指纹预处理算法和实现的研究.pdfVIP

指纹预处理算法与实现的研究 刘博，孟哲 武汉理工大学信息工程学院，武汉（430063 ） E-mail ：liuboyjs2008@126.com 摘 要：提出了一种基于方向图的指纹图像预处理方法，该方法根据指纹方向图，选择合适 的方向阈值进行分割，通过构建不同的方向图滤波器模板进行图像滤波，从而解决了传统灰 度值的滤波方法的不足。实验表明，经过预处理后的图像结构清晰，纹理性好。 关键词：指纹识别，预处理，方向图，方向滤波 1. 引言 自动指纹识别是上世纪六十年代兴起的、利用计算机取代人工来进行指纹识别的一种方 法。由于指纹具有的唯一性和不变性，以及指纹识别技术具有很高的可行性和实用性，使指 纹识别成为最流行、最方便、最可靠的个人身份认证技术之一。本文根据指纹方向性的特点， 按照方向图处理思想，对指纹图像处理关键部分的算法进行了改进。 2. 指纹识别预处理及算法 指纹图像预处理过程，是图像增强处理过程，在整个指纹识别系统中具有重要的地位， 指纹图像预处理主要包括图像分割、图像滤波、二值化、细化；主要分为两大类：空域处理 法和频域处理法。由于传统灰度滤波如低通滤波、中值滤波、高通滤波等方法，仅将指纹图 当作灰度图处理，而忽视了指纹图像的一个重要特性：指纹图中纹线的方向性。故本文根据 指纹纹线的方向特性，建立反映指纹图像纹理结构本质的方向图，并在此基础上进行相应的 指纹预处理。 2.1 指纹方向图 方向图是原始指纹图像的一种变换,既用纹线的方向来表示该纹线。一般有两种方向图, 一种是点方向图, 表示原指纹图像中每一像素点脊线的方向;另一种是块方向图,表示原指纹 图像中每一块脊线的大致方向。 2.1.1 点方向图的计算 因为在局部区域沿着指纹脊和谷的方向灰度变化最小，而在其垂直方向灰度变化最大， π 故利用这一特征可以给每一像素选取M个方向（通常M=8 ）,每个方向为 。 M 图1 八方向图 每个像素点上方向值的判定是在其N ×N 邻域模板中得到的，一般取N 9 。 模板中心的p ij 表示第i 行，第j 列的像素，p d 1 表示以p ij 为中心第d 方向第l 个元素 - 1 - 图2 9×9 邻域模板 欲求p (i, j) 的方向d ，先求出沿各个方向的灰度变化 n λl ∑f (i, j) =− f (i , j ) l 1,, N （1） lk k k k 1 式中f (i, j) 是点p (i, j) 的灰度值，n 是所取的邻点数，此处n=4, f (i , j ) 是方向l 上第k lk k k 个点的灰度值. 由于指纹图像会受到噪声干扰，上式计算得到的点方向图会有误差，为此我 们用各个方向的灰度均值，见式（2 ），替代式（1）中的f (i, j) 得到由式(3)所表达的最小 值λ min(λ) ，则λ所