GA 425.10-2003 指纹自动识别系统基础技术规范.第10部分 指纹图像数据的压缩和恢复.pdf

1、ICS 35.240.99 A 90 中华人民共和国公共安全行业标准GA 425. 1-425. 10-2003 指纹自动识别系统基础技术规范Essential technical specification of AFIS 2003心5心8发布2003-10-01实施中华人民共和国公安部发布HB(CN)GA 425.1-2003 060612000033 GA 425.1-425.10-2003 目次GA 425. 1-2003 指纹自动识别系统基础技术规范第1部分:指纹自动识别系统术语1GA 425.2-2003 指纹自动识别系统基础技术规范第2部分:指纹指位代码9GA 425.3-200

2、3 指纹自动识别系统基础技术规范第3部分:指纹纹型分类及代码.12 GA 425.4-2003 指纹自动识别系统基础技术规范第4部分:指纹自动识别系统产品代码编制规则. 16 GA 425. 5一2003指纹自动识别系统基础技术规范第5部分:十指指纹信息卡式样和填写规范19GA 425. 6-2003 指纹自动识别系统基础技术规范第6部分z十指指纹文字数据项及格式25GA 425. 7一2003指纹自动识别系统基础技术规范第7部分:现场指纹信息卡式样和填写规范a.29 GA 425.8-2003 指纹自动识别系统基础技术规范第8部分:现场指纹文字数据项及格式34GA 425.9-2003 指纹

3、自动识别系统基础技术规范第9部分:指纹图像数据转换的技术条件38GA 425. 10-2003 指纹自动识别系统基础技术规范第10部分:指纹图像数据的压缩和恢复ICS 35.240.99 A 90 E 中华人民共和国公共安全行业标准GA 425. 10-2003 代替GA/T162.3-1999 指纹自动识别系统基础技术规范第10部分:指纹图像数据的压缩和恢复Essential technical specification of AFIS Part 10: The compression and decompression of fingerprint image data 2003-05-

4、08发布2003-10-01实施中华人民共和国公安部发布-+1 GA 425.10-2003 42 前言本部分的全部技术内容为强制性。GA 425-2003 指纹自动识别系统基础技术规范分十个部分:一一第1部分:指纹自动识别系统术活;一一第2部分:指纹指位代码:一一一第3部分:指纹纹型分类及代码:一一第4部分:指纹自动识别系统产品代码编制规则:一一第5部分:十指指纹信息卡式祥和填写规范;第6部分:十指指纹文字数据项及格式:一一第7部分:现场指纹信息卡式样和填写规范:一一第8部分:现场指纹文字数据项及格式:一一第9部分:指纹图像数据转换的技术条件;一一第10部分z指纹图像数据的压缩与恢复3本部分

5、为其第10部分。本部分代替GA/T162.3-1999(指纹图像数据的压捕与恢复h本部分与GA/T162.3-1999相比有如下变化:增加了现场指纹图像数据压结倍数标准本部分的附录A为规范性附录。本部分由公安部刑事侦查局提出。本部分由公安部计算机与信息处理标准化技术委员会归口3本部分负责起草单位:公安部刑事侦查局c本部分参加起草单位:长春鸿达高科技集团。本部分主要起草人:王瑛琦、张树功。本部分委托公安部刑事侦查局负责解释。指纹自动识别系统基础技术规范第10部分:指纹图像数据的压缩和恢复1 范围本部分规定了指纹图像数据的压缩与恢复的技术内容、指标及实现方法。本部分适用于公安机关指纹自动识别系统的

6、指纹图像数据压缩与恢复。2 采用方法GA 425.10-2003 2. 1 本标准采用基于小披变换的嵌入式零树编码(EmbeddedZerotree Wavelet，缩写为EZW)的指纹图像数据压缩与恢复方法。2.2 EZW压缩与恢复方法采用EZW方法对指纹图像数据进行压缩.首先应用小波变换将指纹图像数据分解为一些子带.每个子带代表一个特定的频率段;然后根据要求的压缩倍数，利用零树将小波系数进行逐次量化(Successive Approxirnation Quantization) ;最后，把量化后的系数应用1- lf ( l-order )自适应算术编码方法进行编码。采用EZW方法对指纹图像

7、压缩数据进行恢复，是上面描述的压缩过程的逆过程，附录A对该方法的主要过程进行了必要的说明。图1、固2分别表示了EZW压缩方法与恢复方法的主要过程。图1EZW的压缩过程圈2EZW的恢复过程2.3 压缩数据的格式2.3. 1 压缩数据的种类压缩数据格式分为三类:标识符、参数和恼编码数据段(见表1)。标识符是特定的两字节的字符，参数是解压缩时必须用到的各项常数2压缩敖据最后是恼编码数据段.由特定的标识段与前面的数据分开。所有组成部分都用字节对齐的码字来表示.压缩数据由一系列有序的字节构成。表1指纹图像压缩数据的格式起始标识符!小波变击参数标i只段!苓椭码参数标识段!恼编码数据段标识符|恼编码数据段4

8、3 GA 425.10-2003 2.3.2 参数参数包括编码过程中所需的参数、原始图像的相关参数.以及其他可选的参数。如果没有这些参数，解码过程将不能重建所需的指纹图像c参数和标识符一起构成参数标识段，其主要内容是小波变换中所需的小波系数和零树编码中所需的相关参数。2.3.3 标识符标识符用于区分压缩数据格式的不同组成部分。表2是标识符代码表。有些标识符后面跟着一组相关参数，构成一个标识段.如小i皮系数参数标识段和零树编码参数标识段。有些标识符是独立的，如起始标识符和精编码数据段标识符。所有标识符都分配两个字节c代码OxFFAO H Ok: (32 bits)小波Hlk: (32 bits)

9、小波2.3.5 零树编码参数标LZ 表4中各标识符及参数定义如下:表2标识符代码表DZT: Cl 6 bits)其值为OxFFA2.零树编码参数标识段起始的标识。LZ: Cl 6 bits)其值为表4中零树编码参数标识段所占的字节数3ROW: Cl 6 bits)其值为图像的行数cCOL: (1 6 bits)其值为图像的列数。名称IMGMEA:-l LOG2TH: 06 bits)其值为零树编码逐次量化中首次所选阔值的以2为底的对数值。DL:(8 bits)其值为零树编码小波分解的层数2-!-! GA 425.10-2003 IMGMEAN: (32 bits)其值为零树编码小波分解后的系数

10、绝对值的最大值。ZTCHAR: (32 bits)表示主表中所用到的囚个符号(正的重要系数、负的重要系数、零树根、孤立零)，前两个字节同时还表示附表中所用到的两个符号(左半区间和右半区间)。3 要求3.1 压缩数据格式的要求一一一压缩数据格式必须保证在不同指纹应用环境中有效传递数据的目的需求。一一压霜数据格式必须保证与本标准规定的语法规范相一致，以使解码器能正确恢复原图像。4. 1 4.2现场指纹瑞拉压缩的倍数为5。归的 雪 F .I f 45 GA 425.10-2003 附录A(规范性附录)嵌入式零树小波变换压缩过程A.l 离散小波变换离散小波变换开始把图像分解成四个子带:LLI、HLI、

11、LHI和HH1(如图A.1所示)。其中，LLI表示图像的低频特征.LHI、HLI、HHI表示图像的高频特征。每一个小波系数表示一块空间，对应于原因像的一块2X2的区域。将LLI继续分解(如图A.2所示)，得到LLI的四个子带。这时，每一个小波系数表示的空间，对应于原图像的一块4X4的区域。因此.第一次分解对应于一个分辨率，以后分解愈多，分辨率愈低.表示的空间区域愈大。LL , I HLI LH, I HH, 固A.l一次分解A.2 小波系数的零树结构LL. HL2 HL, LH, HH句LH, HH, 国A.2对LL1再次分解首先.子带分解对于小技系数来说意味着分辨率的降低，空间表示域的增大。

12、例如，如图A.3所示，HH3中的一个小波系敖z可以由HH中的四个小波系数表示，而HH，中的这四个小波系数可以进一步由HHI中的16个小波系数表示。定义工为树根，HH，中的四个小波系数为第一层树叶，HHI 中的16个小技系数为第二层树叶，这样，就得到个小波系数的树形结构表示。第二步，定义小技系数z是可忽略的，如果对于某一个结定的阔值T，存在IxlJ。一般情况下.如果一个树根或树叶是可以忽略的.那么它的子树也认为是可以忽略的。这样，只保留那些重要的小波系散，将可以忽略的小波系数的子树去掉，就得到一个小波系数的零树结构表示。HL, LH, I HH, 图A.3小波系数的零树结构l6 GA 425.1

13、0-2003 A.3 子带扫描子带扫描，首先扫描小波系数零树结构父结点，然后扫描子结点。对于一个N次变换，扫描首先从最低分辨率的子带，即从LL开始。然后.扫描HL、LH，;和HH，依照这个顺序扫描N-l次变换的三个子带HL:-;_I、LH:川和日H_I依此类推。图A.4结出了一个N=3的子带扫描顺序。子带扫描后，得到一个由四类符号组成的符号流。这四类符号包括:零树根ZTR(zero-tree root)、孤立零IZ(isolated zero)、正的重要系数POS( posi ti ve significan t)以及负的重要系数NEG(negative 岳ignificant)。Hl, LH

14、 , LH , HH , 图A.4子带扫描JI匮序A.4 逐次量化取一系列阳工，TIL逐次决定小技系数是否重要，其中P|叫(I X m, i为小波系数中绝对值最大者), T, = T,_ I ( i = 1. 2 , . ) 在整个编码过程中.始终保持两张单独的小波系数表:主表和附表。主表包含那些还没有发现是.重要的小波系数:附表.包含那些已被确定为.重要的小波系数的绝对值。首先，按分辨率由低到高，在同一分辨率下由口，、HL、LH到HH的顺序对子带进行扫描。在每一个子带上.对小波系数进行排序.得到小i皮系数组.进行初始扫描。对每一个闽值T每一张表被扫描一次。扫描主表时.主表中的系数与|渴值T比

15、较，以确定是否为重要。如果是.再根据其符号进行编码.然后把它的数量追加到附表中。主表扫描结束后.继续扫描附表。附表中的系数的数值被扫描时，根据闻值丑，结出一个额外的0、l码.使数值对应一个更小的区间，即左半区间或右半区间。A.5 算术编码将上述过程产生的符号再进行l一阶自适应算术编码。的CON-OFmN吁:.mN叮司。中华人民共和国公共安全行业标准指按自动识别系统基础技术规范GA 425. 1425. 10-2003 铃中国标准出版社出版北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045电话:68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷68517548 晤开本880X 1230 1/16 印张3X字数76千字2003年8月第一版2003年8月第一次印刷印数1-1010 7巳晤定价21.00网址书号:155066 2-15247 版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533GA 425. 1-2003 H