一种复合式指纹细化算法

1、一种复合式指纹细化算法摘要：为了进步指纹图像细化处理后的质量，提出一种复合式指纹细化算法。该算法在并行算法的根底上，首先构造出一套消除模板和两个修正模板，然后通过并行算法对图像进展初步细化，接着用构造的消除模板对图像进展二次细化，最后通过修正模板对纹线的拓扑构造进展修正。该算法可以保持图像连通性，细化后纹线满足单一像素宽且光滑无毛刺。关键词：指纹细化 复合式细化 消除模板中图分类号： TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-94162022Abstract： In order to improve the quality of fingerprint image thinning pr

2、ocess， a posite fingerprint thinning algorithm is proposed. This algorithm is based on parallel algorithm， firstly， it constructed a set of elimination template and two correction templates， and through parallel algorithms for preliminary refining， and then use elimination template for the secondary

3、 refining， finally， through the correction template to modify the topology of the ridge. This algorithm can keep image connectivity， and the ridge meet a single pixel width and smooth without burr after refining.Key Words： fingerprint thinning， posite thinning， elimination template1 引言作为指纹识别系统预处理阶段的

4、指纹细化工作，其细化后的图像质量对后续特征识别阶段有着重要影响。一个好的指纹细化算法应满足收敛性、连通性、拓扑性、保持性、细化性、中轴性、快速性1。按照迭代方式，可以将指纹细化算法归为两类：串行细化和并行细化。常用的细化算法有OPTAOne pass thinning algorithm细化算法2、快速并行细化算法3以下简称为快速算法、二-迭代并行细化算法4。文章对二-迭代并行细化算法进展分析，构造一套消除模板和一个修正模板，将其与并行算法相结合，提出一种复合式指纹细化算法。2 二-迭代并行细化算法二-迭代并行细化算法4以下简称迭代算法是对快速算法的一种改进，该算法具有细化后纹线为单一像素宽、

5、速度快等优点，但细化后图像不能很好的满足中轴性且斜线方向纹线毛刺多。该算法规定目的点P的8邻域分布情况如图1所示。该算法的流程为：步骤1.遍历图像寻找目的点，提取其邻域的8个像素，分别计算出，的值；步骤2.判断本次循环为奇数还是偶数，假设为奇次循环，判断条件1、条件2、条件3a是否同时满足，假设满足那么删除改点，否那么保存改点；假设为偶次循环，判断条件1、条件2、条件3b是否同时满足，假设满足那么删除改点，否那么保存改点。步骤3.判断是否还有目的点需要删除，假设有返回步骤1，否那么，完毕。对该算法进展深化分析后发现，其问题产生的原因主要为，第3个约束条件不包含毛刺及阶梯形纹线像素的分布情况。所

6、以无论是奇次还是偶次迭代都不能有效的细化。3一种复合式细化算法文章提出一种新的复合式细化算法，该算法综合了并行算法与串行算法的优点，以迭代算法细化图像后的结果为根据，构造7个消除模板和2个修正模板，有效的解决了上述问题。3.1 构造消除模板针对上述纹线毛刺问题，构造了如图2所示的7个消除模板。其中前四个模板用于去除90度及180度方向纹线两侧的毛刺。后三个模板用于去除135度方向纹线两侧的毛刺。此外，在前四个模板中，假设每个模板的两个X同时取0，那么会勿删掉纹线端点，导致破坏纹线原有构造。所以，给出4个条件与前四个模板共同构成约束条件。当目的点P邻域像素满足以下条件时：1与第一个模板匹配，那么

7、还需邻域内的P1与P7像素的值不能同时为1，即；2与第二个模板匹配，那么还需邻域内的P1与P3像素的值不能同时为1，即；3与第三个模板匹配，那么还需邻域内的P3与P5像素的值不能同时为1，即；4与第四个模板匹配，那么还需邻域内的P5与P7像素的值不能同时为1，即。3.2 构造修正模板针对细化后纹线成阶梯形问题，构造了1个修正模板及1个修正后像素值的变化模板，如图3所示。需注意的是，修正模板是对背景点周围的邻域像素进展判断，而不再是目的点。研究后发现阶梯形纹线大多为直角形走向，如图3a所示，但实际纹线的拓扑构造应该是135度方向走向，故需要用修正模板将纹线构造进展方向性调整。新的复合式算法步骤为

8、：步骤1.采用查表法将迭代算法编程，对二值化指纹图像进展初步细化，得到细化图像；步骤2.用3.1节的消除模板对图像进展串行细化，得到二次细化图像；步骤3.用3.2节的模板对图像进展修正处理，得到最终细化图像。4实验结果与分析为验证新算法的有效性，使用MATLAB语言对快速算法、迭代算法及本文算法进展编程实现。从FVC2022指纹库中提取多幅指纹图像作为实验样板，首先对各样板进展二值化处理，之后用上述3种算法分别进展细化。图4为随机挑选的一组细化结果图。从图中可看出，快速算法处理图像后，纹线拓扑性被破坏，部分纹线被删除，从而导致图像特征点丧失，影响指纹识别系统性能。迭代算法处理图像后，毛刺多且存

9、在阶梯形纹线，从而多出许多伪特征点。新算法细化后，阶梯形纹线数量明显减少，图像光滑无毛刺。5结语本文对二-迭代并行细化算法进展研究，结合串行与并行算法的各自优点提出一种复合式指纹细化算法。经实验证明，新算法在原有算法的根底上，解决了其细化后纹线毛刺多及存在阶梯形纹线的问题，细化效果好且速度快。参考文献1冯星奎，李林艳，颜祖泉.一种新的指纹图象细化算法J.中国图象图形学报，1999，410：835-838.2 CHIN R T， WAN H K， STOVER D I， et al. A one pass thinning algorithm and its parallel implementationJ puter Vision，1987，401：30-40.3ZHANG T Y， SUEN C Y. A fast parallel algorithm for thinning digital patternsJ munications of the A