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1、 一种新的指纹图像增强算法 Byung-Gyu Kim, Han-Ju Kim and Dong-Jo Park 电机工程系及计算机科学系 韩国科学技术院KAIST 373-1 Guseong-dong, Yuseong-gu, 大田市,大韩民国南韩305-701 Tel)+82428693438 Fax) +82428693410 Email ) chitosmail.kaist.ac.kr, djparkee.kaist.ac.kr 摘要 在本文中，提出了一种基于图像标准化及枷帕滤波的新的指纹图像增强算法。首先,对基于分块自适应标准化处理的指纹图像提出了改良。一个输入的图像按照K*L面积范
2、围被分解为几个子块，并对感兴趣的区域ROL于指纹图像中获取。图像标准化的参数根据子块的统计数据被自适应地决定。通过利用这些参数，分块子图像被标准化从而进行下一个步骤。其次，一种新的选取2种重要枷帕滤波系数的技术被创造。这些参数呈波峰方向和波峰频率。在此学术中，子块图像的峰向是由概率性的方法被决定的而不像其他方法。通过这个波峰方向，频率也由利用方向性的投射而被选择出来。所提出的算法性能被进行了NIST指纹图像测试并且在实验中展示了显著的改良效果。 1 简介 当今指纹技术被广泛应用于个人验证中的生物特征，大多数自动检定系统是基于指纹细节点模式匹配1-6。微小的细节处即是指纹图像中局部间断点所表示的
3、终端和分叉。为了获取一个给定指纹图像通过直接扫描器或是一个凸起的数位化指纹中的细节，首先要做的便是提取波峰结构图。高品质的已获得的图像,波峰指纹图像结构并不总是很好定义的。因此,一些增强预处理过程是很有必要的,可以得到更为可靠的特征提取。 许多种类的指纹图像增强方法已在文献中被提出。大局部方法都是基于图像二值化,而另一些那么却是直接提高图像灰度图像。在灰度图像的处理方法中,增强算法的主要步骤包括如下：1标准化。2局部方向估计。3局部频率估计。4通过过滤器进行过滤处理。 在标准化的第一步,一个输入指纹图像进行归一化处理,降低灰度动态范围的波峰波谷的形象,以便于处理以下步骤。并且估计出定向图像，通
4、过利用梯度信息得出的标准化指纹图像。在下一步骤中，通过标准化的指纹图像及定向图像，可以计算出频域图像。一个滤波器应用于pre-tuned峰与谷的指纹图像像素标准能够获得一个增强型指纹图像的最后一步。一般来说，枷帕滤波是最常用于指纹图像的增强算法。 标准化 归一化图像定像局部频率估计图像过滤输入图像图像增强 图1 块的指纹图像增强 在本文中,我们建议一种新的方法,选择了两个重要的枷帕滤波参数于指纹图像的增强算法。为了得到增强型指纹图像,原始输入图像分解为该面积K *L和标准与局部特征，从而进行接下来的过程。不像其他方法,诸如利用平均法的梯度图像,我们设计一个概率的方法来测定波峰的方向。同时,频率
5、的表达式是利用方向投影而获得方向。 本文按如下顺序排列，在第二步骤中，基于子快处理的自适应图像归一化被简要说明。同时,在第二步骤中，新方法的两个重要枷帕参数的选择被提出。第三步骤，为验证算法的性能,该算法进行了NIST测试。最后,我们将为这个工作做结论作为第四步。 2 该指纹图像增强的算法提出 2.1 基于局部特征的标准化自适应图像 由于使用者造成的传感器信号不连续或是墨印强度不均的原因，从传感器中获取的输入指纹图像可能存在不合格的画质问题。为了应对这一问题，一种基于指纹图像局部特征的自适应归一化算法被提出。对于一个给定的指纹图像，其中我们定义一个M*N的矩阵及一组数据i,j，其中i代表亮度而
6、j代表像素。Hong和jian采用了如下的处理过程： 其中M0与 V AR0 是理想均值及均方差，而 M 与V AR为由图像给出的计算出来的均值和均方差。 为了估计最初的和，这2项数据要求多样以适应当前模块下的局部特征。令和 这2个值成为理想化参数，这是在指纹图像中第i块的标准化区域，其中的更新方程式如下所示： 其中1 和2是加权因数，代表期限内变化做出奉献率的程度大小。Mi and V Ari那么分别代表计算平均值以及均方差。 上述方程中的第二个关系式右边的变化量那么被定义为第i块区域上的局部特征。当这些数据为理想的参数,根据所需的参数变化局部特性在当前的区域中。 图2显示了利用基于分块处理的自适应图像归一化的结果。图2所给出的结果是当如图2(a),我们可以看出,由于一些因素，指纹图像很不均匀。结果说明,本文提出的算法,利用基于块的处理,可以提高原始图像利用设计自适应的归一化法。这是由于将局部特征信息纳入考量之中了。 图2由美国国家标准技术研究所经过指纹图像归一化的实验结果：(a)原始图像,(b)基于分块自适应归一化处理结果。 2.2 枷帕过滤器参数的自动选取 在指纹图像的归一化处理之后，通过利用滤波器，滤波处理生效。枷帕滤波器常用来增强标准化的图像，其指纹图像增强方程可写成如下： 其中表示枷帕滤波的方向，f代表频率，x and y那么是分别表示沿x轴和y轴的高斯包络。
