指纹增强算法的研究
基于中值滤波的指纹增强算法
基于中值滤波的指纹增强算法
作者：隋雪莉梅园
来源：《现代电子技术》2009年第10期
摘要:指纹增强对提高细节特征提取的准确率乃至整个自动指纹识别系统的性能实现都具有重要的意义。首次将中值滤波算法运用于指纹图像增强方面,提出了一种更为简单的指纹图像增强算法。该算法的主要过程是:对图像中的每个像素点,沿该点方向上取一个(2R+1)的一维统计窗口,其中R为该统计窗口的半径。对该窗口进行中值滤波,并将中值结果赋予该像素点。通过针对FVC 2002指纹库进行实验表明,该方法是一种简单、有效的指纹图像增强算法。
关键词:自动指纹识别系统;指纹增强;中值滤波;方向场
中图分类号:TP391.4文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2009)10-107-03
Fingerprint Image Enhancement Algorithm Based on Median Filter
SUI Xueli1 ,MEI Yuan2
(1.Jincheng College,Nanhang University,Nanjing,211156,China;
2.School of Computer Science & Technology,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing,210094,China)
Abstract:Fingerprint enhancement is important for improving the accuracy of minutia extraction,even for the total Automated Fingerprint Identification System (AFIS).In this paper,median filter method is applied to fingerprint image enhancement for the first time,and a more simple fingerprint image enhancement method is proposed.The main processing is: for each current point in fingerprint image,a statistical window of one dimension with(2R+1) in size is gained,here Ris the radius of the window,then the median filter is operated on this window,the current point with the result of the median filter is reset.The experimental result based on FVC2002 shows the proposed method is a simple,effective fingerprint image enhancement algorithm.
指纹图像分割与增强算法
摘
要 ： 对现有 的指 纹增 强算法 中图像 分割 不彻 底 ， 针 不能很 好 地修 复 指纹 断裂纹 线 问题 ． 以
分 形理论 为基础 ， 用差分计 盒 维数 算 法与 Ｇ ｂｒ 利 ａｏ 滤波 器增强 方法 ， 通过 计算 指纹 图像 的 方向场 和
频 率场 ， 计 了一种指 纹 图像 增 强算法． 设 实验 结 果表 明 ， 该算 法提 高 了指纹 图像 的 处理速度 ， 断裂 对
第１ ６卷
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第 １ 期
哈 尔 漳 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ Ｏ Ｆ ＨＡＲ Ｉ Ｂ Ｎ ＵＮＩ ＥＲ Ｉ Ｙ ＣＩ ＣＥ ＡＮＤ Ｔ ＨＮＯＬ Ｖ Ｓ Ｔ ＯＦ Ｓ ＥＮ ＥＣ ＯＧＹ
Ｖｏ ＿ ６ Ｎｏ ｌｌ ．１ Ｆｅ ２ ｂ． ０１ｌ
２ １ 年 ２月 ０１
（ ． ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｕｏ ｔ ｎａ ｄ Ｉｆｒ ｔ ｎＥ ｇ ｅ ｒ ｇ Ｐ ｎ ｄｎ ｓ ａ ｎ ｕ ｔａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｈ ｏｏｙ ｉｇ ｉｇｈ ｎ １ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｔ ｉ ｎ ｎ ｍａ ｏ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｉ ｉｇｈ ｎ Ｉｄ ｓ ｉ ｏ ｅｅｏ ｃ ｎ ｌ ，Ｐｎ ｄｎ ｓ ａ ｍ Ａ ｍａ ｏ ｏ ｉ ｎ ｉ ｇ ｒｌ ｌ Ｔ ｇ
ｏ ｒ ｃ ｉｎ ｎ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｅ ｄ，ａ ｄ ｈ ｓｄ ｓｇ ｅ ｉ ｄ ｏ ｎ ｅ ｒｎ ｍａ ｅ ｉ ｔｎ ｉ ｃ ｔｏ ｌｏ ｔ ｍ ．Ｔｈ ｘ ｆｄｉｅ ｔ ｓａ ｄ ｔ ｅｆｅ ｕ ｎ ｙ ｆ ｌ ｏ ｉ ｎ ａ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｋ ｎ ｆｆ ｇ ｒ ｉ ｔｉ ｇ ｎｅ ｓｆ ａｉｎ ａ ｇ ｒ ｈ ｉ ｐ ｉ ｉ ｅｅ 。
指纹图像增强处理新技术：指纹图像增强处理技术进展
０ ３ 。 。 ０
６。 ０
９。 பைடு நூலகம்
１ Ｏ １ ０ １ Ｏ 纹线 夹 角 ２。 ５。 ８。
图 １ 重 叠指 纹 的分 离 效果 与 指 纹 纹 线夹 角 的 关 系 图
值 的大小不仅与该像素的灰度值有关 ，而且还与其邻域 内
的像素灰度值有关。
在 指纹图像 的增强方 法中 ，基于 Ｇａ ｏ滤 波的方法 ｂｒ 是一种较为成功 的方法 ，该 方法 的基本出发点是基于指纹
二 、指 纹 图像 处 理技 术 进展
指纹 图像处理 方法按照其处理 的空间不同 ，可分为
基于空 间域 的增强处 理方法 和基 于频率域 的增强处理 方
法。
需要 指 出的是 ，对 同一 个指纹 图像 进行 增 强处 理
４ Ｉ季 噩 ２１年９ 圜墨 ００ 月
向特 ｌ 生。因此可以充分利用局部 区域 内指纹纹线 的频率和 方向特 牲，对每个指纹局部区域建立相应的模板进行增强 处理 。而Ｇａ ｏ滤波器具有较好的频率选择和方向选择特 ｂｒ 性 ，采用Ｇａ ｏ滤波器不但可以进行指纹增强 ，而且一般 ｂｒ 能将指纹 的脊线和谷线结构不失真地保留下来 。夏振华等
定。
基于空间域的增强 方法直接对图像像素进行运算处
理， 根据所采用的像素处理方式不 同，又可分 为灰度变换 方 法和空域 滤波方法 。灰度变换方法是基 于对像素点操作
一种指纹图像增强算法研究
Ｎ（ √ ＝ ｉ ）
Ｍ、 亘 ｌ
其中：
，ｊＭ ｉ≤
） 示 像 素 点 （ ） 灰 度 值 ， 为 期 望 表 ７ 的 眠
取 指 纹 特 征 之 前 ． 要 对 指 纹 图像 进 行 滤 波 处 理 ， 去 需 以 除无 用 信 息 ． 强 有 用 信 息 在 得 到 增 强 的灰 度 图 后 ， 增 需 要 将 其 进 一 步 二 值 化 ． 于 后 续 过 程 的 处 理 便
Ｍ ＾ 、 Ｍ
断 点 等 ．这 些 噪声 对 指 纹 特 征 信 息 的提 取 造 成 一 定 的 影 响 ． 至 会 产 生 许 多 伪 特 征 点 指 纹 图像 增 强 的 目的 甚 就 是 去 除 图像 中 的 噪 音 ． 它 变 成 一 幅 清 晰 的 点 线 图 ． 把
便 于 提 取 正 确 的 指 纹 特 征 ． 而 保 证 识 别 的 可 靠 性 因 从 此 指 纹 图 像 的增 强 处 理 是 正 确 识 别 指 纹 的基 础 ．在 提
方差 。通常 。 规格化作用在 整幅 图像上 ． 由于指纹 图像
具 有 弹性 特 性 ．对 整 幅 图像 进 行 规 格 化 不 能 补 偿 图 像 不 同 部 分 的 强 度 差 异 因 此 ． 有 效 区域 的 每个 小 扇 区 对
单 独 进 行 处 理 ． 用 一 致 的 均 值 和 方 差 ． 而 有 效 地 避 采 从
指纹图像增强处理技术在侦查破案中的应用
应用紫外照相却难 以消除 ，而规则背景对纹线尤其是指纹
纹线上的特征点的判别影响特别的大 。在这里笔者介绍一
例应用Ｉ ｇ ｒ ｌ ． 简称ＩＰ） ｍａ ｅｐｏｐｕ ６２（ ｓ Ｐ 软件对拍摄后 的照
致 ，否则两张照片将无法重合。
片进行处理 ， 成功消除规则背景干扰 的案例 ， 所使用的就
（ 现场勘查的过程 中经常会遇到圆柱体表面附有 １）
指印纹线 ，技术 员在遇到类似 圆柱体表面指纹时要么放弃
指纹 增强 的主 要 目的是 突 出指纹 图像 中的有 用信
息 ，消 弱或消除无用信息改善指纹图像质量 ，增大指纹图 像中纹线和背景之 间的亮度差异 ，突出图像 中感兴趣 的部
分 ，使其内容更加清晰以便于特征提取 。一方面可 以改善
是频率域方法。
案例２ ２ ０年 １ 日２ 日 ，常州溧阳市某镇 镇东 ： ０８ ２ ９ 晚 路 １８ 号被盗 ， ２ 犯罪分子爬 窗入室翻窃 ， 二楼窃得一笔 从
记本电脑及两瓶洋河酒 ，后又下至一楼窃得失主包内现金 ８ 万余元 、中华香烟数条 ，在逃离现场时将笔记本 电脑及 两瓶酒遗留在一楼 出口处附近。经现场勘查在酒盒上沿 口
图２
处 理方法 ：使用 的软 件是Ｐ ｏｏ ｈ ｐＣ ２ 本 ，首 ｈ ｔｓ ｏ Ｓ 版
先将指纹 照片Ａ、Ｂ Ｐ ｏｏ ｈ ｐＣ ２ 在 ｈ ｔｓ ｏ Ｓ 中打开 ，按 照照片
基于曲波域的指纹增强算法
数 进 行 增 强 和去 噪 在 曲 波域 中 ，利 用方 向 滤 波 器对 粗 尺 度 系数 进 行 增 强 ， 同 时利 用软 阈值 函数 对 细尺 度 系数 进
行去噪 ， 这使 它与传统的基 于空域和基 于频域的增 强方法有 本质 的区别。 Ｆ Ｃ ０４ 纹数据库上的实验结果表 在 Ｖ ２０指
第３ ７卷第 ８ 期
基于方向图的指纹图像增强技术研究
Ｍ ｄ ＝
指 纹 图 像 进 行 增 强 ， 强 指 纹 图 像 的 有 效 信 息 ， 除 增 消
干 扰 噪 声 ， 高 图像 质 量 。 提 传 统 的 灰 度 图 像 滤 波 仅 仅 简 单 的 把 指 纹 图 当 成 灰 度 图 来 处 理 ， 忽 视 了 指 纹 图 的一 个 重 要 特 性 ： 却 指 纹 图 中纹 线 的方 向 性 ， 以效 果 均 不 理 想 。 者 利 用 所 笔 指 纹 图 中纹 线 的 方 向 性 ， 解 指 纹 的 点 、 方 向 图 ， 求 块 进 而 设 计 方 向 滤 波 器 ， 用 方 向 图 滤 波 来 对 指 纹 图 采 像 进 行 增 强 。 向 图 滤 波 算 法 由指 纹 图 像 规 格 化 、 方 点 方 向 图 求 取 、 方 向 图 求 取 以 及 方 向 图 滤 波 ４个 基 块 本 步骤组成 。 １ 方 向 图 滤 波 方 向 图 是 对 原 始 指 纹 图 像 的 一 种 变 换 ， 用 纹 即 线 像 素 点 的 方 向来 表 示 该 纹 线 。方 向 图 一 般 分 为 点 方 向 图 和 块 方 向 图 两 种 ， 方 向 图 表 示 指 纹 图 像 中 点 每 一 像 素 点 纹 线 的 方 向 ， 块 方 向 图 则 表 示 指 纹 图 而 像 中 某 点 区 域 所 有 像 素 点 的平 均 方 向 。 由 于 点 方 向 图 含 有 很 多 噪 声 ， 能 够 完 全 反 映 不 指 纹 脊 线 的 真 实 走 向 ， 块 方 向 图 能 够 很 好 地 去 除 而 噪 声 ， 以 ， 实 际 应 用 中一 般 都 使 用 块 方 向 图 。 所 在 方 向 图滤 波法 就是 在 得 到指 纹 的块 方 向 图后 ， 对 指 纹 图像 滤 波 增 强 。
指纹图像分割与增强算法的研究
（ １ ． 河 南机 电职 业技 术 学 院 河 南 郑 州 ４ ５ １ １ ９ １ ； ２ ． 内 蒙古 工 业 大学 内蒙 古 呼 和 浩特 ０ １ ０ ０ ５ １ ）
摘要： 在 研 究和 分 析指 纹 图像 的 强 度 场 和 方 向 场原 理 基 础 上 ， 根 据 人 眼 的 视 觉原 理 ． 提 出一 种 指 纹 图像 分 割 与 增 强 的 方 法 。按 照 指 纹 图像 前景 色梯 度 大 ， 背 景 色梯 度 小 ， 可 以将 指 纹 前 景 色很 好 的 分 割 出来 。并 且 通过 纹 线 方 向进 行 滤 波增强处理 ， 可 以得 到 良好 的 效 果 。对 随 机 抽 取 的 指 纹 图像 分割 和 增 强 的 实验 证 明 ． 取 得 了满 意 的 结 果 。此 方 法 的优 点 是 将 指 纹 纹 线 断 裂 处很 好 的 连接 。 可 以广 泛 应 用 于 指 纹 图像 的预 处理 过 程 当 中 关键 词 ： 指 纹 识 别 ；分割 ；增 强 ； 方 向场 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ｏ ０ ４ — ０ ２
基于递归高斯的指纹增强算法
Ｖ０ ． ８ １３
ＮＯ ．１
２ １ 年 ３月 ００
Ｍａ ． ０ ０ ｒ ２ ｌ
基于递归高斯的指纹增强算法
项 灿 ， 林 游
（． １ 海南师范大学 数学与统计学院， 海南 海 口 ５ １５ ；． ７ １８ ２ 杭州电子科技大学 通信工程学院，
浙 江 杭 州 ３０ １ ） １０ ８
Ｘｉｎ ｎ ， ｎ Ｌｉ ａ ｇ Ｃａ Ｙｏ ｎ
（ ． ｈｏ ｏ ｔｅ ａｉ ｎ ｔ ｉ ｉ ， ａ ａ ｏｍａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｈａ ｏ ７ ８Ｃ ｉａ １ ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｍ ｔ ｓ ｄＳａ ｓ ｃ Ｈ ｉ ｎＮ ｒ ｌ ｎｖｒｉ ， ｉ ｕ５ ，ｈｎ ； Ｓ Ｍａ ｃａ ｔｔｓ ｎ ｔ ｋ １５ １
强 的最 主要原 因．
滤 波 的最 主要 手段 是做 卷 积 ， ａｏ 滤 波 也 是 如此 ，为 了提 高滤 波 速 度 ，通 常根 据方 向与 频 率将 Ｇ ｂｒ Ｇ ｂｒ 波器 制 作 成很 多模 板 。 样 降 低 了计 算 滤 波器 的时 间 ． 是 由于需 要存 储 较 多 的模 板 ， 空 间 ａ ｏ滤 这 但 对 的消耗 比较 高 ． 同时 由于离散 化 了方 向场 ， 精度 也 未必 可靠 ． 种 方法 是将 空 域运 算转 为频 域 运算 ， 另一 这 主要是 因为空 域上 的 卷积 对应 频 域 点积 ， 以大 大减 少 运算 量 ， 是对 傅里 叶变换 的速 度要 求 比较 高 ， 可 但
区域指纹图像增强技术的研究
ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｂ ｓ ｄ Ｏｌ － ａ ｏ ｌ ｒ ａｍｅ ｈ ｄ ｒ ｃ ｏ ｉ ｇｏ ｅ ｔ ｔ ｎｏ ｄ ｅｌ ｅ ａ ｄ ｆ ｑ ｅ ｃ ｆ ｄ ｅ ｌ ｅ ｕ ｉｇ ｎ ｒ ｕ ｅ ａ ｅ ｉ２ Ｄ Ｇ ｂ ｒｆ ｔ ， ｔ ｏ ｅ ｋ ｎｎ ｒ ｎ ａｉ ｆ ｇ ｉ ｎ ｅ ｕ ｎ ｙ ｏ ｇ ｉ ｓｎ ｏ ｉｅ ｉ ｏ ｉ ｒ ｎ ｒ ｉ ｒ ｎ Ｓ ｂ ｅ ａ ｔ ｍｅｉ ｐ ｒ ｔｒ ｓｄ ｓ ｎ ｄ Ｒｅ ｕ ｔ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｏ ｎ ｅ ｒｎ ａａ ａ ｅ Ｆ ｎ ｄ ． ｏ ｌ ｒ ｈ ｔ ｏ ｅａｏ ｓ ｉ ｅ ｉ ｅ ． ｓ ｌ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｆ ｇ ｒ ｉ ｔｄ ｔｂ ｓ ｉ ｇ ｂ ｉ ｃ ｇ ｓ ｉ ｐ
ｅ ｈ ｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ａ ｃ ｓ ｉ ｇ ｉ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｅ ｆｃｉｅｙ， ｎ ｕ ｎ ｐ ｏ ｅ ｙ ｐ ｃ — ｐ ａｇ ｒ ｈ ｅ ｏ ｇ ｎ ａ ｃ ｍｅ ｔｔｃ ｎ ｑ ｅ ｅ ｈ ｎ ｅ ｒ ｅ ｌ ｈ ｒｃ ｅ ｆ ｔ ｌ ｉ ｓ ｒ ｇ ｒ ｐ ｒ ｉ ｋ ｕ ｏ ｔ ｍ ｎ ｕ ｈ ｄ ｎ ｅ ｖ ｉ ｔ ｌ ｉ ｒ ｂ ｓｎ ｓ ｏ ｈ ｑ ａｉ ｆ ｆ ｇ ｒ ｒ ｔ ｍａ ｅ ｓ ｂ ｉｈｎ ｒ ｌ ｂ ｅ ａ ｅ ｏ ｎ ｅ ｒｎ ｄ ｔｉ ｉｋ ｕ ａ ｄ ｏ ｕ ｔｅ ｓ ｔ ｔｅ ｕ ｌ ｙ ｏ ｎ ｅ ｉ ｉ ｇ ，ｅ ｔ ｌ ｉ ｇ ｅｉ ｌ ｂ ｓ ｆｒ ｆ ｇ ｒ ｉ ｔ ｅａ ｌ ｃ － ｐ ｎ ｔ ｉ ｐ ｎ ａ ｓ ａ ｉ ｐ ｐ
指纹图像预处理的研究
们采用先将块方 向图 （ ） ７转化为“ 连续的矢量图” 再 ， 假设 ） 表指纹图像在（ ） 代 处的灰度值 ， 则方 对“ 连续 的矢量 图” 进行低通滤波 的方法＿ ３ １ 。实验证 明 ．
这 种 方 法 比一 般 用 的 中值 滤 波 和 加 权 平 滑 的方 法 效 果 好 。 到更平滑的方向图。 得 计算步骤如下 ：
。
像 ＝ ｂ， … ， ｝ ｛ ｂ， ｂ 中像 素值 为 １ 的点平 移得到 的 ， 则
Ａ由 Ｂ平移 的并称为 Ａ被 日膨胀 ， ：ｏ 即 Ａ ＝Ｕ Ａ 。
６ 。
在指纹图像 中 ．我们感兴趣 的只是由指 纹的脊 和
谷 组 成 的 指 纹 区 域 ， 们 称 之 为 前 景 ； 非 指 纹 区域 ， 我 而
作 者 简介 ： 奇 （９ ７ ） 男 ， 程硕 士 ， 川 南 充人 ， 究 方 向 为 网络 信 息与 安 全 周 １７一 ， 工 四 研
现 代 计算 机
２ １ ．２ ０ ２０
图形 图像
③用 下面 的公 式计算 以像素 （√ 为 中心的 Ｗｘ ） Ｗ
块 的方 向 （√ ）
膨 胀 具 有 结 合性 、 换 性 。 这 样 ． 进 行 膨 胀 的 步 交 在 骤 序列 中 ， 成 运 算 的顺 序 就 不重 要 了 。 就 允许 我们 完 这 将 一 个 复 杂 的 形 状 拆 成 几 个 简 单 的 形 状 ．然 后 重 新 组 合 成 为 膨胀 序 列 （ ） 蚀 ２腐
指纹图像对比度模糊增强算法
指纹图像对比度模糊增强算法
作者：蔡秀梅
来源：《现代电子技术》2010年第16期
摘要:指纹图像采集过程常会造成对比度不强等非线性失真,基于模糊逻辑的处理方法常用于改善指纹图像质量。研究了模糊特征平面增强算法和基于广义模糊算子的图像增强算法,将
两种算法应用于指纹图像对比度增强,并对增强结果进行比较分析。实验结果表明,采用这2种
方法均可以在一定程度上提高指纹图像低灰度区域和高灰度区域之间的对比度,从而提高图像
的质量,使增强后的指纹图像结构更清晰。关键词:指纹; 对比度增强; 模糊特征平面; 广义模糊算子
中图分类号:TP911-文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)16-0140-03
Algorithms of Fingerprint Image Contrast Enhancement Based on Fuzzy Logic
CAI Xiu-mei
(School of Automation, Xi'an University of Posts and T elecommunications, Xi’an 710121, China)
Abstract: The acquisition process of fingerprint image often causes the nonlinear distortion such as low contrast. The algorithms based on the fuzzy logic are often used to improve the quality of fingerprint image. The image enhancement algorithms based on fuzzy property plane and Generalized Fuzzy Operator (GFO) are researched respectively. They are used to enhance the contrast of fingerprint images. The results of contrast enhancement are analyzed contrastively. The experimental results show that these two methods based on fuzzy logic can increase the contrast between the low gray level area and the high gray level area of a fingerprint image to a certain extent, and make the construct of the fingerprint image more clearly.Keywords: fingerprint; contrast enhancement; fuzzy property plane; generalized fuzzy operator
基于Gabor滤波器的指纹图像增强算法研究
基于Gabor滤波器的指纹图像增强算法研究
作者：宁玉门
来源：《硅谷》2013年第01期
摘要：在指纹识别系统中，图像增强效果的好坏对特征提取及指纹鉴别的识别率具有决定性的影响。本文详细介绍了Gabor二维函数、Gabor滤波器的图像增强算法、方向图计算、纹线频率计算的步骤及方法，从而去除了噪声，达到了增强图像的目的。在算法设计上提高了运算速度，节省了运算的时耗。
关键词：图像增强.Gabor滤波器；纹线频率；方向图
0 引言
指纹识别技术是目前国内外生物识别技术领域研究的一个热点，自动指纹识别系统（AFIS）中的图像滤波增强的效果决定着指纹特征点的提取和指纹识别系统的性能。Gabor函数可以很好地兼顾时域和频域信息，实现对信号的处理，使用Gabor函数实现指纹图像增强是一个合理的选择。
1 指纹图像增强的现状
目前，指纹图像增强是指纹识别系统中关键技术之一。指纹图像增强又称为指纹图像预处理，常用的处理方法是提取指纹脊线上各点的方向和频率信息，选取适当的滤波器进行滤波增强处理[1]。对指纹图像增强算法主要采用的方法是空域滤波和频域滤波。O’Gorman和Nickerson提出采用方向滤波器进行指纹图像增强。为了获得局部脊线宽度或者脊线频率，通常采用LinHong等提出的Gabor滤波方法，把局部纹线法向的灰度变化当成正弦波形，选取矩形窗口并适当旋转，将窗口内的纹线的方向与y轴对齐，沿x轴方向累加y轴方向上各点的平均灰度值，把这些值当成正弦波的值来估算频率[2]。通过指纹的方向性将二维Gabor滤波器调制到各个方向，再根据频率信息确定滤波器的中心频率，最后采用Gabor滤波器组对图像进行滤波，其增强效果比较显著。在Hong等人的研究基础上，还出现了一些改进的Gabor滤波算法等。文献Sherlock等提出了基于频域方向的滤波算法，该方法对低质量指纹图像增强效果较好。
指纹图像分割及增强研究的开题报告
指纹图像分割及增强研究的开题报告
一、选题背景及研究意义
随着计算机技术和图像处理技术的发展，指纹识别技术越来越成熟，被广泛应用。在指纹识别中，指纹图像质量的好坏直接影响指纹识别的
准确性和可靠性。而指纹图像的质量受到多种因素的影响，如设备性能、图像采集条件等。因此，对指纹图像进行分析和处理是非常有必要的，
可以提高指纹图像的质量，从而提高指纹识别的准确性和可靠性。
指纹图像的分割和增强是指纹图像处理中的两个重要步骤。指纹图
像分割是将指纹图像分成前景和背景两部分，以便于后续的特征提取和
匹配。指纹图像增强是提高指纹图像清晰度和对比度的过程，通常包括
去除噪声、增强细节和边缘等。
现有的指纹图像分割和增强算法往往存在一些问题，如会把指纹纹
理分隔开或合并在一起，或者会使指纹纹线模糊或缺失等。因此，本研
究旨在探索新的指纹图像分割和增强算法，提高指纹图像的质量和可靠性。
二、研究内容与技术路线
本研究将从以下几个方面展开：
1. 指纹图像分割：提出一种基于深度学习的指纹图像分割方法。该
方法将利用深度卷积神经网络进行指纹特征的提取和学习，并通过像素
级别的分类实现指纹图像的分割。
2. 指纹图像增强：提出一种基于局部直方图均衡和非局部均值去噪
的指纹图像增强方法。该方法将利用局部直方图均衡提高局部对比度，
同时采用非局部均值去噪减少图像噪声，以提高指纹图像的清晰度和对
比度。
3. 算法优化与实现：对上述两种算法进行优化和实现，并通过大量
实验验证算法的稳定性和效果。
技术路线：
1. 指纹图像预处理：对原始指纹图像进行基本处理，如平滑、二值
指纹识别算法的验证与优化研究
指纹识别算法的验证与优化研究
指纹识别技术作为生物识别技术领域的重要分支，广泛应用于
个人身份验证、刑侦破案、门禁系统等领域。在指纹识别系统中，指纹识别算法的准确性和效率对于系统的稳定性和可靠性起着关
键作用。因此，验证和优化指纹识别算法是提高系统性能的重要
环节。
本文基于指纹识别算法的验证与优化研究任务，将从算法验证
的重要性、常见验证方法、以及算法优化方面进行深入探讨。
在指纹识别算法的验证过程中，验证算法是否满足系统的需求
是关键一步。验证过程不仅要考虑算法的准确率，还需要考虑算
法的鲁棒性、稳定性和实时性。其中，准确率是指识别算法正确
识别真实指纹的能力；鲁棒性是指算法对于噪声、污染等干扰因
素的抗扰能力；稳定性是指算法对于不同输入样本时的一致性；
实时性是指算法在给定时间内完成指纹识别的能力。
常见的指纹识别算法验证方法包括基准测试、交叉验证和混淆
矩阵等。其中，基准测试是通过对算法进行大量样本的测试，以
评估其在不同数据集上的准确性和性能表现。交叉验证是一种将
数据分成训练和测试集，将数据集分成多个子集进行重复训练和
测试的方法，以评估算法的泛化能力。混淆矩阵是用于评估分类
算法性能的常用工具，通过统计真阳性、假阳性、真阴性和假阴
性的数量，计算出准确率、召回率、精确率和F1值等参数。
在指纹识别算法的优化过程中，需要通过合理的算法设计和参
数调优来提高算法的性能。首先，可以尝试使用不同的特征提取
方法，如方向梯度直方图（HOG）、局部二值模式（LBP）和高
斯滤波器等，以提取更具区分度和稳定性的指纹特征。其次，可
频率域自适应指纹图像增强算法研究
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｆ ｇ ｒ ｒｎ ｎ ａ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ｐ ｉｅ ｒ ｎ ａｉｎ；￣ｅ ｕ ｎ ｙ ｙ ｗ ｒ ｓ ｉ ｅ ｉ ｔｅ ｈ ｎ ｅ ｎ ；ａ ａ ｔ ；ｏ ｅ ｔｔ ｎ ｐ ｖ ｉ ｏ ｑ ｅ ｃ
ห้องสมุดไป่ตู้
在现代社会 中 ， 指纹是运用最 广泛 的生 物识别特征 ， 被应
第２ ５卷第 １ １期 ２０ ０ ８年 ｌ １月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌ ａｉｎＲｅ ｅ ｒｈ ｏ ｍｐ ｔｒ ｐｉ ｔ ｓ ａｃ ｆＣｏ ｕｅｓ ｃ ｏ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ １２ ． ｌ ＮＯ ．２ ０ Ｖ ０８
频 率域 自适应 指 纹 图像 增 强算 法研 究
刘 波 ，王 乘 ， 蒙培生
（ 中科技 大 学 力学 系， 华 武汉 ４ ０７ ） ３０４
摘 要： 根据指纹在频率域中的特点， 提出一种新方法来获取指纹脊线方向和频率。该方法不仅能够快速准确 提取 出指纹局部区域的方向和频率， 而且对不同类型的指纹具有 自 适应性。实验证明， 在质量较差的指纹图像
进行 的是乘积运算 ， 因此计算 的速度较快 ， 以达 到实时性 的 可
要求 。
式（） １ 为二维离散傅 里叶变换
Ｍ 一 Ｎ —ｌ １
指纹图像具 有良好效果。但其 需要估计方 向和频率参数 ， 对于
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本科毕业设计（论文） 题
目
指纹增强算法的研究
学生姓名：
专 业：
指导教师：
完成日期：
注意上、下、左、右两端对齐
小二黑体居中，标题应简明、具体、确切，概括文章的要旨。中文标题不超过20个汉字，必要时可加副标题。避免使用非正规的缩略语、字符、代号以及结构式和公式。
诚信承诺书
本人承诺：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：日期：
本论文使用授权说明
本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。
（保密的论文在解密后应遵守此规定）
学生签名：指导教师签名：日期：
指纹在生物识别应用中的形式最为广泛，具有唯一性和不变性。指纹增强的主要任务
Gabor 滤波器在指纹增强技术中的应用，并且在此基础上提出了改进算法。仿真显示Gabor 滤波法在指纹增强技术中具有很好的带通特性，也具有很好的方向和频率选择特性。因此，用
滤波法的缺陷，改善指纹图像的滤
摘要是以提供文献内容梗概为目的，不加评论和补充解释，简明、确切地记述文献重要内容的短文。其要素一般包括：①目的——研究、研制、调查等的前提、目的和任务，所涉及的主要范围；②方法——所用的原理、理论、条件、对象、材料、工艺、结构、手段、装备、程序等；③结果——实验的、研究的结果，数据，被确定的关系，观察结果，得到的效果，性能等；④结论——结果的分析、研究、比较、评价、应用，提出的问题，今后的课题，假设，启发，建议，预测等；
写摘要时不得简单地重复题名中已有的信息，要排除在本学科领域中已成常识的内容，要用第三人称的写法。应采用“对……进行了研究”、“报告了……现状”、“进行了……调查”等记述方法，不使用“本文”、“作者”等作为主语。摘要的第一句不要与题目重复；取消或减少背景信息，只表示新情况、新内容；不说空洞的词句，如“本文所讨论的工作是对过去×××的一个极大地改进”、“本工作首次实现了……”、“经检索尚未发现与本文类似的工作”等；此外，作者的打算及未来的计划不能纳入摘要。
ABSTRACT
In biometric identification, the most widely used form was the fingerprint, which has unique and invariable property.
defects of its ridge. The fingerprint feature identification. Based on the fingerprint the research
background, actuality of fingerprint enhancement, the
concept of fingerprint enhancement and various implementation methods. Other than spatial and frequency domain enhancement, the paper focused on introducing the Gabor filter in fingerprint image enhancement techniques and putting forward some improved algorithms. The Gabor filtering has nice band pass ability in fingerprint enhancement from simulation results, with nice direction and frequency selectivity. Thus, Gabor filtering can effectively remove the noise of the ridge along its direction, also save the true ridge structure. As an improved algorithm, Log-Gabor filter which can make up the 英文摘要撰写注意事项：
(1) 尽量取消不必要的字句：如“It is reported…”，“The author discusses…”，“In this paper ，”。
(3) 采用短句叙述，但要避免句形单调；目的、方法、结果用过去时态，结论用一般现在时态；尽量用主动语态代替被动语态；可用动词的情况应尽量避免用动词的名词形式；避免使用一长串形容词或名词来修饰名词；注意冠词用法，不要误用、滥用或随便省略冠词。
(4) 语言要精炼，多用简短、词义清楚、熟悉的词；避免使用文学性的描述手法撰写文摘。
(5) 对已经为大众所熟悉的缩写词可直接使用，对于那些仅为同行所熟悉的缩略语，应在题目、摘要或关键词中至少出现一次全称。
1.1本课题研究的意义
1.2研究领域现状
1.3发展趋势
1.4所做的主要工作
第二章指纹增强的意义及应用
2.1指纹图像的特征和分类
2.2 指纹图像中的噪声
2.3 指纹图像增强的概念与意义
2.4 指纹图像增强的效果评价
2.5 指纹图像增强技术的应用 (6)
2.6本章小结 (7)
(8)
(8)
空间域增强法的理论知识 (8)
3.1.2 空间域增强法的优缺点 (9)
3.2频率域增强法 (10)
3.2.1频率域增强法的理论知识 (10)
3.2.2 频率域增强法的优缺点 (11)
3.3本章小结 (12)
第四章Gabor滤波法应用于指纹增强 (13)
4.1 Gabor滤波法较传统方法的优越性 (13)
4.2Gabor滤波法 (13)
4.2.1归一化处理 (14)
4.2.2方向场估算 (14)
4.2.3频率场估算 (15)
4.2.4 Gabor滤波 (16)