專利名稱：指紋圖像二值化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指紋圖像預(yù)處理方法，特別是涉及一種指紋圖像二值化處理方法。 隨著社會的進步，身份識別的安全性日益得到人們的重視。傳統(tǒng)的身份識別往往 采用證件、密碼等方式。然而，證件可能會丟失或被復(fù)制；而密碼又容易被忘掉或產(chǎn)生混淆。 尤其是隨著網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，越來越多的密碼設(shè)置困擾著人們開機密碼、郵箱密碼、銀行
密碼，又為密碼管理帶來了困擾。為此，以生物特征(例如，指紋、人臉、虹膜等)為辨別依 據(jù)的身份識別技術(shù)日益獲得人們的重視。其中，指紋識別的識別率高，且應(yīng)用最為普及，被 公認為"物證之首"。 在利用指紋進行識別的過程中，指紋采集設(shè)備所采集的圖像是一幅含有較多噪聲 的灰度圖，必須經(jīng)過預(yù)處理，去除大量的噪聲，得到一幅紋線清晰的點線圖，才能進行指紋 特征的提取和匹配。而二值化是圖像預(yù)處理過程中非常重要的一步，通過對圖像進行二值 化處理，一方面對圖像信息進行了壓縮，保留了紋線的主要信息，節(jié)約了存儲空間，便于計 算機存儲和處理；另一方面還可以去除大量的粘連，為指紋特征的提取和匹配作準備。
所謂灰度圖像的二值化就是通過設(shè)定閾值，把圖像變?yōu)閮H用兩個灰度值分別表示 圖像的前景和背景顏色的二值圖像。 例如，假設(shè)一幅灰度圖像的像素值為f (i， j) e (ri， r2，……，rj，設(shè)有一閾值為 T = rk， 1《k《m，則 現(xiàn)有的指紋圖像二值化處理方法，在進行以上處理之前，首先對圖像進行方向濾 波。而方向濾波就是在局部小區(qū)域內(nèi)沿著該區(qū)域的紋線方向?qū)χ讣y圖像濾波，然而由于干 擾的存在和指紋中心區(qū)域的方向變化較快，使得某些區(qū)域的方向無法正確求出，尤其是對 于紋線變化劇烈的區(qū)域，往往會出現(xiàn)非常明顯的過拼接現(xiàn)象，如圖1所示，其中左邊為原指 紋圖像示意圖，右邊為經(jīng)過二值化處理的圖像示意圖。這樣，就無法提取出正確的指紋特 征。 本發(fā)明的目的在于提供一種指紋圖像二值化處理方法，以解決現(xiàn)有指紋圖像二值 化處理過程中的過拼接問題。 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種指紋圖像二值化處理方法，其包括求取指 紋圖像的方向圖；建立一包括多個矩陣的巻積模板；把指紋圖像分割為多個子塊；根據(jù)所 述方向圖，從巻積模板中選擇矩陣來逐一巻積所述多個子塊，使得指紋圖像灰度兩極分化；
背景技術(shù)：
密碼、論壇密碼
對于這些，如果設(shè)置相同的密碼，會增加安全隱患；如果設(shè)置不同的
發(fā)明內(nèi)容利用一閾值對所述兩極分化的指紋圖像進行二值化處理。 進一步的，所述巻積模板包括第一矩陣S1、第二矩陣S2以及第-
陣、第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣，其中
-矩陣si的轉(zhuǎn)置矩Sl =
S2 =
3a5a3afl
0000000
0000000
一2a一6a一10a一14a一10a一6a一2
0000000
0000000
5a
_2a007a009a —
0一6a005a00
00一10a003a0
0000fl
03a00-脂00
005a00—6a0
9a0000— 進一步的，根據(jù)所述方向圖，從巻積模板中選擇矩陣的方法為當方向圖中的方向 角小于30°或大于150°時，選擇第一矩陣S1進行巻積；當方向圖中的方向角大于60。且 小于120°時，選擇第一矩陣S1的轉(zhuǎn)置矩陣進行巻積；當方向圖中的方向角大于30。且小 于60°時，選擇第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣進行巻積；當方向圖中的方向角大于120。且小 于150°時，選擇第二矩陣S2進行巻積。 以上指紋圖像二值化處理方法在利用閾值進行二值化處理之前，首先定義巻積模 板，并分塊利用巻積模板對指紋圖像進行巻積，使得圖像灰度值明顯兩極分化，這樣，只需 設(shè)定一閾值便可以把圖像像素分為0和1兩個值，由以上方法得到的二值化圖像，紋線清 晰，邊界平滑，與原圖像一致。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)下指紋圖像二值化處理的效果圖； 圖2為本發(fā)明一實施例所提供的指紋圖像二值化處理方法的流程示意圖；
圖3為指紋圖像方向圖的方向角劃分示意圖； 圖4為本發(fā)明一實施例所提供的指紋圖像二值化處理方法的效果圖。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉示例性實施例，并配合附 圖，作詳細說明如下。 指紋識別主要包括預(yù)處理和指紋特征的提取。之所以要包括預(yù)處理的過程是因 為通過指紋采集器采集指紋時，由于采集指紋圖像時圖像質(zhì)量不高或者在按取指紋過程
4中因用力不均造成指紋畸變等，常常會造成指紋圖像分割的不準確，因此首先要對采集到 的指紋圖像進行預(yù)處理，包括對指紋圖像的增強、二值化和細化等。預(yù)處理完成后即可進行 特征提取，特征點的提取直接關(guān)系到識別率的高低。本發(fā)明充分考慮到現(xiàn)有技術(shù)對于指紋 圖像二值化處理的不足，經(jīng)過研究與實驗，對指紋識別過程中的二值化處理方法提出新的 手段，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的過拼接等問題，提高二值化處理質(zhì)量，以利于后續(xù)特征點的 提取。 具體，請參考圖2，其為本發(fā)明一實施例所提供的指紋圖像二值化處理方法的流程
示意圖，如圖所示，該方法包括如下步驟 S100 :求取指紋圖像的方向圖； S200 :建立一包括多個矩陣的巻積模板； S300 :把指紋圖像分割為多個子塊； S400 :根據(jù)所述方向圖，從巻積模板中選擇矩陣來逐一巻積所述多個子塊，使得指 紋圖像灰度兩極分化； S500 :利用一閾值對所述兩極分化的指紋圖像進行二值化處理。 其中步驟S100，即方向圖的求取過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，在此不再
詳加敘述。而重點介紹后續(xù)步驟S200至S400。當然，在圖像灰度兩極分化后，對圖像的二
值化處理過程將變得更加簡單，且利用閾值二值化指紋圖像的技術(shù)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所
熟知的技術(shù)，故也不再詳加敘述。 首先，詳細描述步驟S200中巻積模板的建立巻積模板中的一些矩陣可以通過巻 積模板中的其他矩陣旋轉(zhuǎn)得到，這意味著把相同的模板應(yīng)用于不同的方向，使得計算處理 過程更為簡單，有利于處理效率的提高。較佳的，巻積模板包括第一矩陣S1、第二矩陣S2以 及第一矩陣Sl的轉(zhuǎn)置矩陣、第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣，其中， Sl =
<formula>formula see original document page 5</formula>
當這兩個矩陣選取好后，便可以建立巻積模板，對指紋圖像進行巻積。巻積是以方 向圖為依據(jù)，并把原圖分割為若干子塊，逐一處理的。例如，原始圖像的大小為280*280像 素為例可以將其劃分為8*8 ;大小的塊，即35*35塊；也可以將其劃分為4*4大小的塊，即70*70塊；當然也可以劃分為14*14大小的塊，即20*20塊。在此本發(fā)明不以此為限，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進行劃分。 由于方向角的范圍為0度到180度，故可以將方向圖中的方向角分為四種，如圖3 所示，當方向圖中的方向角a 1小于30°或大于150°時，選擇第一矩陣S1進行巻積；當方 向圖中的方向角a2在6(T和120°之間時，選擇第一矩陣Sl的轉(zhuǎn)置矩陣進行巻積；當方 向圖中的方向角a3在3(T和60°之間時，選擇第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣進行巻積；當方 向圖中的方向角a4處于120。和150°之間時，選擇第二矩陣S2進行巻積。其中邊界角 度，可以選擇其臨近角度所選取的任意矩陣進行巻積。例如30°可以選擇第一矩陣S1，也 可以選擇第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣進行巻積。 經(jīng)過以上處理以后，圖像的灰度值已經(jīng)明顯兩極分化，只需設(shè)定一閾值便可以把 圖像像素分為O和l兩個值，得到二值化的圖像。如圖4所示，其中(a)為原圖像，(b)為 二值化后的圖像?？梢钥闯觯梢陨戏椒ǖ玫降亩祷瘓D像，紋線清晰，邊界平滑，與原圖像一致。 以上僅為舉例，并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求書所涵 蓋的范圍為準。
權(quán)利要求
一種指紋圖像二值化處理方法，其特征是，包括求取指紋圖像的方向圖；建立一包括多個矩陣的卷積模板；把指紋圖像分割為多個子塊；根據(jù)所述方向圖，從卷積模板中選擇矩陣來逐一卷積所述多個子塊，使得指紋圖像灰度兩極分化；利用一閾值對所述兩極分化的指紋圖像進行二值化處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指紋圖像二值化處理方法，其特征是，所述巻積模板包括第 一矩陣Sl、第二矩陣S2以及第一矩陣Sl的轉(zhuǎn)置矩陣、第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣，其中<formula>formula see original document page 2</formula>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指紋圖像二值化處理方法，其特征是，根據(jù)所述方向圖，從巻積模板中選擇矩陣的方法為當方向圖中的方向角小于30。或大于150°時，選擇第一矩陣S1進行巻積； 當方向圖中的方向角大于60。且小于12(T時，選擇第一矩陣S1的轉(zhuǎn)置矩陣進行巻積；當方向圖中的方向角大于30。且小于60°時，選擇第二矩陣S2的右翻轉(zhuǎn)矩陣進行巻積；當方向圖中的方向角大于120°且小于150°時，選擇第二矩陣S2進行巻積。
全文摘要
本發(fā)明揭示了指紋圖像二值化處理方法，包括求取指紋圖像的方向圖；建立一包括多個矩陣的卷積模板；把指紋圖像分割為多個子塊；根據(jù)所述方向圖，從卷積模板中選擇矩陣來逐一卷積所述多個子塊，使得指紋圖像灰度兩極分化；利用一閾值對所述兩極分化的指紋圖像進行二值化處理。如此，得到的二值化圖像紋線清晰，邊界平滑，與原圖像一致。
文檔編號G06K9/38GK101782966SQ20101011021
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者劉君, 陳曉峰 申請人:上海點佰趣信息科技有限公司