专利名称：基于有限元生长的指纹图像修复方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理过程控制方法，具体来说是一种指纹图像的修复方法。
背景技术：
随着计算机技术和图像处理技术的发展，自动指纹识别的应用越来越广泛，在司法、网络、电子商务和考勤等方面的应用尤为突出。
由于年龄、职业和伤疤等多方面因素的影响，指纹图像传感器采集到的指纹图像的质量是参差不齐的，低质量指纹会给自动指纹识别系统的正常运行带来很大的困难，会降低系统的性能。因此，指纹图像修复算法对于提高自动指纹识别系统的性能具有重要意义。
经过对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN 1421815A，
公开日2003年6月4日，发明创造的名称为"基于知识的指纹图像增强方法"，该申请案公开了一种基于知识的指纹图像增强方法。
发明内容
本发明提供了一种根据指纹图像线条的自相似性，通过脊线复制对指纹图像进行修复的方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是 一种指纹图像的修复方法，根据有限元生长规则对指纹图像进行修复，提高图像质量。可包括如下步骤
1) 对指纹二值图像进行脊线细化，获得脊线细化图像，提取脊线端点；
2) 根据有限元生长规则进行脊线有限元生长，修复二值图像；
3) 对指纹二值图像进行谷线细化，获得谷线细化图像，提取谷线端点；
4) 根据有限元生长规则进行谷线有限元生长，修复二值图像。
5) 检测修复结果是否满足修复终止条件，如果不满足，返回步骤l)继续修复图像；如果满足，修复结束，输出修复后的指纹图像。
所述有限元生长规则包括
细化图中，端点与其两侧线条的距离分别为《、《，如果《大于某一阈值7;并且4小于另一阈值^，或者《大于7;并且《小于t;，以此端点为起点进行有限元生长；
所述有限元生长规则还包括-
细化图中，端点与其两侧线条的距离分别为4、 "2，如果4和《与某一阚值石的差的绝
对值都不超过另一阈值i;，以此端点为起点进行有限元生长。
所述有限元生长是指在二值图像中，以端点为起点，沿其方向将端点所在线条延长一个
有限元，如果进行的是脊线有限元生长，则将被有限元覆盖的谷线点转变为脊线点；如果进 行的是谷线有限元生长，则将被有限元覆盖的脊线点转变为谷线点。
所述有限元是一个类矩形区域，其长和宽都不大于某一阈值。
所述阈值是指端点所在图像区域的指纹脊线周期的一半。
本发明的有益效果是运算量小，实现简单，能够快速有效地完成指纹图像的修复，适 用于现有的各种指纹图像处理系统模块。
图1为本发明的工作流程图
图2为有限元生长规则1
图3为有限元生长规则2
图4为待修复的高质量指纹二值图像
图5为待修复的低质量指纹二值图像
图6为根据本发明修复方法实施例1所得到的修复结果
图7为根据本发明修复方法实施例2所得到的修复结果
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
指纹图像中最主要的缺陷就是线条断裂和线条粘连。由于指纹图像中的脊线线条和谷线 线条是对称的，脊线发生粘连在谷线上表现为谷线断裂，谷线发生粘连在脊线上表现为脊线 断裂，因此在脊线和谷线上分别根据有限元生长规则修复线条断裂即可修复指纹图像中的线 条断裂和粘连。根据线条断裂位置的不同，需要根据两种有限元生长规则进行有限元生长修 复。
设端点所在指纹区域的脊线局期为丄，有限元生长规则1如图2所示，细化图像中，端
4点A距离其两侧线条的距离分别为J,和《，如果^f丄并且^^，或者^,￡并且
《S丄丄，则由此端点出发，沿端点方向将线条延长一个有限元，如图中灰色区域所示。如果2
进行的是脊线有限元生长，则将被有限元覆盖的谷线点转变为脊线点；如果进行的是谷线有限元生长，则将被有限元覆盖的脊线点转变为谷线点。
有限元生长规则2如图3所示，细化图像中，端点A距离其两侧线条的距离分别为《和J2 ，
如果|《-1^3并且|^-丄>3，则由此端点出发，沿端点方向将线条延长一个有限元，如图
中灰色区域所示。如果进行的是脊线有限元生长，则将被有限元覆盖的谷线点转变为脊线点；如果进行的是谷线有限元生长，则将被有限元覆盖的脊线点转变为谷线点。
所述对脊线或谷线进行细化以及提取端点等处理步骤，可以采用中国专利公开号CN1421815A，
公开日2003年6月4日，发明创造的名称为"基于知识的指纹图像增强方法"，该申请案所公开的方法或者其他相关文献所公开的方法。
以下结合如图1、 2、 3中，具体描述实施例中对图像4所示高质量指纹二值图像和图5所示低质量指纹二值图像的修复过程。
实施例1
修复图像4
步骤1.收到指纹二值图像后，将指纹脊线细化为单像素宽，提取脊线上的端点，检测各个端点与其相邻线条的距离，如果符合图2或图3所示情形，即以该端点为起点进行脊线
有限元生长；
步骤2.以步骤1所得的二值图像为基础，将指纹谷线细化为单像素宽，提取谷线上的端点，检测各个端点与其相邻线条的距离，如果符合图2或图3所示情形，即以该端点为起点进行谷线有限元生长； '
步骤3.如果步骤1或步骤2中检测到符合有限元生长规则的端点并进行有限元生长，返回步骤1，再次对指纹图像进行有限元生长修复，直到图像中没有符合有限元生长规则的端点。
最后输出如图6的图像。
实施例2
修复图像5
步骤1.收到指纹二值图像后，将指纹脊线细化为单像素宽，提取脊线上的端点，检测各个端点与其相邻线条的距离，如果符合图2或图3所示情形，即以该端点为起点进行脊线有限元生长；
步骤2.以步骤1所得的二值图像为基础，将指纹谷线细化为单像素宽，提取谷线上的 端点，检测各个端点与其相邻线条的距离，如果符合图2或图3所示情形，即以该端点为起 点进行谷线有限元生长；
步骤3.如果歩骤1或步骤2中检测到符合有限元生长规则的端点并进行有限元生长， 返回步骤1，再次对指纹图像进行有限元生长修复，直到图像中没有符合有限元生长规则的
端点°
最后输出如图7的图像。
以上对本发明所提供的基于有限元生长的指纹图像修复方法进行了详细介绍，文中应用 了具体的实施例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，以上实施例的说明用于帮助理解本 发明的方法及思想。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种指纹图像的修复方法，其特征在于获得指纹二值图像后，根据有限元生长规则对指纹图像进行修复，包括如下步骤1)对指纹二值图像进行脊线细化，获得脊线细化图像，提取脊线端点；2)根据有限元生长规则进行脊线有限元生长，修复二值图像；3)对指纹二值图像进行谷线细化，获得谷线细化图像，提取谷线端点；4)根据有限元生长规则进行谷线有限元生长，修复二值图像。5)检测修复结果是否满足修复终止条件，如果不满足，返回步骤1)继续修复图像；如果满足，修复结束，输出修复后的指纹图像。
2. 根据权利要求1所述的指纹图像的修复方法，其特征在于所述有限元生长规则包括细化图中，端点与其两侧线条的距离分别为《、^，如果《大于某一阈值7;并且《小于另一阈值《，或者《大于t;并且《小于《，以此端点为起点进行有限元生长；
3. 根据权利要求1所述的指纹图像的修复方法，其特征在于所述有限元生长规则还包括细化图中，端点与其两侧线条的距离分别为《、"2，如果《和《与某一阈值g的差的绝对值都不超过另一阈值7;，以此端点为起点进行有限元生长。
4. 根据权利要求1所述的指纹图像的修复方法，其特征在于所述有限元生长是指在二值图像中，以端点为起点，沿其方向将端点所在线条延长一个有限元，如果进行的是脊线有限元生长，则将被有限元覆盖的谷线点转变为脊线点；如果进行的是谷线有限元生长，则将 被有限元覆盖的脊线点转变为谷线点。
5. 根据权利要求4所述的指纹图像的修复方法，其特征在于所述有限元是一个类矩形 区域，其长和宽都不大于某一阈值。
6.根据权利要求5所述的指纹图像的修复方法，其特征在于所述阈值是指端点所在图 像区域的指纹脊线周期的一半。
全文摘要
本发明涉及一种图像处理过程控制方法，具体来说是一种指纹图像修复方法。与现有技术相比本发明的有益效果是对每一幅指纹二值图像，以线条端点为生长点，按照有限元生长规则进行有限元生长。脊线有限元生长和谷线有限元生长交替进行，能够有效地增强指纹图像，去除指纹图像中的缺陷。本发明运算量小，实现简单，能够快速有效地完成指纹图像的修复，适用于现有的各种指纹图像处理系统模块。
文档编号G06K9/36GK101625724SQ200910090028
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者史靳帅, 张有光, 朋 王 申请人:北京航空航天大学