基于matlab实现的指纹图像预处理

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第4期西南民族大学学报·自然科学版JournalofSouthwestUniversityforNationalities·NaturalScienceEdition文章编：1003-2843(2008)04-0836-03基于MATLAB实现的指纹图像预处理太艳荣(西南交通大学，成都610031)摘’要：指纹图像的质量相对于指纹识别而言非常关键，但实际操作中获取到的图像往往包含各种噪声．比如伤疤、汗渍、污迹以及与指纹采集设备的不均匀接触．在前人的基础上提出了一套基于Matlab实现的指纹识别预处理算法．本

2、文给出了用Mallab对每个指纹图像处理功能模块的算法实现、改进方法及处理结果，主要包括分割、归一化、增强和细化等．用Matlab实现的这种方法，既能分步对指纹图像预处理算法进行仿真测试、又可以很直观地看到图像处理算法的效果，有效配合了算法的研究．实验证明，用Matlab实现的算法处理结果比较理想，满足识别的应用性．关键词：指纹识别；预处理；分割；增强；细化中图分类号：TP391文献标识码：A指纹识别已经有100多年的历史，由于指纹具有唯一性、永久性和稳定性使得指纹识别成为最广泛使用的生物特征识别技术．近30年来，自动指纹识别技术取得了较大的成功，但是由于各种噪

3、声仍然存在，比如伤疤、汗渍、污迹、扭曲等等，直接影响到指纹识别的效率【l1．所以，指纹图像预处理算法仍然是模式识别领域的一个热点．Matlab既是一种高效、直观的计算机语言，时又是一个科学计算平台．它为数据分析和数据可视化算法、应用程序开发提供了核心的数学和高级图形工具．作为像处理的仿真工具，Matlab提供了功能强大的像处理函数，给仿真者提供了很大的便利性[2,31．最重要的是它缩短了开发周期．在指纹预处理仿真过程中，Matlab强大的数学函数和和方便的图像显示功能得到极大的发挥．本文在前人的基础上提出一套基于Matlab实现的指纹图像预处理算法，并给出了改进

4、的几个模块算法．本文的算法都是通过Matlab仿真而验证的，以Matlab作为指纹识别算法仿真的平台．1指纹识别系统的工作原理指纹识别流程如1所示【，．采集到的指纹图像包含各种噪声，所以很有必要去除噪声以实现正确匹配．通常预处理包括分割、归一化、平滑、方向滤波、二值化和细化，它的好坏直接影响到指纹识别的效果．在此基础上，提取指纹特征信息，得到输入指纹特征模板，然后用输入指纹特征模板与已登记的指纹特征模板相比较，最后显示识别结果．2分割分割是把前景区域和背景区域分离开来．前景区域是感兴趣部分，对指纹图像来说，就是包含脊线和谷线的清晰区域．所以分割操作能有效去除噪声

5、，并使后续操作更加简单．这也是首先进行分割操作的原因．本文使用的分割方法基于形态学操作．具体操作是：首先腐蚀原图得到离散块，然后利用阈值法[2]得到掩收稿日期：2008—03一¨作者简介：太艳荣(1983-)，女，西南交通火学硕-A研究，究方向：指纹识别技术研究维普资讯http://www.cqvip.com第4期太艳荣：基于MATLAB实现的指纹图像预处理837模图；在上述过程中小块被加入到主块；最后把获得的最大块作为指纹区域，至此，分割操作完成．图l指纹识别系统框架3归一化为了标准化输入图像的灰度值，通过对灰度范围进行归一化调整使其灰度值在特定区域内．一幅指

6、纹图像，I，定义为W*H矩阵，其中I(i'j)表示第i行第j列像素的灰度值．该指纹图像，I，的均值和方差定义为：(，)H-IW-I，()’G：Mo+J!，，c，>，尺(，)=·(，(一(，))，【一VARo(I(i,j)-M(I))2。，。·i=0j=04增强算法对于一幅指纹图像，方向场和频率场分别表示局部区域的瞬n,-t~laj和频率．到目前为止，有很多方法可以估算指纹图像的局部方向和局部频率．本文采用Hongeta1．(1998)提出的算法，但是本文以像素独立的方向场取代了文献[3]中块独立的方向场．步骤如下：(1)把归一化图像划分为W'W(16木16)的小

7、块．(2)在每-d,块中计算像素(x，y)处的梯度ax(i，，)和(f，．，)，这里可以采用简单的Sobel算子．(3)接下来计算以像素(}i)为中心的方向．了(()a2())_，)=122tan一222()()22(4)修正不正确的局部脊线方向，在无奇异点的邻域中用低通滤波器平滑方向场．(5)在上面得到的方向场基础上，沿其垂直方向投影每一块所有像素的灰度值．该投影形成—维正弦波，其极值点对应指纹的脊线和谷线．(6)假定T(ij)作为上述一维正弦波两相邻峰值之间的平均像素数，则频率F(i，j)计算为F(ij)=1／T(ij)．一旦脊线方向场和频率场确定，这些参数

8、可以j{{来构造偶对称G