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宏观可视条状纹理方向场处理

时间:2016-10-30 08:33:00 作者:柯绿科技

无论用什么方法计算出的点方向场,对某一点来说,都可能由于取样范围的限制以及图像本身的嗓声污染,使得对方向的判断产生较大的误差,即方向场的噪声。反映在点方向场灰度图上便呈现为点噪声。如图因此我们需要对点方向场进行进一步处理,以获得具有较高准确性与可靠性的宏观方向场。

条状纹理

1.点方向场平滑去噪

传统的平滑方法,如邻域平均等,虽然能抑制噪声,但也可能使误判扩散到相邻的点方向场中去。而点方向场去噪的任务是尽量保持原有正确判断不受影响。鉴于此,我们采用方向直方图来进行平滑处理,首先对点方向场的任意点的八邻域统计各方向子集的元素个数从习。取出占前两位的方向角度,分别设为01,02,依据如下准则进行平滑。

如图所示指纹图像的点方向场平滑处理结果。图中点方向场采用灰度图表示。即将图中所示的8个方向代号,及一个无方向代号,映射为0到255的灰度值。这样可以更加直观的观察到条纹图像的走向变化趋势。灰度映射表见右侧,通过灰度图我们可以看到经过平滑以后,大部分点噪声己经被滤除掉。

2.点方向场子块化

点方向场的子块化是一个对点方向场变换结果在一定范围内进行统计的过程。因此首先需要确定块的大小mXnam,n的选取需要结合图像的具体情况来考虑,既要避免由于选得过大而丢失细节信息,也要避免选得过小而易受噪声影响使得统计不准确。

常见的计算块方向场的方法有中值、加权平均和直方图等方法。但以上方法均是采用基于标盆场的计算,这样将难以避免产生误差。在此,我们提出基于点方向矢量场的子块化计算方法。由于方向作为矢量,本身便携带有方向权值,因此我们采用直接求和的方式,即相当于加权求和。

首先,将图像划分为wxw大小的块,通常块方向场的大小都取为正方形,即m=n=W。

然后,对块内所有像素点的点方向场求和,得到块方向角度及其锐度系数。

通过以上方法,我们可以计算出带有锐度系数的块方向场,为后续的块方向场结构平滑提供了参考。

3.基于结构知识的块方向场修正

一幅图像根据它所显示的内容,应该具有特定的先验结构知识。以指纹图像为例,纹线的走向在整体上呈现出一定的规律,这一规律并不以观察图像的角度变化而改变,它是通过对大量的同类图像纹线结构进行观察总结出来的。因此,我们可以通过仔细分析,提出一些规则来对错误方向进行检测并加以修正。

由此可见,在指纹块方向场中相邻块之间方向场应呈现出一定的渐变趋势,这便是指纹纹线的结构知识。它不以具体的指纹图像质量为基础,更不受噪声影响,是一种方向场后处理的有效方式。

在修正处理时,可以先依据结构知识,对图像进行横向和纵向的搜索,将存在不可能方向场的块找出来,再结合相邻块的方向场,对其进行修正。同样可以采用矢量求和的方式。

图中显示了基于结构知识修正后的指纹图像块方向场,在整体规律上达到了比较好的效果。用灰度图表示了块方向场的模,即块方向的锐度系数。灰度值越大锐度系数越高,反之越低。

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