周作梅　趙紅梅

摘要：掌紋圖像感興趣區(qū)域ROI的提取是掌紋識(shí)別系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵步驟。首先對(duì)掌紋樣本作順序統(tǒng)計(jì)濾波處理后得到二值化圖像；然后基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的分割思想得到掌紋角點(diǎn)圖；對(duì)掌紋角點(diǎn)圖上進(jìn)行幾何操作來(lái)獲取手掌的質(zhì)心點(diǎn)；最后以規(guī)范后的質(zhì)心點(diǎn)為中心提出掌紋ROI，為特征提取和識(shí)別打個(gè)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：掌紋圖像；感興趣區(qū)域；角點(diǎn)圖；質(zhì)點(diǎn)；二值化

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）07-0222-03

1 引言

在掌紋圖像采集過(guò)程中，受擺放位置、方向、光照等因素的影響，使得即使在不同時(shí)間對(duì)同一只手掌所采集得到的圖像都會(huì)有一定程度的不同，這些因素嚴(yán)重影響到掌紋圖像的特征提取，從而使掌紋識(shí)別率降低。為了解決這一問(wèn)題，需要在提取掌紋圖像的識(shí)別特征前對(duì)其定位，把掌紋圖像校正到一個(gè)相同的方向后再截取相同位置的一塊大小也相同的掌紋圖像作為ROI。常用的定位方法有掌紋圖像的輪廓特征點(diǎn)定位方法[1]和求最大內(nèi)切圓[2]定位方法。

2 掌紋圖像的平滑濾波及二值化

手掌邊緣與背景的對(duì)比度較低，如果對(duì)掌紋圖像二值化得到掌紋輪廓線前采用平滑去噪可減少所得到的掌紋輪廓線中的噪聲，因此，二值化得到掌紋輪廓線之前需要對(duì)原始掌紋圖像進(jìn)行平滑去噪處理。由于噪聲源眾多及噪聲種類復(fù)雜，平滑處理的方法也多種多樣，既可以在掌紋圖像的空間域[3]進(jìn)行，也可以在掌紋圖像的頻率域[4，5]進(jìn)行。本文采用空間域法進(jìn)行對(duì)比性研究，最后采用順序統(tǒng)計(jì)濾波方法對(duì)原始掌紋圖像進(jìn)行平滑濾波處理。提高掌紋圖像背景區(qū)域與目標(biāo)區(qū)域的對(duì)比度。

掌紋圖像的二值化就是將圖像上的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為0或1取值的二值圖像，使整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。在本文掌紋圖像平滑濾波的仿真結(jié)果及分析中，采用了順序統(tǒng)計(jì)濾波方法對(duì)掌紋圖像作濾波處理，圖1所示為對(duì)順序統(tǒng)計(jì)濾波處理后的掌紋圖像再二值化的結(jié)果。通過(guò)觀察圖1中的手指根部與手掌交叉處的角點(diǎn)部位可知，當(dāng)按OSTU求閾值時(shí)的掌紋輪廓線的光滑度比閾值為0.1時(shí)的二值化圖像效果要好。因此本文選擇按OSTU算法來(lái)確定閾值，此時(shí)的最佳閾值為0.3294，即在灰度掌紋圖像中，灰度值大于0.3294的將其灰度值轉(zhuǎn)換為1，反之將其灰度值轉(zhuǎn)換為0。

3 掌紋ROI的提取及仿真分析

3.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)以幾何學(xué)為基礎(chǔ)，用結(jié)構(gòu)元素基本工具去探測(cè)和提取圖像中的對(duì)應(yīng)形狀，以完成對(duì)圖像分析和識(shí)別的目的，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在信號(hào)處理中具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的相關(guān)性質(zhì)檢測(cè)并提取掌紋圖像的角點(diǎn)，仿真結(jié)果表明，該算法簡(jiǎn)單、速度快且容易實(shí)現(xiàn)。

3.2 掌紋ROI的提取方法

4 小結(jié)

從香港理工大學(xué)（PolyU）掌紋識(shí)別研究中心所建立的掌紋庫(kù)中隨機(jī)選取400幅圖像作為測(cè)試。掌紋ROI的大小均為128×128，掌紋樣本圖像以位圖文件格式bmp存儲(chǔ)。本文中所有算法均采用Matlab7.1軟件仿真實(shí)現(xiàn)。其仿真結(jié)果比較見(jiàn)表1。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄔向前，張大鵬，王寬全.掌紋識(shí)別技術(shù)[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2006：18-46.

[2] 張俊. 掌紋識(shí)別[D]. 大連理工大學(xué)， 2006： 23-39.

[3] 丁西明， 段漢根. 圖像的空域平滑處理方法研究[J]. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息， 2007（11）： 130-131.

[4] 王耀南， 要樹(shù)濤， 毛建旭. 計(jì)算機(jī)圖像處理與識(shí)別技術(shù)[M]. 北京： 高等教育出版社， 2001：55-195.

[5] 陳傳波， 金先級(jí). 數(shù)字圖像處理[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004：215-230.