利用B样条曲线设计指纹图像滤波模板和快速指纹特征匹配算法.pdfVIP

第 43卷 第 4簦 VoI_43 No．4 2010年 l2月 Dec．2010 利用B样条曲线设计指纹图像滤波模板 和快速指纹特征匹配算法 陈雪娟 赵庶丰 (1．集美大学理学院，福建 厦I_】361021；2．东南融通 (中国)系统工程有限公司，福建 厦门 36001) m a 数 摘 要 在指纹图像识别过程中，指纹图像的滤波去噪音二值化和指纹特征的匹配是最关键的两个 学№部分．本文针对这两部分的算法设计进行分析和改进，介绍利用 B样条造型来设计指纹滤波模板 研 的方法和基于基准点附近的拓扑结构进行快速特征匹配的算法．并且利用改进后的指纹特征匹配算 法，在样本指纹库中进行实验，结果表明该算法大大提高了指纹特征匹配的效率和准确性． 究 a S 关键词 B佯条；滤波；基准点；特征匹配 中图分类号 o TP391 文献标识码 A 1 引 言 指纹识别是一种利用人体 固有的生物特征进行个人身份识别的技术，具有唯一性 和不变性等重要特征，因而在信息安全领域、个人身份识别领域等许多方面得到广泛 应用 I1】． 指纹 自动识别算法一般分为两大步骤，即图像处理与特征匹配 ．图像处理包括求 方 向图，去噪声，滤波二值化，细线化等；而指纹的特征点一般指分叉点和端点，一 般用该点的坐标和该点所在脊线的方向表示．如何更好地对指纹图像进行滤波二值化 处理和如何准确快速的进行特征比对，是整个指纹识别算法的最关键的部分 ． 本文分两部分 ，第一部分利用 B样条造型 fJ的灵活性，我们设计了针对指纹 图像 特点的滤波模板，获得了良好的图像处理效果；第二部分介绍一种基于基准点附近的 特征点的拓扑结构实现快速定位基准点的方法，从而达到快速特征匹配，在实际测试 与应用中取得 了较好的效果． 收稿 日期：2009—11．05 基金项 目：福建肯自然科学基金资助项目(2008J0198)．集美大学科研基金资助项 日(C60728) 第 4期 陈雪娟等：利用 B样条曲线设计指纹图像滤波模板和快速指纹特征匹配算法 403 2 利用 B样条 曲线设计滤波模板 2．1 图像滤波 我们知道 ，在分析 图像信号的频率持征时，一幅图像的边缘、跳跃部分 以及颗粒 噪音代表 图像信号的高频分量，而大面积的背景则代表图像信号低频分量．用滤波的 方法，滤除其高频部分就能去掉噪声，使图像得到平滑 ．下面我们将研究具有强方 向 性 的指纹 图像滤波器 3【J． 我们对指纹灰度图的处理，实际上是希望使其在脊线方 向上得到增强．通常采用 的做法是，由3×3滤波模板对灰度 图做离散卷积，使得在相应的方 向上得到加强，常 用的方 向增强滤波模板如表 1所示： 表 1滤波模板 ． 1 ．1 。l 一，) 一1 ．1 2 2 2 ． 1 2 —1 ． 1 ．1 ．1 — 1 1 2 该小型滤波模板对指纹图象处理效果有限．因为指纹在具有固定的线宽 (6-10像 素 1：l采集)的情况下，3X3滤波模板效果并不显著，因此我们需要采用大规模 的滤 波模板 ． 为使所有线宽型指纹适用，我们采用15X15滤波模板 ．在设计该类滤波模板时， 光滑性与二维滤波器的形状直接关系到图像处理的效果．通常使用的滤波模板函数 由 余弦函数与正态分布函数的乘积生成： 2 ： 1 e x cos( )，(舢 一 ，W __W1W) 其 中W为指纹脊线间距 ，其图像如 图 1所示 ： 用该方法构造的滤波模板具有较好的光滑性，但形状 固定，缺少可调性，仍不利 于设计具