III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

При снятии отпечатка, часто возникают нежелательные дефекты, такие как складки и борозды, проходящие через изображение, морщины, повреждения, сухая и шероховатая поверхность, грубые края на изображении отпечатка. Предлагается схема улучшения изображений, включающая в себя амплитудно-частотную обработку, бинаризацию и последующее утоньшение линий до 1 пикселя.

Этап 1. Метод устранения шума на изображениях отпечатка

Для устранения шума, используется фильтр Габора. Фильтр Габора - полосовой фильтр, который имеет свойство отборной ориентации и отборной частоты[2]. Симметрический фильтр Габора имеет следующую форму:

где f - частота синусоидальной волны плоскости по направлению γ от оси X, и δx и δy определяют Гауссовскую огибающую по осям Х и Y, соответственно, которые определяют полосу пропускания фильтра Габора. В нашем алгоритме, f=0.1, δx и δy оба берутся= 4.0.

Этап 2. Бинаризация изображения

Для дальнейшего анализа необходимо отделить пиксели, принадлежащие гребням от пикселей, принадлежащих впадинам.

а)       б)       в)

Для этого проводится бинаризация изображения. Бинаризация заключается в разделении всех отсчетов изображения на два класса[3] по признаку яркости: гребни и впадины. Над каждым пикселем изображения выполняется преобразование вида:

В исходном полутоновом изображении отпечатка присутствуют гребни одной яркости и впадины другой. На четком изображении, плотность распределения вероятностей яркости выглядит как два узких пика (рис. 3.а). В таком случае в качестве f0 можно взять любое значение между пиками. На деле, однако, имеет место более сложный случай: изображение содержит шум, а также, как для гребней, так и для впадин существенен некоторый разброс яркостей. В результате функция распределения вероятностей плотностей размывается (рис. 3.б).

Часто, тем не менее, разница между пиками сохраняется. В таком случае можно выбрать порог f0, соответствующий положению минимума между максимумами.

Этап 3. Утоньшение линий

Для решения данной задачи воспользуемся матричным алгоритмом Зонга-Суня[1]. Для этого введем матрицу 3*3:

Накладываем матрицу на изображение, совмещая интересующий нас пиксель с Р1.

Каждая  итерация состоит из 2-х подытераций:

Пиксель Р1 удаляется из изображения, если выполняются  следующие условия:

2 <= B(P1) <= 6

A(P1)=1

P2*P4*P6=0

P4*P6*P8=0

где А(Р1)-число конфигураций 01 в последовательности  P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9 , замыкая эту цепочку на Р2 ,т.е. вокруг этого пикселя существует только один переход от 0 к 1.

Выполняется аналогично, только

Р2*Р4*Р8=0

P2*P6*P8=0

Улучшение качества изображения отпечатка пальца заключается в последовательном применении следующих шагов: устранение шума с помощью фильтра Габора, бинаризация с использованием порогового алгоритма, скелетезация линий по алгоритму Зонга-Суня. Дальнейший анализ отпечатка состоит в поиске специальных точек и структур.

Библиографический список

1. Конушин А.А. Морфология бинарных изображений // Математическая морфология. - . 2002- №4. - с.28-32.

2. Евстюничева А.В. Автоматизированная система контроля доступа на основании распознавания отпечатков пальцев: Автореф. / ДонНТУ. - Д., 2007. - 17 с.

3 .Методы компьютерной обработки изображений. / Под ред. Сойфера В.А - Москва Физматлит, 2002. - 779 с.