指通指纹生成器PDF指通指纹生成器 FPGenerator1.0 用 户 使 用 手 册 中国科学院自动化研究所 2007 年 6 月 6 日 目 录 1. 应用背景简介1 2. 使用说明1 2.1. 生成单幅指纹图像1 2.1.1. 选择待生成指纹的大小1 2.1.2. 生成指纹图像的轮廓2 2.1.3. 生成指纹的方向场图像3 2.1.4. 生成指纹脊线 2.1.7. 加压或干燥14 2.1.8. 进行弹性形变16 2.1.9. 加噪和平滑17 2.1.10. 旋转和平移18 2.1.11. 改变对比度19 FPGenerator 使用手册 1. 应用背景简介 由于指纹的易于采样性和便携性，指纹识别成为了目前应用最广泛的生物特征识别技 术。在对自动指纹识别系统进行算法研究时，必然需要指纹数据库对算法进行测试和优化。 为了推动国内指纹识别研究的发展，生物特征认证与评测中心筹备了国内的指纹认证竞赛， 也需要指纹数据库测试和评价算法性能。传统的采集指纹建库方法有耗时费钱，测试过程 麻烦易出错和涉及个人隐私等缺点。而采用合成指纹的方法生成指纹测试库，使得建库过 程大大简化。FPGenerator 提供了生成单幅指纹的功能和建立指纹数据库的功能，目前已经 应用于国内指纹竞赛。 2. 使用说明 2.1. 生成单幅指纹图像 打开 FPGenerator ，单击“Generate ”，开始进行生成单幅指纹的步骤。如图 1 所示。 图 1 打开 FPGenerator 2.1.1. 选择待生成指纹的大小 单击“Generate ”之后会弹出对话框“Select image size”，组合框选择待生成指纹的大 小，共有三种选择：small (240x336) ，medium (288x384)和 large (432x480)，选定需要生成 的指纹的大小，单击“OK ”按钮进行下一步。如果希望退出，可单击“Cancel ”按钮。如 图2 所示。 1 FPGenerator 使用手册 图2 选择指纹大小 2.1.2. 生成指纹图像的轮廓 图3 选择指纹轮廓 上一步进行完毕后会弹出一个对线 – Fingerprint mask generation”，对话框中 右边显示的图像即为指纹图像轮廓，左边为四个滑块，分别是“Left ”，“Right ”，“Top ”， “Bottom ”，用鼠标拖动这四个滑块，可分别改变指纹图像左，右，上，下的轮廓，同时右 边的指纹图像轮廓显示更改后的效果。如图 3 所示。得到所需指纹图像轮廓后，单击“Next ” 2 FPGenerator 使用手册 按钮进行下一步。如果希望退出，可单击“Cancel ”按钮。 2.1.3. 生成指纹的方向场图像 上一步进行完毕后，会弹出一个对线 - Directional map generation”。对话框 中右边显示的图像为指纹的方向场图像。 左边半岛BOB，“Fingerprint class ”中的组合框（combo box ）可选择待生成指纹的类型，共有 五种类型供选择，“Arch ”，“Left loop ”，“Right loop ”，“Whorl ”和“Tented arch ”，分别为 弓型，左旋，右旋，斗，尖弓。如果不进行选择，默认类型为“Left loop ”，即左旋类型。 在更改指纹类型的同时，右边的指纹方向场图像显示更改后的效果。如图 4 所示。 图4 生成方向场 3 FPGenerator 使用手册 图5 指纹类型选择 Arch “Orientation correction ”为指纹方向场的修正功能，此功能只能用于指纹类型为“Left loop ”，“Right loop ”，“Whorl ”和“Tented arch ”（即存在中心点和三角区的指纹类型）的 方向场，当指纹类型为“Arch ”时，这部分的功能键变为灰色，即不能操作。如图5 所示。 4 FPGenerator 使用手册 这部分的组合框（combo box ）有“Core ”，“Delta ”，“Core2 ”和“Delta2 ”四个选项 供选择，表示根据中心点和三角区的位置对方向场进行修正。其中“Core ”和“Delta ”可 用于非“Arch ”的所有类型，而“Core2 ”和“Delta2 ”在指纹类型为“Whorl ”才可用， 分别表示“Whorl ”类型的第二个中心点和第二个三角区。如果指纹类型为非“Whorl ”时 选择了“Core2 ”或“Delta ”，会弹出一个对话框，提示“Cannot choose Core2 ！”或“Cannot choose Delta2 ！”，且下面的两个滑块“level ”变为灰色，无法拖动。如图6 所示。 图6 方向场修正选择 Core 5 FPGenerator 使用手册 如无更改，组合框的默认值为“Core ”。两个滑块“level ”分别表示对中心点或三角区 左边和右边的方向作修正，滑块越往右表示修正值越大。当选择“Core ”或“Delta2 ”时， 上面的“level ”滑块表示修正中心点左边的方向场，下面的“level ”滑块表示修正中心点 右边的方向场；当选择“Delta ”或“Core2 ”时，上面的“level ”滑块表示修正中心点右 边的方向场，下面的“level ”滑块表示修正中心点左边的方向场。在对指纹方向场作修正 的同时，右边的指纹方向场图像显示修正后的效果。如图 7 所示。 图7 方向场修正 6 FPGenerator 使用手册 在对指纹方向场作修正的同时，右边的指纹方向场图像显示修正后的效果。如图 8 和 图9 所示。 图 8 修正 Arch 类型的方向场之前 图9 修正 Arch 类型的方向场之后 “Direction perturbation ”为混乱方向场功能，每一个点的方向场改变量为随机值，滑 块越往右表示该随机值的范围越大，即扰乱程度越大。在混乱指纹方向场的同时，右边的 7 FPGenerator 使用手册 指纹方向场图像显示混乱后的效果。如图 10 和图 11 所示。得到指纹方向场后，单击“Next ” 按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ”按钮。如果希望退出，单击“Cancel ” 按钮。 图 10 混乱方向场之前 图 11 混乱方向场之后 8 FPGenerator 使用手册 2.1.4. 生成指纹脊线 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Density map and ridge pattern Generation ”。 此时对话框右边显示的图像为生成脊线所需的初始种子点。“Seeds”中的滑块为选择 种子点个数。默认时为 1 个种子点，滑块越往右种子点个数越多。在改变种子点个数的同 时，右边的种子点图像显示各种子点的位置。如图 12 所示。 图 12 选择种子点个数 9 FPGenerator 使用手册 图 13 选择脊线宽度 “Ridge density ”中的滑块为选择待生成指纹的脊线宽度，滑块越往右脊线宽度越大， 显示的小图像表示选择的指纹脊线 FPGenerator 使用手册 在设定种子点个数和脊线宽度后，单击“Start Ridge Generation”按钮，会从种子点开 始生成脊线。同时对话框右边显示的为脊线生成过程，在此过程中“Start ridge generation”， “Back ”和“Next ”按钮均变为灰色，无法点击。在生成脊线完毕之前文本框中显示“Waiting for ridge generation ”，即准备生成脊线 生成脊线 FPGenerator 使用手册 生成脊线完毕后文本框中显示“Ridge generation has finished ”，即脊线 所示。 此时可单击“Next ”按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ”按钮。如 果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 图 15 脊线. 添加划痕 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Permanent Scratches”。Scratches 中的滑 块为选择所要添加的划痕个数。滑块越往右，划痕数量越多，默认时为没有划痕。确定划 痕个数后，拖动滑块，会有划痕随机生成。此时对话框右边显示的即为添加划痕后的指纹 脊线 所示。如果对所添加的划痕不满意，可再次拖动滑块，重新添加划痕。 划痕添加完毕后单击“Next ”按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ”按钮。 如果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 12 FPGenerator 使用手册 图 16 添加划痕 2.1.6. 改变接触区域 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Contact region”。上有两个滑块，功能 为通过平移脊线纹理改变指纹接触区域。纵向滑块可对指纹脊线纹理进行上下平移，横向 滑块可对指纹脊线纹理进行左右平移，滑块到中间位置的距离表示平移量。其中 Up 方向 表示上移，Down 方向表示下移，Left 方向表示左移，Right 方向表示右移。默认时没有上 下左右平移。选择上下左右平移量后，进行脊线纹理平移。此时对话框右边显示的即为改 变接触区域后的指纹脊线 所示。如果对所改变的接触区域不满意，可再次拖 动两个滑块，重新平移脊线纹理。改变接触区域完毕后单击“Next ”按钮进行下一步。如 果希望更改上一步，单击“Back ”按钮。如果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 13 FPGenerator 使用手册 图 17 改变接触区域 2.1.7. 加压或干燥 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Pressure or dryness ”。“Pressure or dryness ”滑块表示指纹脊线在原有基础上进行加压或干燥（脊线变粗变细）的变化，加压 和干燥变化产生相反的结果。滑块在中间时，为没有加压或干燥变化。滑块越往左，表示 压力越小或干燥程度越大，即脊线越细，有三个程度可选；滑块越往右，表示压力越大或 干燥程度越小，即脊线越粗，也有三个程度可选。默认时滑块在中间。用滑块选定加压或 干燥的程度，进行加压干燥。此时对话框右边显示的即为进行加压或干燥后的指纹脊线 FPGenerator 使用手册 图 18 脊线变细结果（压力减小或干燥程度增大） 如果对加压或干燥的效果不满意，可再次拖动滑块改变参数，重新进行加压干燥。加 压干燥步骤完成后单击“Next ”按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ”按 钮。如果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 15 FPGenerator 使用手册 图 19 脊线加粗的结果（压力增大或干燥程度减小） 2.1.8. 进行弹性形变 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Fingerprint distortion”。“Rotation ”的滑 块可以改变弹性形变时的旋转角度，范围为－10 度至＋10 度，默认时为 0 度。“Translation ” 的滑块可以改变弹性形变时的位移量，“Up ”“Down ”“Left ”“Right ”各方向分别表示往 上下左右平移，默认时平移量为 0 。“Skin Elasticity”的滑块改变的是形变区域，滑块越往 右，弹性形变区域越大。用滑块将各参数选择完毕后，单击“Apply ”按钮，进行弹性形变。 此时对话框右边显示的即为进行弹性形变后的指纹脊线 所示。如果对弹性形 变的效果不满意，可再次拖动滑块改变各参数，再单击“Apply ”按钮，重新进行弹性形变。 弹性形变完成后单击“Next ”按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ”按钮。 如果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 16 FPGenerator 使用手册 图20 弹性形变 2.1.9. 加噪和平滑 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Noise and rendering”。“Noise ”的滑块 功能为改变所加噪声强度，滑块越往右，噪声强度越大。“Smoothing”的滑块功能为平滑 指纹图像，滑块越往右，所加平滑的程度越大。下面的组合框（combo box ）可以用来选择 平滑窗口大小，共有“3 ×3 ”和“5 ×5 ”两种大小的平滑窗口可供选择，默认时为“3 ×3 ”。 选择噪声强度，平滑程度和平滑窗口大小后，单击“Apply ”按钮，进行加噪和平滑。此时 对话框右边显示的即为加噪和平滑后的指纹图像。如图 21 所示。如果对加噪和平滑的效果 不满意，可再次分别拖动滑块改变参数，再单击“Apply ”按钮，重新加噪和平滑。加噪和 平滑完成后单击“Next ”按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ”按钮。如 果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 17 FPGenerator 使用手册 图21 加噪和平滑 2.1.10. 旋转和平移 上一步进行完毕后会弹出一个对线 - Rotation and translation”，用来对指纹图 像作旋转和平移。“Rotation ”的滑块可以改变指纹图像的旋转角度，范围为－30 度至＋30 度，默认时为 0 度。“Translation ”的滑块可以改变指纹图像的平移量，“Up ”“Down ”“Left ” “Right ”各方向分别表示往上下左右平移，默认时平移量为0 。选择旋转角度和平移量后， 系统自动进行旋转和平移。此时对话框右边显示的即为旋转和平移后的指纹图像。如图 22 所示。如果对旋转和平移的效果不满意，可再次拖动各滑块，重新进行旋转和平移。完成 旋转和平移的步骤后单击“Next ”按钮进行下一步。如果希望更改上一步，单击“Back ” 按钮。如果希望退出，单击“Cancel ”按钮。 18 FPGenerator 使用手册 图22 旋转和平移 2.1.11. 改变背景和对比度 上一步进

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