指纹图像预处理的研究

关 键 词 ：指 纹 ：图像 ：预 处理
１ 指 纹 图像 分 割
图像 分割通 常位 于预处理 的前端 ．其 目的是把指 纹 图像 中质量很 差 ． 在后续处理 中很 难恢 复 的图像 区
域 与 有 效 区域 区分 开 来 分 割 处 理 不 仅 能 提 高 特 征 提
中所遇 到的问题 。形态方法 中图像信息 的基 本单元是 二值像 素 利用数学形态学 的以下 几个 基本概念和运 算 ． 结构元灵 活地 组合 分解 ． 将 应用 形态变换达到分析
膨 胀 具 有 结 合性 、 换 性 。 这 样 ． 进 行 膨 胀 的 步 交 在 骤 序列 中 ， 成 运 算 的顺 序 就 不重 要 了 。 就 允许 我们 完 这 将 一 个 复 杂 的 形 状 拆 成 几 个 简 单 的 形 状 ．然 后 重 新 组 合 成 为 膨胀 序 列 （ ） 蚀 ２腐
是对我们没有意 义的区域 ． 这些 区域我们称之 为背景 。
指 纹 图像 分 割 的 目的就 是要 将 指 纹前 景 区域 同 背 景 区 域 分 离 开来 ． 以避 免 在 背 景 区域 中 提取 特 征 ， 这样 能 提
高特征提取的准确性 ． 同时节省处理时间 ． 而提高整 从 个 系统的性 能 因而指 纹图像 分割成 为指纹 图像预处
因 此 它 可 以 用 一 个 统 一 而 强 大 的 工 具 来 处 理 图 像 处 理
收 稿 日期 ： ０ ２ ２ １ 一叭 一 ５ ０ 修 稿 日期 ：０ ２ ２ ０ ２ １ —０ — １
种探针 ． 也称为结构元 。 腐蚀 在许 多应用 中起着十分
重要 的作用 结构元对一 幅图像进行腐蚀会 生成一幅 包含结构元所有位置的图像
的 目的 （ ） 胀 １膨
取 的精确度 ． 而且还能大大减少指纹处理 的时 间 。 尤其 是 当输入 图像需要进行 大量 的处理步骤 时。所 以图像
分 割 应 该 在 尽 可 能早 的 阶段 进 行 ．使 后 续 处 理 能 够 集 中 于有 效 区域 ， 少计 算 量 。 减
已 知 二值 图 像 Ａ， 果 Ａ Ａ … ， 是 由 二 值 图 如 Ａ ６
１１ 数 学形 态 学 简介 ．
数 学 形 态 学 是 一 种 应 用 于 图 像 处 理 和 模 式 识 别 领 域 的 新 的 方 法 ．基 本 思 想 是用 具 有一 定 形 态 的 结 构 元
二值图像 日常常是规则图像 ．是作用于图像 中的
一
素去度量和提取图像 中的对应形状 以达到对图像分析 和识别的 目的。 用于描述数学形态学的语言是集合论 ，
们采用先将块方 向图 （ ） ７转化为“ 连续的矢量图” 再 ， 假设 ） 表指纹图像在（ ） 代 处的灰度值 ， 则方 对“ 连续 的矢量 图” 进行低通滤波 的方法＿ ３ １ 。实验证 明 ．
这 种 方 法 比一 般 用 的 中值 滤 波 和 加 权 平 滑 的方 法 效 果 好 。 到更平滑的方向图。 得 计算步骤如下 ：
②计算 块 中每个像 素厂 ） 轴 和 Ｙ轴上 的梯 （√ 在
作 者 简介 ： 奇 （９ ７ ） 男 ， 程硕 士 ， 川 南 充人 ， 究 方 向 为 网络 信 息与 安 全 周 １７一 ， 工 四 研
现 代 计算 机
２ １ ．２ ０ ２０
图形 图像
③用 下面 的公 式计算 以像素 （√ 为 中心的 Ｗｘ ） Ｗ
块 的方 向 （√ ）
（ ） ∑ ∑ ２ ，Ｇｕ ） ＝ √ Ｇ ｖ ， （ ） （
（ ８）
Ｖｉ）∑ ∑ （ （ ） ／ ， ） ｙ，＝ （ ｊ Ｇ 一 （ Ｃｕ）
（ ９）
Ｏｄ ａ（ （） ｎ ｉ＝ ｔ １
④方
虽 然 由上 面 的算 法 求 的方 向 图 已经 能 够 比较 精 确 地 反 映 出指 纹 纹 线 的方 向 。 由于 分 块 处 理 的影 响 ． 但 计 算 出的 块 方 向图 在 各 个 子 块 的交 界 处 不 平 滑 ．因此 需 要 进 一 步 对 上述 算 法 得 到 的方 向图 进 行平 滑 。 里 ． 这 我
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指纹 图像预处理 的研究
周 奇
（ 州 体 育 职业 技 术 学 院 ，广州 ５ ０ ０ ） 广 １０ ０
摘
要 ：对一 种基 于 Ｇ ｂ ｒ 波的指 纹 图像 增 强 方法 进行 讨论 并 加 以 实现 由于局 部指 纹 纹 线脊 谷 交 ａｏ 滤
错 ， 似 平 面正 弦波 ， 近 其傅 立叶 频谱 具 有 明 显 的峰 值 。 且峰 值 的 方 向和 位 置取 决 于 纹线 的 方 向
和频 率 ， 因此采 用 具有 良好 方 向和频 率 选择 特 性 的 Ｇ ｂｒ 波 器可 以 实现 较好 的增 强 效果 ａｏ 滤
在 这 种指 纹 图像 增 强方 法 中 ． 关键 是 如何 准 确 地计 算 指 纹纹 线 方 向和 纹 线频 率 详 细介 绍指
纹 图像 的预 处理 方 法 包括指 纹 图像 的 分割 和 增强 ． 给 出增 强算 法 的流程 及 实验 结 果 并
理 中一 个 必 不 可 少 的 重 要 环节
腐蚀是膨胀 的相反过程 二值 图像 Ａ 经二值 图像
曰腐 蚀 后 在 Ｐ点仍 为 ｌ的 充 分 必 要 条 件 是 ： 移 到 Ｐ Ｂ平 后 。 中 的 １ 素 也 是 Ａ 中的 １ 素 。 腐 蚀 可 用 下 式 曰 像 像 被 表 示 ： ＠ ＝ ｐ ． Ａ｝ Ａ ｛ｌ Ｂ
。
像 ＝ ｂ， … ， ｝ ｛ ｂ， ｂ 中像 素值 为 １ 的点平 移得到 的 ， 则
Ａ由 Ｂ平移 的并称为 Ａ被 日膨胀 ， ：ｏ 即 Ａ ＝Ｕ Ａ 。
６ 。
在指纹图像 中 ．我们感兴趣 的只是由指 纹的脊 和
谷 组 成 的 指 纹 区 域 ， 们 称 之 为 前 景 ； 非 指 纹 区域 ， 我 而