Trong một ảnh vân tay, chất lượng của cấu trúc vân tay là một đặc tính rất quan trọng, vì các vân tay mang thơng tin của đặc tính của các đặc trưng, mà các đặc tính của đặc trưng này rất cần thiết cho bước rút trích đặc trưng vân tay. Trong trường hợp lý tưởng, ảnh vân tay có chất lượng tốt, các vân lồi và vân lõm uốn cong đều với nhau theo cùng một hướng, cho phép các đặc trưng được rút trích một cách chính xác. Tuy nhiên, trên thực tế, ảnh vân tay ln có chất lượng khơng được tốt bởi vì các nhiễu của ảnh làm sai lệch các đặc trưng, dẫn đến làm ảnh hưởng đến q trình rút trích đặc trưng. Như vậy, mục đích của bước tăng cường ảnh là làm giảm các thơng tin nhiễu, làm rõ các cấu trúc vân tay, và đánh dấu các vùng có thể khơi phục hay khơng có thể khơi phục.Hai thuật tốn sử dụng để tăng cường ảnh chất lượng ảnh ở đây là: histogram equalization (cân bằng lược đồ xám) và biến đổi Fourier rời rạc.
a) b) c)
Hình vẽ 3.4. Tăng cường ảnh
a) ảnh ban đầu; b) ảnh sau cân bằng histogram; c)ảnh sau biến đổi Fourier rời rạc.
a) Tăng cường ảnh bằng cân bằng histogram
Phương pháp cân bằng histogram được sử dụng nhằm làm tăng cường độ tương phản toàn cục (global contrast) của bức ảnh, nó đặc biệt có ý nghĩa trong tình huống dữ liệu đầu vào có giá trị điểm ảnh co cụm, độ tách bạch hình ảnh thấp (close contrast value). Điều này có thể được nhận thấy rỏ thơng qua thể hiện của biểu đồ histogram.
b) Tăng cường ảnh bằng biến đổi Fourier-2D
Sử dụng lọc Gabor và biến đổi Fourier là hai nền tảng chính để thực hiện tăng cường ảnh trong xử lý ảnh vân tay. Ảnh sau khi đã được tăng cường chất lượng bằng histogram equalization, thực hiện bước kế tiếp là tăng cường ảnh bằng thuật toán biến đổi Fourier .
So với các phương pháp trên cơ sở lọc Gabor, nó lợi thế hơn ở chỗ khơng u cầu việc tính tốn chính xác định hướng cục bộ của đường vân và tần số vân tay phục vụ cho mục đích cuối cơng đoạn tạo ridge-map. Cơng thức tính tốn cho thuật toán tăng cường ảnh bằng biến đổi Fourier rời rạc có dạng như sau:
Trong đó:
k : hệ số mũ của phổ Fourier, F(I[x,y]) : phổ Fourier.
Đồ án thực hiện tăng cường chất lượng ảnh bằng biến đổi Fourier rời rạc cho từng block có kích thước 32x32pixel. Theo cách này, các thành phần ảnh có tần số trội sẽ được giữ lại, đó là các vùng ảnh thể hiện làm đường vân. Ảnh sau biến đổi Fourier rời rạc có các đường vân “nổi” hơn, sự phân tách giữa các đường vân cũng thể hiện rõ ràng hơn. Đồng thời các vùng ảnh nhiễu sẽ loại bớt đi. Số mũ của phổ Fourier, k đóng vai trò làm hệ số điều chỉnh. Trong khuyến nghị đặt
k = 0,6 khi tính tốn với kích thước block như trên. Tuy nhiên, trong quá trình
thực hiện, đặt k = 0,35 thì cho kết quả tốt hơn so với việc chọn giá trị khác. Vì phổ Fourier đóng vai trị làm hàm lọc, do đó: k càng nhỏ hàm lọc tiến tới 1 (ảnh gốc và ảnh sau khi tăng cường không khác nhau nhiều); với k lớn, các đoạn vân cục bộ có thể bị biến dạng khơng cịn khả năng xử lý cho công đoạn tiếp nữa.