[发明专利]非接触式指纹增强方法及曲率驱动的自适应滤波器

权利要求书

1.非接触式指纹增强方法，其特征在于：该方法首先对所采集到的指纹图像信号进行预处理；再提取预处理后的指纹图像中的方向和频率；计算指纹图像的方向一致性，再根据方向、频率和方向一致性在频率域构建相应的巴特沃斯陷波带阻滤波器H_NR(u,v)和巴特沃斯陷波带通滤波器H_NP(u,v)分别对指纹低曲率区域和指纹高曲率区域进行滤波，对滤波后的指纹图像进行逆傅里叶变换重构整幅图像；所述提取预处理后的指纹图像中的方向和频率具体通过以下步骤提取：

A：对指纹图像加余弦窗口，然后对指纹图像进行离散傅里叶变化；

B：对步骤A中经离散傅里叶变化后的指纹图像进行根滤波处理；

C：利用式(3)～式(6)求取滤波后的指纹图像的方向；利用式(7)～式(8)求滤波后的指纹图像的频率；

式(4)和式(5)中的M_i和M_l通过式(6)求取：

M＝∑|F(θ,r)| (6)

式(6)中F(θ,r)为指纹图像经傅里叶谱的极坐标，r为模值，其满足l≤r≤l+1，其中l取值范围为1～15；

所述指纹图像的频率通过以下方式求取：

以频谱图像的中点为原点，半径为l对频谱图像进行等份分割，利用式(7)求取每一个同心圆所包含的频谱能量；

E_l＝∑|F(θ,r)|l＜＝r＜l+1 (7)

其中l表示同心圆的半径；l的取值为1～15；求得各个同心圆包含的频谱能量后，利用式(8)来确定频谱峰值与原点的距离L；

指纹图像的频率为L的倒数。

2.如权利要求1所述的非接触式指纹增强方法，其特征在于：所述指纹图像信号进行预处理是对采集的指纹图像进行直方图均衡化和归一化预处理，具体步骤为：

A：将采集的指纹图像分成相互重叠的w×w的指纹块B(i,j)；

B：利用以下之一关系式对各指纹块B(i,j)进行归一化处理，获得归一化后的指纹块图像g(x,y)；

或

式(1)、式(2)中f(x,y)为指纹块B(i,j)某点处像素值，M₀和V₀分别为预先设定的灰度均值和方差；M和V分别为原指纹图像的均值和方差。

3.如权利要求1或2所述的非接触式指纹增强方法，其特征在于：所述方向一致性利用以下关系式求取：

式中：i、j为指纹图像中的某点的坐标，θ(u,v)为脊线频谱分布区域的中心点的角度,u、v为脊线频谱分布区域的中心坐标，w为指纹图像的窗口大小。

4.如权利要求1或2所述的非接触式指纹增强方法，其特征在于：所述巴特沃斯陷波带阻滤波器H_NR(u,v)由两个高通滤波器H_k和H_-k构成，H_NR(u,v)满足以下关系：

其中：D_0k和D_0-k为常数，取1.5，n₁和n₂分别为高通滤波器H_k和H_-k的阶数，取2～5；D_k(u,v)和D_-k(u,v)分别通过以下关系式求取：

式(10)、式(11)中u、v为脊线频谱分布区域的中心坐标，u_k、v_k、u_-k和v_-k分别为两高通滤波器的中心频率坐标，为坐标系的原点；

所述巴特沃斯陷波带通滤波器H_NP(u,v)表达式为(13)；

H_NP(u,v)＝1-H_NR(u,v) (13)。

5.如权利要求1或2所述的非接触式指纹增强方法，其特征在于：所述巴特沃斯陷波带通滤波器H_NP(u,v)为高斯带通滤波器。