【正文】 近鄰近點(diǎn)的灰度值了，所以平均濾波器有連接斷點(diǎn)的作用。其中系數(shù)滿足：。一個(gè)基本的濾波器由兩部分組成：平均濾波器和分離濾波器。這種算法難點(diǎn)在于需要計(jì)算圖像的頻率圖——將指紋圖像看成由脊和谷組成的周期圖像，在每一個(gè)局部領(lǐng)域內(nèi)都會(huì)有一個(gè)相對(duì)固定準(zhǔn)確的頻率。實(shí)現(xiàn)低通濾波：2）于是我們采用在計(jì)算方向圖時(shí)，采用塊重疊的方式。（）3．用下面公式計(jì)算塊的方向，這里用簡(jiǎn)單的梯度算子：=2．這種方向計(jì)算出的方向范圍是0～2，有利于求取指紋的走勢(shì)。d=1，2，方向圖分為兩種：一種是點(diǎn)方向圖，表示源指紋圖像中每一點(diǎn)脊線的方向：另一種是塊方向圖，表示源指紋圖像中每一塊脊線的大致方向。這種方法對(duì)于從不同渠道獲得的圖像均有不錯(cuò)的效果。它的目的是減少低質(zhì)量的圖像對(duì)分類識(shí)別結(jié)果的影響，預(yù)處理中一般包括圖像增強(qiáng)、濾波、二值化、細(xì)化等步驟。2　紋圖像處理及特征提取與實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)研究了其預(yù)處理過程，其中包括指紋圖像預(yù)濾波、方向圖計(jì)算、基于方向圖的指紋圖像濾波和指紋圖像二值化。RAM為內(nèi)存存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)。硬件平臺(tái)大致可以分為5個(gè)部分：成像系統(tǒng)（傳感器FPS200）、核心部分（AT89S51單片機(jī)）、RAM、EEPROM等器件。當(dāng)噪聲增大時(shí)，提取了許多虛假細(xì)節(jié)點(diǎn)，還有可能丟失細(xì)節(jié)點(diǎn)。目前指紋識(shí)別技術(shù)還有很多困難?？傮w特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征，包括：基本紋路圖案：環(huán)型(loop)，拱型(arch)，漩渦型(whorl)。現(xiàn)在(90年代后期)，低價(jià)位取像設(shè)備的引入及其飛速發(fā)展，可靠的比對(duì)算法的發(fā)現(xiàn)為個(gè)人身份識(shí)別應(yīng)用的增長(zhǎng)提供了舞臺(tái)。主要代表性的事件有：1896年阿根廷首次應(yīng)用，然后是1901年的蘇格蘭，20世紀(jì)初其他國(guó)家也相繼應(yīng)用到犯罪鑒別中。方法概述3指紋識(shí)別系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)　AT89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)20世紀(jì)60年代，由于計(jì)算機(jī)可以有效的處理圖形，人們開始著手研究利用計(jì)算機(jī)來處理指紋。相對(duì)于其他身份鑒定技術(shù)，指紋識(shí)別技術(shù)之所以優(yōu)于其他身份鑒定技術(shù)而被廣泛采用的原因：1．指紋是獨(dú)一無二的，兩人之間不存在著相同的指紋：2．指紋是相當(dāng)固定的，不會(huì)隨年齡、健康狀況的變化而改變；3．指紋樣本易于采集，難以偽造，便于開發(fā)，實(shí)用性強(qiáng)；4．每個(gè)人十指的指紋皆不相同，可以利用多個(gè)指紋構(gòu)成多重口令，提高系統(tǒng)的安全性；5．指紋識(shí)別中使用的模板并非最初的指紋圖像，而是由圖像提取的關(guān)鍵特征，使所需存儲(chǔ)的信息量減小，而且在實(shí)現(xiàn)異地確認(rèn)時(shí)，可以大大減少網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)，支持網(wǎng)絡(luò)功能。指紋圖像其實(shí)是比較復(fù)雜的，它有著許多不同于其他圖像的特征。其他的指紋圖案都基于這三種基本圖案。double whorl)占27. 9%，環(huán)型(包括right loop，例如：當(dāng)三維的指紋被指紋錄入設(shè)備掃描成二維的數(shù)字圖像時(shí)，會(huì)丟失一部分信息、手指劃破、割傷、弄臟、不同干濕程度以及不同的按壓方式，還會(huì)導(dǎo)致指紋圖像的變化，這給可靠的特征提取帶來了相當(dāng)?shù)乩щy。這就是傳統(tǒng)的基于細(xì)節(jié)點(diǎn)識(shí)別算法的不足之處之一，因?yàn)樗焕昧酥讣y圖像中的一小部分信息—細(xì)節(jié)點(diǎn)位置和方向，作為特征進(jìn)行匹配，丟失的蘊(yùn)涵在圖像中的其他豐富的結(jié)構(gòu)信息。工作原理：指紋經(jīng)傳感器采集后，由傳感器直接轉(zhuǎn)成RGB格式，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)組CU。這就構(gòu)成數(shù)據(jù)通道。最后介紹了對(duì)二值化后的指紋圖像細(xì)化的方法。預(yù)處理的方法通常有兩種：方法一：先求方向圖，后求頻率圖，最后由此得到的Gabor濾波器對(duì)圖像進(jìn)行濾波。在以上兩種方法都要用到方向圖，方向圖是一種可直接從原灰度圖像中得到的有用信息，在預(yù)處理、特征提取、指紋分類中有著重要意義。計(jì)算方向圖的基本思想是：在原灰度圖像中每一點(diǎn)（或每一塊在各個(gè)方向上的某個(gè)統(tǒng)計(jì)量（如灰度差、梯度等），根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)量在各個(gè)方向上的差異，確定該點(diǎn)（塊）的方向。（）其中：是方向d上的第k個(gè)點(diǎn)；是該點(diǎn)的灰度值，N是所取的方向數(shù)，n為每個(gè)方向上所取的鄰點(diǎn)數(shù)。點(diǎn)的方向?yàn)槿≈底钚〉姆较?。（與認(rèn)為是不同方向）把點(diǎn)方向圖分成大小的塊，對(duì)每一塊計(jì)算方向直方圖（橫坐標(biāo)的方向取到的N個(gè)值，縱坐標(biāo)為取這些方向的象素個(gè)數(shù)），方向直方圖中的峰值所對(duì)應(yīng)的方向，即該塊的方向。（）當(dāng)?shù)膲K中或?yàn)榱愕谋嚷屎艽髸r(shí)，塊方向應(yīng)直接設(shè)為0或，這樣塊中的每一個(gè)像素的方向都等于。（B）改進(jìn)前的結(jié)果這樣可以使方向圖精度可以大大提高。（）（）這里W是一個(gè)大小為的二維低通濾波器，一般使用的均值濾波。（）這種算法的缺點(diǎn)在于：求頻率圖導(dǎo)致計(jì)算量比較大，而且頻率容易產(chǎn)生偏差；方法二：這種方法也是我們采用的濾波方法。平均濾波器的作用主要是連接邊中出現(xiàn)的斷點(diǎn)，而分離濾波器可以去除圖像中的叉連現(xiàn)象。經(jīng)過平均濾波器過濾的圖像，其中每一點(diǎn)的灰度由其臨近的24個(gè)像素的灰度值共同決定?！　　　　　　　《祷侵讣y圖像預(yù)處理中必不可少的一步。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，該方法得到的二值化圖像能夠基本保持源圖像上的特征點(diǎn)不丟失，確保了以后的特征提取和比對(duì)的正確性和可靠性。顯然，該波形圖的波谷對(duì)應(yīng)指紋圖像的脊線(指紋圖像中暗的紋線)，而波峰則對(duì)應(yīng)指紋圖像的谷(指紋圖像中亮的紋線)。3．對(duì)中極大點(diǎn)或極小點(diǎn)附近的波動(dòng)做平滑處理；4．找出極大點(diǎn)和極小點(diǎn)位置及對(duì)應(yīng)的值，對(duì)極大值極小值求平均，將此平均值作為該點(diǎn)二值化門限，稱其為動(dòng)態(tài)閥值。本算法在具體實(shí)現(xiàn)中可利用同一塊中所有像素有同樣方向的條件，推導(dǎo)出快速算法，防止一些點(diǎn)的重復(fù)掃描，大大縮短處理時(shí)間。所謂細(xì)化，就是從原來的圖中去掉一些點(diǎn)，但仍要保持原有的形狀。(收斂性)2．不破壞紋線的連接性。(細(xì)化性)6．骨架盡可能接近條紋中心線。即，一黑色象素八臨域與消除模板中的一個(gè)相匹配的話，該點(diǎn)被認(rèn)為是可消除的點(diǎn)。（A）~（D）具體算法如下：從圖像的左上角元素開始進(jìn)行，每個(gè)像素(圖中為)均抽取出如圖2. 9所示的15個(gè)相鄰像素，并且把其中8個(gè)鄰域像素()與圖2. 10中的8個(gè)模板比較，如果和8個(gè)消除模板中的任意一個(gè)都不匹配時(shí)，保留；如果與8個(gè)中的任一個(gè)匹配，則抽取的元素再和圖2. 11中的6個(gè)保留模板進(jìn)行比較，如果與其中任一個(gè)匹配的話，則保留，否則刪去。細(xì)化時(shí)，移動(dòng)4x4的方窗內(nèi)象素的編碼地址去查找相應(yīng)的細(xì)化值，用細(xì)化值替換當(dāng)前像素值。特征提取的首要問題是確定細(xì)節(jié)點(diǎn)和它的位置，細(xì)節(jié)點(diǎn)的位置和細(xì)節(jié)點(diǎn)間的相對(duì)位置很重要，盡管每個(gè)指紋中包括將近80個(gè)細(xì)節(jié)，只要確定十幾個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)就己經(jīng)足夠用來識(shí)別了。如果M是端點(diǎn)，則它的八鄰域滿足：，（）如果M是分叉點(diǎn)，則它的八鄰域滿足：，（）這樣我們就可以在細(xì)化后的圖像中找到細(xì)節(jié)點(diǎn)(端點(diǎn)和分叉點(diǎn))，并記錄它們?cè)趫D中的相對(duì)位置。這種算法實(shí)現(xiàn)起來也很簡(jiǎn)單：掃描特征點(diǎn)的某一鄰域，如果該鄰域中出現(xiàn)其他特征點(diǎn)的話，將該特征點(diǎn)與出現(xiàn)的特征點(diǎn)同時(shí)去除，如此循環(huán)幾次，當(dāng)沒有特征點(diǎn)被刪去時(shí)，處理完成。2．細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向，這個(gè)方向就是該細(xì)節(jié)點(diǎn)所在的塊的塊方向。分叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脊線是與該細(xì)節(jié)點(diǎn)的方向最近的那條，端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脊線就是該細(xì)節(jié)點(diǎn)所在的脊線。細(xì)節(jié)匹配一般在極坐標(biāo)系中進(jìn)行，因?yàn)橹讣y圖像的非線性形變往往呈放射狀，在某個(gè)區(qū)域內(nèi)的形變比較大，然后非線性地向外擴(kuò)張，因而，在極坐標(biāo)中能更好地描述非線性形變；另外，在極坐標(biāo)中不需要考慮輸入圖像與模板圖像的參照點(diǎn)之間的平移，將一對(duì)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)相對(duì)于參照點(diǎn)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)時(shí)，平移就被抵消了；還有，在極坐標(biāo)系中顯然比在直角坐標(biāo)系中更便于處理兩幅圖像間的旋轉(zhuǎn)[6]。（）表示模板圖像中的M個(gè)細(xì)節(jié)點(diǎn)，由于事先不知道模板點(diǎn)集與輸入點(diǎn)集的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要考慮所有可能的參照點(diǎn)對(duì)。即，表示和對(duì)應(yīng)的脊線相似性到了一定程度。它通過與之相配套的指紋傳感器，可構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的指紋識(shí)別系統(tǒng)，或作為一個(gè)完整的外部設(shè)備。工作原理：當(dāng)指紋傳感器收到指紋信息，將通過串口給單片機(jī)發(fā)送命令，單片機(jī)同意并接收相應(yīng)的信息，指紋傳感器采集的指紋轉(zhuǎn)換成RGB格式，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)通過存儲(chǔ)在EEPROM中的固化程序執(zhí)行大量的模式識(shí)別和圖像處理相關(guān)計(jì)算，當(dāng)用戶的指紋被確認(rèn)，單片機(jī)將命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開關(guān)開。指紋IC卡的終端機(jī)與PC聯(lián)機(jī)的指紋識(shí)別及認(rèn)證系統(tǒng)。指紋識(shí)別系統(tǒng)中，單片機(jī)采用AT89S51單片機(jī)，它是整個(gè)控制器的核心部件。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，