基于方向場的指紋圖像處理算法

指紋識別是一種有效身份鑒定技術(shù)方法，可是任何指紋采集設(shè)備和方法都無法在采集過程中完全解決圖像質(zhì)量的問題，為此需要在識別之初首先對指紋圖像進(jìn)行處理。文中將采用方向場技術(shù)對指紋圖像進(jìn)行處理，從仿真結(jié)果來看該算法實現(xiàn)簡單、處理效果良好。

【關(guān)鍵詞】指紋識別 預(yù)處理 點方向場 塊方向場

1 前言

當(dāng)今已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)信息化時代，個人身份正變得越發(fā)隱性化。為了保證個人信息安全，準(zhǔn)確鑒別身份就成了首要問題。由于每人的指紋紋線的特點不同，且形態(tài)穩(wěn)定，所以被很多各類身份識別系統(tǒng)采用。要實現(xiàn)指紋識別，指紋圖像預(yù)處理是前提，本文嘗試用方向場技術(shù)來進(jìn)行指紋圖像處理，以升身份識別率。

2 指紋方向場簡介

方向場其實是用來對圖像中紋理方向和對應(yīng)位置進(jìn)行描述的一個二維平面場。就指紋來說，其方向場的功能就是描述圖像的紋理方向及其在空間分布。具體而言，指紋方向場有兩種：一種是可用于表示圖中每個像素點脊線方向，且具有連續(xù)性和漸變性的點方向場，這類的特點是方向過渡自然，易受噪聲影響；而另一種則是可表示圖中每塊脊線大致方向的塊方向場，此類方向場能很好地去除噪聲，但是其整體過渡性差，精確度不高。本文將點方向場和塊方向場進(jìn)行結(jié)合，以優(yōu)化識別效果。

3 指紋方向場的計算方法

3.1 求解指紋點方向場

在計算點方向場時，可以采用鄰域方向模板法，可以把指紋脊線的走向按八個方向進(jìn)行劃，并將方向模板中心設(shè)為基準(zhǔn)點。如此一來，從水平方向起，沿著逆時針方向，每隔一定的間隔確定一個方向i（i=0，...，7），本文中求取方向角范圍是[0，π]，相鄰方向間隔相等。

3.2 求解指紋塊方向場

為了削弱點方向場D（x，y）所受的噪聲干擾，還要依據(jù)點方向場進(jìn)一步求取塊方向場，為此往往會將點方向場劃分為一系列相互之間不重疊的塊。然后再針對每個小塊求取平均方向，并把該方向視為此小塊脊線的主導(dǎo)方向。若用該小塊的主導(dǎo)方向替代小塊內(nèi)每個像素的方向，就可以得到塊方向場了。但如此一來，由于未對其他相鄰小離散塊中像素的影響進(jìn)行考量，很可能會造成方向的不連續(xù)性，故而性能亟待改進(jìn)。

3.3 求解指紋連續(xù)分布方向場

4 結(jié)論

指紋方向場實際是指紋圖像的一種變換表示方法，在預(yù)處理中可以利用其對指紋圖像進(jìn)行處理，以實現(xiàn)對所采集的不確定性指紋進(jìn)行圖像增強(qiáng)，為后繼的識別步驟做準(zhǔn)備?？墒?，常規(guī)的點方向場計算受噪聲影響較大，一般無法完全反映指紋脊線的真實走向；而塊方向場的整體過渡性差，精確度不高。文中將兩者進(jìn)行了適當(dāng)組合，從仿真結(jié)果來看可以處理效果較好。

參考文獻(xiàn)

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[3]李向麗，周美嬌，張翠雪.基于塊方向圖的指紋中心點定位[J].信息技術(shù)，2014（10）.

作者簡介

段沛沛（1980-），女，河南省洛陽市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為西安石油大學(xué)講師。研究方向為智能信號處理、數(shù)字圖像處理。

作者單位

西安石油大學(xué)計算機(jī)學(xué)院 陜西省西安市 710065