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方法，可是任何指紋采集設備和方法都無法在采集過程中完全解決圖像質量的問題，為此需要在識別之初首先對指紋圖像進行處理。文中將采用方向場技術對指紋圖像進行處理，從仿真結果來看該算法實現簡單、處理效果良好。

【關鍵詞】指紋識別 預處理 點方向場 塊方向場

1 前言

當今已進入網絡信息化時代，個人身份正變得越發隱性化。為了保證個人信息安全，準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，且形態穩定，所以被很多各類身份識別系統采用。要實現指紋識別，指紋圖像預處理是前提，本文嘗試用方向場技術來進行指紋圖像處理，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位置進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行結合，以優化識別效果。

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行劃，并將方向模板中心設為基準點。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，還要依據點方向場進一步求取塊方向場，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方向。若用該小塊的主導方向替代小塊內每個像素的方向，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行考量，很可能會造成方向的不連續性，故而性能亟待改進。

3.3 求解指紋連續分布方向場

4 結論

指紋方向場實際是指紋圖像的一種變換表示方法，在預處理中可以利用其對指紋圖像進行處理，以實現對所采集的不確定性指紋進行圖像增強，為后繼的識別步驟做準備?？墒?，常規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。文中將兩者進行了適當組合，從仿真結果來看可以處理效果較好。

參考文獻

[1]董明.指紋識別技術發展綜述[J].中國科技信息，2011（13）.

[2]李宏中，葉強.指紋識別算法研究及實現[J].計算機光盤軟件與應用，2012（22）.

[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，2014（10）.

作者簡介

段沛沛（1980-），女，河南省洛陽市人。碩士學位。現為西安石油大學講師。研究方向為智能信號處理、數字圖像處理。

作者單位

西安石油大學計算機學院 陜西省西安市 710065