专利名称：指纹图像的处理方法和处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理领域，具体而言，涉及一种指纹图像的处理方法和处理装置。
背景技术：
目前，基于细节点的指纹识别算法应用广泛，其处理过程主要包括指纹图像预处理、特征提取、特征比对等，指纹图像预处理又包括计算方向场、增强滤波、二值化等处理步骤。增强滤波和二值化是指纹识别的两个重要处理步骤，其处理结果直接影响最终的指纹比对效果。指纹图像增强方法有多种，例如空域增强方法、频域增强方法及Gabor滤波增强方法等，其中，常用的方法是Lin Hong等提出的基于Gabor滤波的指纹图像增强方法(Hong, L.，Wan, Y.，and Jain, A. Κ. ' Fingerprint image enhancement:Algorithm andperformance evaluation’ . IEEE Transactions on Pattern Analysis and MachineIntelligence 20，8 (1998)，pp777_789)。Gabor滤波器在空域有良好的方向选择性，同时在频域有良好的频率选择性，Gabor滤波增强方法利用了纹线的方向信息和频率信息，可以达到比较好的增强效果。由于Gabor滤波增强方法的良好效果，使其成为目前指纹增强的常用方法。尽管Gabor滤波在指纹增强方面优势明显，但是，Gabor滤波存在两个缺点第一，由于计算方向场方法不当和滤波器模板尺寸选择不当，导致增强后的图像出现所谓的块效应和方向效应；第二，运算量比较大、耗时多，对指纹算法的实时处理和嵌入式应用造成影响。通常，指纹图像的Gabor滤波增强采用分块方式，即将指纹图像分成W*W小块，然后以块为单位计算局部纹线方向和纹线频率，然后通过Gabor滤波器实现指纹图像增强。发明人发现，不同的图像块采用局部方向和局部频率进行增强有时会导致相邻块的衔接不平滑，导致各块增强幅度不均匀，二值化后往往会出现块效应，这样会影响后面指纹特征点的提取。同时，如果滤波器窗口的边长W的尺寸选择不当，那么会造成方向效应，即局部纹线方向不同导致的局部增强明显不均匀。在现有技术中，如果纹线间的像素数量为D，也即纹线距离等于D时,一般选择W=2D+1或W=3D+1。但是，Gabor图像滤波是将图像与Gabor滤波器模板做卷积操作，假如滤波器窗口大小为W*W，如果采用卷积实现滤波，每个像素的计算量至少需要W*W次乘法和W*W-1次加法，共计2*W*W-1次加乘法运算。假设D取10，在W=2D+1=21时，需要440次加乘法，在W=3D+1=31时，需要960次加乘法。由此可见，在现有技术中，采用卷积实现滤波时，计算量较大。除了上述问题，二值化过程也是一个耗费资源的处理过程。在指纹增强后，需要保留增强后的临时图像，然后再利用大津展之等阈值法进行二值化处理，既占用空间又增加了处理过程，影响指纹识别算法的效率。假设保存增强后的临时图像，并且，指纹图像的大小为256*360，如果采用float型变量，那么相当于4倍的char空间，该图像占用的空间将达到360KBytes,如果采用short型变量,那么相当于2倍的char空间，该图像占用的空间将达到ISOKbytes，这些资源消耗对嵌入式指纹应用来说都比较严重，能否减少处理过程和资源消耗，这也是摆在算法研发人员面前的问题。针对相关技术中指纹图像处理中资源消耗大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种指纹图像的处理方法和处理装置，以解决指纹图像处理中资源消耗大的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种指纹图像的处理方法。根据本发明的指纹图像的处理方法包括确定待处理指纹图像中像素点(X，y)的方向，其中，像素点(X，y)为待处理的指纹图像中任意一个像素点；计算像素点(X，y)对应的纹线频率和纹线距离；根据纹线距离确定Gabor滤波器的滤波窗口的边长；根据纹线频率和方向计算像素点(X，y)对应的滤波器系数和；通过Gabor滤波器对像素点(X，y)的灰度进行增强，得到像素点(x，y)增强后的灰度；计算Gabor滤波器的滤波窗口内像素点的平均灰度；计算像素点(X，y)对应的二值化阈值，其中，二值化阈值为平均灰度与滤波器系数和的乘积；判断增强后的灰度值减去二值化阈值得到的差是否大于或等于O ;当差大于或等于O时,将像素点(X, y) 二值化为I ;以及当差小于O时,将像素点(X, y) 二值化为O。进一步地，根据纹线距离确定Gabor滤波器的滤波窗口的边长包括当纹线距离的二分之一为偶数时，确定滤波窗口的边长等于纹线距离的二分之一加I ;以及当纹线距离的二分之一为奇数时，确定滤波窗口的边长等于纹线距离的二分之一。进一步地,计算像素点(X, y )对应的纹线频率包括计算像素点(X，y )对应的估计纹线频率；获取预设的对应关系，其中，对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；根据对应关系和待处理指纹图像的分辨率确定待处理指纹图像对应的纹线频率范围；判断估计纹线频率是否在确定的纹线频率范围内；当估计纹线频率在确定的纹线频率范围内时，像素点(x，y)对应的纹线频率等于像素点(x，y)对应的估计纹线频率；以及当估计纹线频率不在确定的纹线频率范围内时，像素点(X，y)对应的纹线频率等于像素点(X，y)的相邻像素点对应的估计纹线频率，或者当估计纹线频率大于确定的纹线频率范围内的最大纹线频率时，像素点(x，y)对应的纹线频率等于最大纹线频率，当估计纹线频率小于确定的纹线频率范围内的最小纹线频率时，像素点(X，y)对应的纹线频率等于最小纹线频率。进一步地，计算像素点U，y)对应的纹线频率包括获取预设的对应关系，其中，对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；根据对应关系和待处理指纹图像的分辨率确定待处理指纹图像对应的纹线频率范围；以及计算确定的纹线频率范围内所有纹线频率的平均值，以得到像素点(X，y)对应的纹线频率。进一步地，确定像素点(X，y)的方向包括按照八方向提取原则，在像素点(X，y)对应的掩模窗口内，提取像素点的八条方向线，其中，八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；计算每条方向线对应的灰度和，得到八条方向线对应的八个灰度和，其中，偶数方向线对应的灰度和为偶数方向线上的像素点的灰度的和，奇数方向线对应的灰度和为第一灰度子和与第二灰度子和的和，其中，第一灰度子和为奇数方向线上的像素点的灰度的和，第二灰度子和为奇数方向线穿过的像素点的灰度和的二分之一；在八个灰度和中确定最大灰度和Max与最小灰度和Min ;计算八个灰度和的和，得到八条方向线的灰度总和Total ;当(nWndWide*g (x, y)+Min+Max)*8>3*Total 时,像素点(x, y)的方向为最大灰度和Max对应的方向线的方向，其中，nWndWide为掩模窗口的边长；以及当(nWndWide*g (x, y)+Min+Max)*8 ( 3*Total时，像素点(x，y)的方向为最小灰度和Min对应的方向线的方向。进一步地，在确定像素点(X，y)的方向之前，该方法还包括判断像素点(X，y)是否为背景点，其中，当像素点(x，y)不是背景点时，确定像素点(x，y)的方向。进一步地，判断像素点U，y)是否为背景点包括按照八方向提取原则，在像素点(X，y)对应的掩模窗口内，提取像素点的八条方向线，其中，八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；计算每条方向线对应的像素点的平均灰度，其中，偶数方向线对应的像素点由偶数方向线上的像素点组成，奇数方向线对应的像素点由偶数方向线上的像素点和奇数方向线穿过的像素点组成；计算掩模窗口内像素点的平均灰度；计算
P (DirAvcrdravlη]- WndAver(irav)^
C = XWndAverGray其中，DirAverGray[n]为第n条方向线的平均灰
度，WndAverGray为掩模窗口内像素点的平均灰度；以及当c大于3时,像素点(x, y)不是背景点。进一步地，判断像素点(X，y)是否为背景点包括按照八方向提取原则，在像素点(X，y)对应的掩模窗口内，提取像素点的八条方向线，其中，八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；计算每条方向线对应的灰度和，得到八条方向线对应的八个灰度和，其中，偶数方向线对应的灰度和为偶数方向线上的像素点的灰度的和，奇数方向线对应的灰度和为第一灰度子和与第二灰度子和的和，其中，第一灰度子和为奇数方向线上的像素点的灰度的和，第二灰度子和为奇数方向线穿过的像素点的灰度和的二分之一；在八个灰度和中确定最大灰度和与最小灰度和；以及当最大灰度和与最小灰度和的差大于或等于最大灰度和的十分之一时，像素点(X，y)不是背景点。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种指纹图像的处理装置。根据本发明提供的指纹图像的处理装置包括第一确定模块，用于确定像素点(x，y)的方向，其中，像素点(x，y)为待处理的指纹图像中任意一个像素点；第一计算模块，用于计算像素点U，y)对应的纹线频率和纹线距离；第二确定模块，用于根据纹线距离确定Gabor滤波器的滤波窗口的边长；第二计算模块，用于根据纹线频率和方向计算像素点(X，y)对应的滤波器系数和；增强模块，用于通过Gabor滤波器对像素点(x，y)的灰度进行增强，得到像素点(X，y)增强后的灰度；第三计算模块，用于计算Gabor滤波器的滤波窗口内像素点的平均灰度；第四计算模块，用于计算像素点U，y)对应的二值化阈值，其中，二值化阈值为平均灰度与滤波器系数和的乘积；第一判断模块，用于判断增强后的灰度值减去二值化阈值得到的差是否大于或等于O;以及二值化模块，用于当差大于或等于O时，将像素点(X，y)的二值化为I，当差小于O时,将像素点(X, y)的二值化为O。进一步地，第二确定模块包括第一确定子模块，用于当纹线距离的二分之一为偶数时，确定滤波窗口的边长等于纹线距离的二分之一加I;以及第二确定子模块，用于当纹线距离的二分之一为奇数时，确定滤波窗口的边长等于纹线距离的二分之一。进一步地,第一计算模块包括第一计算子模块，用于计算像素点(X，y)对应的估计纹线频率；第一获取子模块，用于获取预设的对应关系，其中，对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；第三确定子模块，用于根据对应关系和待处理指纹图像的分辨率确定待处理指纹图像对应的纹线频率范围；第一判断子模块，用于判断估计纹线频率是否在确定的纹线频率范围内；第四确定子模块，用于当估计纹线频率在确定的纹线频率范围内时，确定像素点(X，y)对应的纹线频率等于像素点(X，y)对应的估计纹线频率；以及第五确定子模块，用于当估计纹线频率不在确定的纹线频率范围内时，像素点(x，y)对应的纹线频率等于像素点(X，y)的相邻像素点对应的估计纹线频率，或者当估计纹线频率大于确定的纹线频率范围内的最大纹线频率时，像素点(X，y)对应的纹线频率等于最大纹线频率，当估计纹线频率小于确定的纹线频率范围内的最小纹线频率时，像素点(X，y)对应的纹线频率等于最小纹线频率。进一步地，第一计算模块包括第二获取子模块，用于获取预设的对应关系，其中，对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；第六确定子模块，用于根据对应关系和待处理指纹图像的分辨率确定待处理指纹图像对应的纹线频率范围；以及第二计算子模块，用于计算确定的纹线频率范围内所有纹线频率的平均值，以得到像素点(x，y)对应的纹线频率。进一步地，第一确定模块包括提取子模块，用于按照八方向提取原则，在像素点(X，y)对应的掩模窗口内，提取像素点的八条方向线，其中，八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；第三计算子模块，用于计算每条方向线对应的灰度和，得到八条方向线对应的八个灰度和，其中，偶数方向线对应的灰度和为偶数方向线上的像素点的灰度的和，奇数方向线对应的灰度和为第一灰度子和与第二灰度子和的和，其中，第一灰度子和为奇数方向线上的像素点的灰度的和，第二灰度子和为奇数方向线穿过的像素点的灰度和的二分之一；第七确定子模块，用于在八个灰度和中确定最大灰度和Max与最小灰度和Min ；第四计算子模块，用于计算八个灰度和的和，得到八条方向线的灰度总和Total ;以及第八确定子模块，用于在(nWndWide*g (x, y) +Min+Max) *8>3*Total时,确定像素点(x,y)的方向为最大灰度和Max对应的方向线的方向，在(nWndWide*g (x, y)+Min+Max)*8 ^ 3*Total时，确定像素点(x，y)的方向为最小灰度和Min对应的方向线的方向,其中，nWndWide为掩模窗口的边长。在本发明提供的指纹图像的处理方法中，确定像素点方向和通过Gabor滤波器对像素点灰度进行增强后，计算Gabor滤波器的滤波窗口内像素点的平均灰度，并将该平均灰度与滤波器系数和的乘积作为该像素点对应的二值化阈值进行二值化，具体地判断增强后的灰度值减去二值化阈值得到的差是否大于或等于0，当得到的差大于或等于O时，该像素点的二值化结果为1，当得到的差小于O时，该像素点的二值化结果为0，使得该处理方法在Gabor滤波增强过程中直接完成二值化处理，省去了增强与二值化处理之间的临时图像存储，从而解决了指纹图像处理中资源消耗大的问题，进而达到了减少处理过程、节省空间，减小资源消耗的效果。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是根据本发明实施例的指纹图像的处理方法的流程92是根据本发明实施例的8个方向的9*9掩模3是根据本发明实施例的纹线距离估算示意4是根据本发明实施例的Gabor滤波器方向示意5 (a)至图5 (h)是根据本发明实施例的八方向滤波器示意6是根据本发明实施例的Gabor滤波器5*5窗口示意7(a)至图7 (d)是根据本发明实施例的第一指纹图像处理效果·8(a)至图8 (d)是根据本发明实施例的第二指纹图像处理效果图；以及9是根据本发明实施例的指纹图像的处理装置的框图。图
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具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图I是根据本发明实施例的指纹图像的处理方法的流程图，如图I所示，该方法包括如下的步骤S102至步骤S120。步骤S102 :确定待处理指纹图像中像素点(x，y)的方向，其中，像素点(x，y)为待处理的指纹图像中任意一个像素点。具体地，通过掩模法实现像素点(X，y)方向的确定(I)建立掩模窗口 如图2所示，设置掩模窗口半径nWndRad=4，每条方向线所取的点总数为2*nWndRad+l=9，也即掩模窗口的边长为nWndWide=9，建立一个9*9的掩模，掩模窗口的中心点为像素点(x，y)，该点可能存在8个方向。其中，8条方向线包括水平线、垂直线、两条对角线、两条对角线和水平线的角平分线以及两条对角线和垂直线的角平分线。为方便说明，将上述8条方向线按逆时针方向依次编号为0、1、2、…6、7。(2)确定像素点(x，y)对应的方向线(也即确定像素点的方向)I)计算每条方向线的灰度和DirGraySum,得到八条方向线对应的八个灰度和DirGraySum[O]至 DirGraySum[7]。其中，可采用现有技术中任意的方向线灰度和计算方法。优选地，如图2所示，8条方向线中，偶数方向线0、2、4、6对应的像素点由偶数方向线上的像素点组成，从而偶数方向线对应的灰度和 DirGraySum
、DirGraySum[2]、DirGraySum[4]和 DirGraySum[6]依次为偶数方向线0、2、4、6上的像素点的灰度的和，例如，水平线O对应的灰度和为像素点(X，y)以及所有标记为O的像素点的灰度的和，对角线2对应的灰度和为像素点U，y)以及所有标记为2的像素点的灰度的和。奇数方向线1、3、5、7对应的像素点由奇数方向线上的像素点和奇数方向线穿过的像素点组成，也即，在提取奇数方向线的像素点时，除了直接提取奇数方向线上的像素点之外，还须提取奇数方向线穿过的像素点，从而奇数方向线对应的灰度和 DirGraySum[l]、DirGraySum[3]、DirGraySum[5]和 DirGraySum[7]均由两部分灰度子和组成，一部分灰度子和为奇数方向线上的像素点的灰度和，另一部分灰度子和为奇数方向线穿过的像素点的灰度的和的二分之一，也即，将奇数方向线穿过的两个像素点的灰度平均值等同为奇数方向线上的一个像素点的灰度，例如，角平分线I的灰度和的第一灰度子和为像素点(x，y)以及所有标记为I的像素点的灰度的和，角平分线I的灰度和的第二灰度子和为两个标记为“五角星”的像素点、两个标记为“长方形”的像素点以及相邻的(图中具有阴影的点)且标记为2和O的像素点的和的二分之一，也即，将两个标记为“五角星”的像素点的灰度平均值等同为方向线I上的一个像素点的灰度、将两个标记为“长方形”的像素点的灰度平均值等同为方向线I上的一个像素点的灰度、将像素点(X，y)左侧相邻的且标记为2和O的像素点的灰度平均值等同为方向线I上的一个像素点的灰度、将像素点(x，y)右侧相邻的且标记为2和O的像素点的灰度平均值等同为方向线I上的一个像素点的灰度。采用该优选实施例提供的方向线灰度计算方法，能够更加准确地确定像素点的方向，提高方向确定的准确度。2)在8个灰度和DirGraySum
至DirGraySum[7]中，确定最大灰度和Max与最小灰度和Min。3)计算八个灰度和DirGraySum[O]至DirGraySum[7]的和,得到八条方向线的灰
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度总和 Total :Total=Z DirGraySumO] °
J=O4)如果(nWndWide*g (x, y)+Min+Max) *8>3*Total,贝U认为像素点(x, y)为谷线上点，其方向为最大灰度和Max对应的方向线，否则认为是脊线上点，其方向为最小灰度和Min对应的方向线，从而可以得到指纹的方向图，其中，g (X，y)为像素点(X，y)的灰度。其中，进一步优选地，在确定像素点(X，y)对应的方向之前，先判断该像素点(X，y)是否为背景点，由于背景点是没有方向的点，因而，在确定像素点U，y)不是背景点时再计算其方向，能够避免计算中的冗余，提高计算速度。在判断像素点(X，y)是否为背景点时，可以采用现有技术中任意的背景点判断方法，优选地，采用下述的任意一种背景点判断方法判断方法一a :计算每条方向线对应的像素点的平均灰度DirAverGray [O]至DirAverGray[7]，其中，偶数方向线0、2、4、6对应的像素点依次由偶数方向线上的像素点组成，例如，水平线O对应的平均灰度DirAverGray [O]为像素点(x, y)以及所有标记为O的像素点的灰度的平均值，对角线2对应的平均灰度DirAverGray [2]为像素点(X，y)以及所有标记为2的像素点的灰度的平均值。奇数方向线1、3、5、7对应的像素点依次由奇数方向线上的像素点和奇数方向线穿过的像素点组成，例如，角平分线I的平均灰度DirAverGray [I]为像素点(x, y)、所有标记为I的像素点、两个标记为“五角星”的像素点、两个标记为“长方形”的像素点以及相邻的(图中具有阴影的点)且标记为2和O的像素点的灰度的平均值。b :计算掩模窗口内像素点的平均灰度WndAverGray
n WndRad n WndRadWndAveiCiray =2 X X 容0 ，《)，其中，g (m, η)为像素点(m，
竹 WHO. VVlCiC n=-nWndRad m=—nWndRad
n)的灰度。
Γ__ 、r 协 x- {DirAverGray[n}-WndAverGrayf 廿山 4 ^ 「 儿姑々c :计算c = L----，其中，DirAverGray [η]为兎 η 条
w=014 naA veruray
方向线的平均灰度。
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d :如果c < 3，则认为是背景点，否则为前景点，也即指纹有效区域内的点，通过该方法，遍历待处理指纹图像中每个像素点，能够得到指纹图像的有效区域。其中，还可对确定的有效区域进行修正，具体地，以图像中每个像素点为中心取小窗口，如果这个小窗口中的前景点的个数大于70%，则认为这个像素点是确认有效的。判断方法二 当最大灰度和Max与所述最小灰度和Min的差大于或等于最大灰度和Max的十分之一时，该像素点(X, y)不是背景点，也即Max_Min〈Max/10时,确定像素点(x，y)为背景点，其中，在上述第(2)步确定像素点(x，y)对应的方向的步骤中，已经介绍了最大灰度和Max与最小灰度和Min的方法,该处不再赘述。通过上述的任意一种方法确定所有像素点的方向，便可得到指纹的方向场图，如图7 (b)所示，对指纹图像原图，也即图7 (a)进行处理后，图7 (b)清晰地显示出指纹图像的方向分布情况，如图8 (b)所示，对指纹图像原图，也即图8 (a)进行处理后，图8 (b)清晰地显示出指纹图像的方向分布情况。步骤S104 :计算像素点(X，y)对应的纹线频率和纹线距离。在计算像素点对应的纹线频率和纹线距离时，可以采用Lin Hong等提出的纹线频率估计法求纹线频率和纹线距离，具体过程如下如图3所示，对像素点(x，y)为中心的块，定义一个大小为IXW的方向窗，选取新坐标系Y轴的方向为平行于所取块的纹线方向。通过下式(104-1)、(104-2)和(104-3)计算出X[O]到X[1-1]的值，其中I=2W，从而可以求出2W个X，在没有特征点后孤点的情况下，这个X序列形成的是一个离散正弦波的形式，求两个波峰值之间的距离T (X，y)，也即得到纹线距离，在得到纹线距离后，通过式(104-4)计算出纹线频率f (x, y)
权利要求
1.一种指纹图像的处理方法，其特征在于，包括确定待处理指纹图像中像素点(x，y)的方向，其中，所述像素点(x，y)为所述待处理的指纹图像中任意一个像素点；计算所述像素点(X，y)对应的纹线频率和纹线距离；根据所述纹线距离确定Gabor滤波器的滤波窗口的边长；根据所述纹线频率和所述方向计算所述像素点(X，y)对应的滤波器系数和；通过所述Gabor滤波器对所述像素点(X，y)的灰度进行增强，得到所述像素点(x，y)增强后的灰度；计算所述Gabor滤波器的滤波窗口内像素点的平均灰度；计算所述像素点(X，y)对应的二值化阈值，其中，所述二值化阈值为所述平均灰度与所述滤波器系数和的乘积；判断所述增强后的灰度值减去所述二值化阈值得到的差是否大于或等于O ;当所述差大于或等于O时，将所述像素点(x，y) 二值化为I ;以及当所述差小于O时，将所述像素点(X，y) 二值化为O。
2.根据权利要求I所述的指纹图像的处理方法，其特征在于，根据所述纹线距离确定Gabor滤波器的滤波窗口的边长包括当所述纹线距离的二分之一为偶数时，确定所述滤波窗口的边长等于所述纹线距离的二分之一加I ;以及当所述纹线距离的二分之一为奇数时，确定所述滤波窗口的边长等于所述纹线距离的二分之一。
3.根据权利要求I或2所述的指纹图像的处理方法，其特征在于，计算像素点(x，y)对应的纹线频率包括计算所述像素点(X，y)对应的估计纹线频率；获取预设的对应关系，其中，所述对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；根据所述对应关系和所述待处理指纹图像的分辨率确定所述待处理指纹图像对应的纹线频率范围；判断所述估计纹线频率是否在确定的纹线频率范围内；当所述估计纹线频率在所述确定的纹线频率范围内时，所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述像素点(X，y)对应的估计纹线频率；以及当所述估计纹线频率不在所述确定的纹线频率范围内时，所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述像素点(X，y)的相邻像素点对应的估计纹线频率，或者当所述估计纹线频率大于所述确定的纹线频率范围内的最大纹线频率时，所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述最大纹线频率，当所述估计纹线频率小于所述确定的纹线频率范围内的最小纹线频率时，所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述最小纹线频率。
4.根据权利要求I或2所述的指纹图像的处理方法，其特征在于，计算像素点(x，y)对应的纹线频率包括获取预设的对应关系，其中，所述对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；根据所述对应关系和所述待处理指纹图像的分辨率确定所述待处理指纹图像对应的纹线频率范围；以及计算确定的纹线频率范围内所有纹线频率的平均值，以得到所述像素点(X，y)对应的纹线频率。
5.根据权利要求I或2所述的指纹图像的处理方法，其特征在于，确定像素点(x，y)的方向包括按照八方向提取原则，在所述像素点(x，y)对应的掩模窗口内，提取所述像素点的八条方向线，其中，所述八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；计算每条方向线对应的灰度和，得到所述八条方向线对应的八个灰度和，其中，所述偶数方向线对应的灰度和为所述偶数方向线上的像素点的灰度的和，所述奇数方向线对应的灰度和为第一灰度子和与第二灰度子和的和，其中，所述第一灰度子和为所述奇数方向线上的像素点的灰度的和，所述第二灰度子和为所述奇数方向线穿过的像素点的灰度和的二分之一；在所述八个灰度和中确定最大灰度和Max与最小灰度和Min ；计算所述八个灰度和的和，得到所述八条方向线的灰度总和Total ；当(nWndWide*g(x, y)+Min+Max)*8>3*Total时,所述像素点(x, y)的方向为所述最大灰度和Max对应的方向线的方向，其中，nWndWide为所述掩模窗口的边长；以及当(nWndWide*g(x, y)+Min+Max)*8 ^ 3*Total时,所述像素点(x, y)的方向为所述最小灰度和Min对应的方向线的方向。
6.根据权利要求I或2所述的指纹图像的处理方法，其特征在于，在确定像素点(x，y)的方向之前，所述方法还包括判断所述像素点(X，y)是否为背景点，其中，当所述像素点(X，y)不是所述背景点时，确定所述像素点(X，y)的方向。
7.根据权利要求6所述的指纹图像的处理方法，其特征在于，判断所述像素点(x，y)是否为背景点包括按照八方向提取原则，在所述像素点(x，y)对应的掩模窗口内，提取所述像素点的八条方向线，其中，所述八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；计算每条方向线对应的像素点的平均灰度，其中，所述偶数方向线对应的像点由所述偶数方向线上的像素点组成，所述奇数方向线对应的像素点由所述奇数方向线上的像素点和所述奇数方向线穿过的像素点组成；计算所述掩模窗口内像素点的平均灰度；计鼾=Σ (以—)2 ,其中，DirAverGray [η]为第η条方向线h--qrrftCiA vsf \jj cty的平均灰度，WndAverGray为所述掩模窗口内像素点的平均灰度；以及当c大于3时，所述像素点(X，y)不是所述背景点。
8.根据权利要求6所述的指纹图像的处理方法，判断所述像素点(X，y)是否为背景点包括按照八方向提取原则，在所述像素点(x，y)对应的掩模窗口内，提取所述像素点的八条方向线，其中，所述八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线；计算每条方向线对应的灰度和，得到所述八条方向线对应的八个灰度和，其中，所述偶数方向线对应的灰度和为所述偶数方向线上的像素点的灰度的和，所述奇数方向线对应的灰度和为第一灰度子和与第二灰度子和的和，其中，所述第一灰度子和为所述奇数方向线上的像素点的灰度的和，所述第二灰度子和为所述奇数方向线穿过的像素点的灰度和的二分之一;在所述八个灰度和中确定最大灰度和与最小灰度和；以及当所述最大灰度和与所述最小灰度和的差大于或等于所述最大灰度和的十分之一时，所述像素点(X，y)不是所述背景点。
9.一种指纹图像的处理装置，其特征在于，包括第一确定模块，用于确定待处理指纹图像中像素点(X，y)的方向，其中，所述像素点(X，y)为待处理的指纹图像中任意一个像素点；第一计算模块，用于计算所述像素点U，y)对应的纹线频率和纹线距离；第二确定模块，用于根据所述纹线距离确定Gabor滤波器的滤波窗口的边长；第二计算模块，用于根据所述纹线频率和所述方向计算所述像素点U，y)对应的滤波器系数和；增强模块，用于通过所述Gabor滤波器对所述像素点(X，y)的灰度进行增强，得到所述像素点(x，y)增强后的灰度；第三计算模块，用于计算所述Gabor滤波器的滤波窗口内像素点的平均灰度；第四计算模块，用于计算所述像素点U，y)对应的二值化阈值，其中，所述二值化阈值为所述平均灰度与所述滤波器系数和的乘积；第一判断模块，用于判断所述增强后的灰度值减去所述二值化阈值得到的差是否大于或等于O;以及二值化模块，用于当所述差大于或等于O时，将所述像素点(x，y)的二值化为1，当所述差小于O时,将所述像素点(X, y)的二值化为O。
10.根据权利要求9所述的指纹图像的处理装置，其特征在于，所述第二确定模块包括第一确定子模块，用于当所述纹线距离的二分之一为偶数时，确定所述滤波窗口的边长等于所述纹线距离的二分之一加I ;以及第二确定子模块，用于当所述纹线距离的二分之一为奇数时，确定所述滤波窗口的边长等于所述纹线距离的二分之一。
11.根据权利要求9或10所述的指纹图像的处理装置，其特征在于，所述第一计算模块包括第一计算子模块，用于计算所述像素点U，y)对应的估计纹线频率；第一获取子模块，用于获取预设的对应关系，其中，所述对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；第三确定子模块，用于根据所述对应关系和所述待处理指纹图像的分辨率确定所述待处理指纹图像对应的纹线频率范围；第一判断子模块，用于判断所述估计纹线频率是否在确定的纹线频率范围内；第四确定子模块，用于当所述估计纹线频率在所述确定的纹线频率范围内时，确定所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述像素点(X，y)对应的估计纹线频率；以及第五确定子模块，用于当所述估计纹线频率不在所述确定的纹线频率范围内时，所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述像素点(X，y)的相邻像素点对应的估计纹线频率，或者当所述估计纹线频率大于所述确定的纹线频率范围内的最大纹线频率时，所述像素点U，y)对应的纹线频率等于所述最大纹线频率，当所述估计纹线频率小于所述确定的纹线频率范围内的最小纹线频率时，所述像素点(X，y)对应的纹线频率等于所述最小纹线频率。
12.根据权利要求9或10所述的指纹图像的处理装置，其特征在于，所述第一计算模块包括第二获取子模块，用于获取预设的对应关系，其中，所述对应关系为分辨率与纹线频率范围的对应关系；第六确定子模块，用于根据所述对应关系和所述待处理指纹图像的分辨率确定所述待处理指纹图像对应的纹线频率范围；以及第二计算子模块，用于计算确定的纹线频率范围内所有纹线频率的平均值，以得到所述像素点(X，y)对应的纹线频率。
13.根据权利要求9或10所述的指纹图像的处理装置，其特征在于，所述第一确定模块包括提取子模块，用于按照八方向提取原则，在所述像素点(X，y)对应的掩模窗口内，提取所述像素点的八条方向线，其中，所述八条方向线包括四条偶数方向线和四条奇数方向线.第三计算子模块，用于计算每条方向线对应的灰度和，得到所述八条方向线对应的八个灰度和，其中，所述偶数方向线对应的灰度和为所述偶数方向线上的像素点的灰度的和，所述奇数方向线对应的灰度和为第一灰度子和与第二灰度子和的和，其中，所述第一灰度子和为所述奇数方向线上的像素点的灰度的和，所述第二灰度子和为所述奇数方向线穿过的像素点的灰度和的二分之一；第七确定子模块，用于在所述八个灰度和中确定最大灰度和Max与最小灰度和Min ；第四计算子模块，用于计算所述八个灰度和的和，得到所述八条方向线的灰度总和Total ;以及第八确定子模块，用于在(nWndWide*g(x, y)+Min+Max)*8>3*Total时，确定所述像素点(x，y)的方向为所述最大灰度和Max对应的方向线的方向，在(nWndWide*g(x, y)+Min+Max) *8 ( 3*Total时,确定所述像素点(x，y)的方向为所述最小灰度和Min对应的方向线的方向，其中，nWndWide为所述掩模窗口的边长。
全文摘要
本发明提供了一种指纹图像的处理方法和处理装置。该指纹图像的处理方法包括确定像素点方向和通过Gabor滤波器对像素点灰度进行增强；计算Gabor滤波器的滤波窗口内像素点的平均灰度，并将该平均灰度与滤波器系数和的乘积作为该像素点对应的二值化阈值进行二值化；判断增强后的灰度值减去二值化阈值得到的差是否大于或等于0，当得到的差大于或等于0时，该像素点的二值化结果为1，当得到的差小于0时，该像素点的二值化结果为0。通过本发明，使得该处理方法在Gabor滤波增强过程中直接完成二值化处理，省去了增强与二值化处理之间的临时图像存储，减少处理过程、节省空间，减小资源消耗。
文档编号G06K9/00GK102930241SQ20121027615
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者单成坤, 杨春林, 牛纪祥, 周军 申请人:北京天诚盛业科技有限公司