指纹增强程序Hong_enhancement

妖狐艹你老母 2021-11-02 04:08 239阅读 0赞

LinJM @HQU

本算法是基于Lin Hong et al 的论文“Fingerprint ImageEnhancement: Algorithm and Performance Evaluation”编写而成。其中一个重要的假设就是：**沿脊线垂直方向的灰度变化呈正弦波形**。

程序的流程如下所示：

![SouthEast][]

### 0 Notation ###

![SouthEast 1][]

**O 是方向场F 是频率场 R 是区域标记**

### 1 Normalization  ###

将原始图像的灰度值的均值和方差调整到所期望的均值和方差，减少沿脊和谷方向上的灰度级的变化。

![SouthEast 2][]

img=imread('25_2.tif');
    img=double(img);
    figure,imshow(img./255)
    [ht,wt] =   size(img);
    m       =   mean(img(:));
    v       =   var(img(:));
    gmidx   =   find(img > m); 
    lmidx   =   find(img <=m); m0=100;v0=100;
    nimg(gmidx) = m0 + sqrt((v0*(img(gmidx)-m).^2)/v);
    nimg(lmidx) = m0 - sqrt((v0*(img(lmidx)-m).^2)/v);
    nimg        = reshape(nimg,[ht,wt]); 
    figure,imshow(nimg./255)

![SouthEast 3][]

### 2 Orientation Image ###

方向场反映了指纹图像上纹线的方向，其准确性直接影响图像增强的效果。

（1）：将图像划分为不重叠的子块（16×16）

（2）：利用Sobel算子计算每个子块的像素点的梯度值。

（3）：利用以下公式计算中心点在（i，j）的子块的脊线的方向值

![SouthEast 4][]

其中是以像素θ(i,j)为中心的子块的局部脊线方向。由于指纹脊线方向变化缓慢，并在一个小范围内具有相对稳定的变化趋势。因此可采用高斯低通滤波器进行平滑处理。

dbg_show_orientation=1;
    img=imread('6_2.tif');
    img=double(img);
    % figure,imshow(img./255)
    hy  = fspecial('sobel');
    hx  = hy';
    gx = imfilter(img,hx,'same','symmetric');
    gy = imfilter(img,hy,'same','symmetric');
    g   = gx+i*gy;  
    gblk=blkproc(g.^2,[10 10],inline('sum(sum(x))'));
    oimg    = 0.5*angle(gblk)+pi/2;
    [blkht,blkwt]   =   size(oimg)
    %smoothen_orientation_field
    g =   cos(2*oimg)+i*sin(2*oimg);
    g =   imfilter(g,fspecial('gaussian',5));
    oimg=   0.5*angle(g);
    if(dbg_show_orientation) 
    quiver(cos(oimg),sin(oimg)); 
    axis ij;axis image; 
    axis([0 blkwt 0 blkht]); 
    title('Orientation Image'); pause; 
    end;

![SouthEast 5][]

### 3 Ridge Frequency Image ###

在指纹图像的局部非奇异区域里，沿着垂直于脊线的方向看，指纹脊线和谷线像素点灰度值大致形成一个二维的正弦波，定义纹线频率为相邻的两个波峰或波谷之间的像素点数的倒数。

（1）：将图像划分为不重叠的子块（16×16）

（2）：以图像子块中心点(i,j)为中心，子块脊线方向为短轴，作一个尺寸为的长方形窗口，如图所示：在窗口中按如下公式计算幅值X\[K\]

![SouthEast 6][]

![SouthEast 7][]

![SouthEast 8][]

![SouthEast 9][]

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[SouthEast 2]: /images/20211102/fe4b54bcf14b43e0af3ca83a533d2d6b.png
[SouthEast 3]: /images/20211102/0f79e556fbcb42dea894a07deaf722e1.png
[SouthEast 4]: /images/20211102/2bf952a1f3264ebb8b2225e1512a4d8b.png
[SouthEast 5]: /images/20211102/188796b80e894fd4b09d1b677cd6efbb.png
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[SouthEast 7]: /images/20211102/b86058162e1247d7b6c4f5e018e7cb92.png
[SouthEast 8]: /images/20211102/f404a57564c34dd4a59035fd76553891.png
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