一种基于指纹图像特征的图像分割算法

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1、电子测量技术第３２卷第８期信息技术及图像处理ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２００９年８月一种基于指纹图像特征的图像分割算法刘明生吴小培项明（安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥２３００３９）摘要：良好的指纹分割算法能够有效的提高特征提取精度和减少后续处理时间，在指纹识别系统的预处理过程中具有重要的作用。在分析了灰度均值计算方法和噪声对方差的影响之后，提出了一种基于指纹图像特征的图像分割算法。通过实验证明，这种方法对含有噪声的指纹图像的分割是有效的，且对不同类型的指纹图像有较高的适应性。关键词指纹分割；指纹识别；指纹图像特征；噪声中图

2、分类号：ＴＰ３９１．４文献标识码：Ａ犐犿犪犵犲狊犲犵犿犲狀狋犪狋犻狅狀犪犾犵狅狉犻狋犺犿犫犪狊犲犱狅狀狋犺犲犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犳犻狀犵犲狉狆狉犻狀狋犻犿犪犵犲ＬｉｕＭｉｎｇｓｈｅｎｇＷｕＸｉａｏｐｅｉＸｉａｎｇＭｉｎｇ（ＫｅｙＬａｂ．ｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００３９）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｂｅｔｔｅｒｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｂｕｔａ

3、ｌｓｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｉｍｅｏｆｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｍｅａｎｇｒａｙｓｃａｌｅａｎｄｎｏｉｓｅｉｍｐａｃｔｏｆｖａｒｉａｎｃｅ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｍａｇｅ．Ｅｘｐｅｒｉ

4、ｍｅｎｔｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｏｎｔｈｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｎｏｉｓｅｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｍａｇｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ａｎｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｍａｇｅｈａｓｈｉｇｈａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｍａｇｅ；ｎｏｉｓｅ一种是基于图像灰度方差的［５］，但这种方法不适合于低对０引言比度或噪声较强的图像，另一种则是

5、ＭｅｈｔｒｅＢＭ等人提指纹作为人体的重要特征，因其具有唯一性和终生不出的基于指纹的方向图的指纹图像分割算法［６］，这种方法变性，已经成为生物识别领域的重要手段［１］。指纹已经在对图像的方向图求取的精确性要求很高，当指纹图像受到越来越多的领域如社会安全、办公安全、资讯安全、金融安全、个人安全等方面得到广泛的应用，被认为是身份辨认的物证之首。指纹识别技术是一种生物测定学技术，它涉及到传感器技术、数字图像处理、模式识别等诸多学科。近年来无论是电子集成制造技术还是指纹算法的研究，都取得了很大的发展。指纹识别系统主要包括４个部分：指纹图像采集、指纹图像预处理、指纹特征提取和指纹特征匹

6、配。原理框图如图１所示。由此可知指纹分割是指纹图像预处理的第一步，是指纹图像处理的首要部分［２］，其目的就是要把含有指纹的前景区域（即由指尖与传感器接触的那部分所形成的图像［３］）给分割出来并尽可能的去除掉前景区域的噪声，这样可以使后续的操作只对前景区域进行处理，从而大大减少预处理的时间和提高指纹的识别效果［４］及整个指纹识别系统的性能。因此好的指纹分割算法对指纹识图１指纹识别系统原理框图别系统是非常重要的。目前典型的图像分割算法有两种，·９２·刘明生等：一种基于指纹图像特征的图像分割算法第８期方向性很强的噪声污染或对于指纹图像的中心点、三角点犛犞犿（，狀）＝（４）及方向变

7、化剧烈的脊或谷的这些指纹图像区域的方向就槡Κ×Κ很难精确得到。针对指纹图像是一种典型的纹理图像，提３）通过试验选定一阈值Ｔ，若犞犿（，狀）＞Ｔ，则块第出了一种基于指纹图像特征的图像分割算法，来实现对指（ｍ，ｎ）设为有效区域；否则设为背景区域。纹图像的前景区域的有效分割。３基于指纹图像特征的图像分割算法１灰度均值计算方法与噪声对灰度方差影响的指纹图像是一种典型的纹理图像，因此指纹图像也有分析着纹理图像所固有的纹理特征，指纹图像的基本纹理特征在图像分割算法中灰度均值的计算一般分为全局均的表现为：脊线和谷线是间隔均匀出现