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指纹图像的预处理算法

指纹图像的预处理算法

设计与应用

计算机测量与控制.2006.14(5) ComputerMeasurement&Control 

  655

文章编号:1671-4598(2006)05-0655-03      中图分类号:TP391.4     文献标识码:A

指纹图像的预处理算法

孙以雷,陈红卫

(江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江212003)

摘要:提出了一种基于Gabor滤波的指纹图像预处理算法,包括指纹图像的增强、背景的分割、二值化和细化等几部分;在指纹

图像增强方面,利用指纹的方向特性设计出Gabor滤波器,使用Gabor滤波器对指纹进行滤波;,采用了滤波后指纹图像4个角部灰度均值作为阈值的快速分割算法;在二值化和细化方面也做了探讨,线,并且很好地保留了纹线的关键信息。

关键词:预处理;方向图;Gabor滤波器;分割

Pre-Image

ilei,ChenHongwei

(Schoolof,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenjiang212003,China)

Abstract:Asetforpre-processingoffingerprintimagebasedonGaborfilterisproposedinthispaper.Fingerprintenhance2ment,backgroundsegmentation,binarization,http://www.wendangxiazai.comingGaborfilterdesignedbyridgeorientationoffingerprintimplementsfingerprintenhancement.Astosegmentationoffingerprintimage,aspeedyap2proachisproposedwhichusestheaveragevaluegrayinfourcornersasthreshold.Italsomakesdiscussioninbinarizationandthinning.Ex2perimentsshowthattheridgeisextractedandthekeyinformationissavedafterthepre-processing.

Keywords:pre-processing;directionimage;Gaborfilter;segmentation

0 引言

近年来,以指纹识别技术为代表的生物识别技术引起了人们的广泛关注[1]。自动指纹识别系统大多是依靠细节特征实现指纹的识别,可靠、准确的提取细节特征是自动指纹识别实现的前提和基础。细节特征提取的准确性严重依赖指纹图像的质量。在实践中,由于手指本身的因素和采集条件的限制,采集到的指纹图像会不同程度的受到各种噪声的干扰。因此,在细节特征的提取和匹配之前一般要对采集到的指纹图像进行预处理。预处理的目的是:去噪声,把原图像变成一幅清晰的二值点线图,易于正确的特征提取。要求预处理在消除噪声的同时应尽量保存原图像的真实特征不受损失。

本文在前人研究的基础上提出了一种基于Gabor滤波指纹图像预处理算法,包括指纹图像的增强、背景的分割、二值化、二值化去噪和细化等几部分。在指纹图像增强方面,利用指纹的方向特性设计出Gabor滤波器,并且根据指纹核心区域方向变化比较剧烈,Gabor滤波求取的结果不够准确,对核心区域采用了单一方向Gabor滤波以及多方向Gabor滤波合成的方法,取得了较好的效果;在图像分割方面,采用滤波后指纹图像4个角落灰度均值作为阈值的快速分割算法;在二值化方面采用了利用方向信息进行二值化的方法;最后采用数学形态学方法实现了指纹图像的细化,实现较好的细化效果。实验表

明,经过该套预处理算法提取出的纹线,很好地保留了纹线的关键信息。

1 指纹图像的增强

在指纹采集中,对干、湿、老化、破损的指纹,往往难以得到清晰的图像,为了弥补指纹图像的质量缺陷,保证指纹后处理算法对指纹图像具有足够的鲁棒性,图像增强是十分必要的。

指纹增强是对低质量的指纹图像采用一定的算法进行处理,使其纹线结构清晰,进而突出和保留固有的特征信息而避免产生伪特征信息,其目的是保证特征信息提取的准确性和可靠性。指纹图像的增强一般由规格化、方向图的就算、滤波几个部分组成。111 图像规格化

图像规格化的目的是把图像的平均灰度和对比度调整到一个固定的级别上,以减少不同指纹图像之间的差异。

令I(i,j)代表原始图像在点(i,j)的灰度值,I′(i,j)代表规格化后的图像在点(i,j)的灰度值,M和VAR分别代表原始指纹图像的均值和方差,M0和VAR0分别代表期望得到的均值和方差。则规格化之后的指纹图像在象素点(i,j)

指纹图像的预处理算法

的值I(i,j)由式(1)确定:

M0+

(i,j)=I′

M0-2

VAR2

VAR

  I(i,j)>M

(1)

收稿日期:2005-07-03; 修回日期:2005-08-05。

作者简介:孙以雷(1981-),男,硕士研究生,主要从事图像处理与指纹识别等方向的研究。

陈红卫(1966-),女,浙江人,教授,主要从事图像处理、计算机应用等方向的研究。

 否则

  按式(1)对输入图像进行点运算即可实现图像的规格化处理,运算结果使得图像的灰度均值和方差与预定值一致。112 方向图的计算

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