修復(fù)方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是對(duì)每一幅指紋二值圖像，以線條端點(diǎn)為生長點(diǎn)，按照有限元生長規(guī)則進(jìn)行有限元生長。脊線有限元生長和谷線有限元生長交替進(jìn)行，能夠有效地增強(qiáng)指紋圖像，去除指紋圖像中的缺陷。本發(fā)明運(yùn)算量小，實(shí)現(xiàn)簡單，能夠快速有效地完成指紋圖像的修復(fù)，適用于現(xiàn)有的各種指紋圖像處理系統(tǒng)模塊。
文檔編號(hào)G06K9/36GK101625724SQ200910090028
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者史靳帥, 張有光, 朋 王 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)