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(5)将边界行列像素点方向全部置为方向0。
考虑到指纹图像纹理结构的特点：脊线（或谷线）点沿着脊线（或谷线）方向灰度值相近，而沿着非脊线（或非谷线）方向上灰度值相差较大，因而像素点在脊线（或谷线）方向的方差最小。因此，本文采用基于方向模板的最小方差法来计算点方向。其硬件电路框图如图2所示，其中各部件的功能如表1所述。
1.2块方向计算、滤波与增强电路设计
将求得的指纹点方向图按8x8分割，计算块方向规则为：统计8x8块中各方向的直方图，块方向为直方图的峰值方向；计算完成后进行块方向滤波，滤波方案为基于3x3滤波模板的直方图统计，更新块方向为直方图的峰值方向。
方向滤波器的构造原则为：
(1)滤波器模板尺寸要合适，模板过小则难以达到去噪、清晰纹理效果，过大则可能会破坏曲率较大的纹线结构。本文采用7x7大小的模板；
(2)模板边长为奇数，模板相对中心点对称；
(3)为提高脊线与谷线之间灰度反差、达到边缘锐化效果，在垂直于纹线方向，中央部分系数为正，两边系数为负数；
(4)滤波结果与原图的平均灰度无关，模板系数代数和为0。
按照上述原则设计的水平模板如图3所示，其他方向模板系数求解的具体实现方法可以参考文献。方向滤波增强算法的实现过程为：首先计算像素点（或像素块）的方向，然后再进行像素块与模板系数卷积运算，以完成点像素的增强。由参考文献可知，其他方向模板系数的求解公式有正弦、余弦参数，其算法复杂，且在线计算一次模板系数就要计算294个系数，不仅费时，而且占用大量资源。因此，本文提出一种基于查表结构的算法，将8个方向的模板系数全部在线下计算得出并存储在电路内部，以供方向查表调用；并将增强后的像素点直接二值化处理，以简化指纹预处理步骤，减少计算时间，节约硬件资源。
图4所示为硬件电路框图。其中，RAM4为块方向存储器，块方向统计完成8x8直方图统计，选择器确定写块方向模式，写地址计算块方向写地址，读地址计算块方向读地址，多路器选择增强、滤波模式，滤波运算实现3x3直方图统计，ROM1为模板系数查找表，MULT4与ADD7实现增强卷积运算，判断器将增强后的像素值二值化，FIFO10为数据输出缓冲。
