3.3 Выбор языка реализации

Язык реализации должен быть удобен для работы с матрицами, так же плюсом является наличие готовых библиотек для работы с изображениями. Так как главной целью данной работы является разработка работоспособного алгоритма обработки образов отпечатка пальца, а не создание конечного продукта, на скорость работы программы и на требования к ресурсам вычислительной системы жестких ограничений не накладывается.

Выделим следующие требования к языку написания данного ПО:

- возможность использования стандартных библиотек, предназначенных для работы с матричными типами данных

- наличие свободно распространяемых библиотек обработки изображений

- опыт конкретного разработчика в области программирования

С учетом перечисленных требований был выбран язык Matlab. Данный язык программирования позволяет выполнять широкий спектр операций над матричными типами данных, имеет мощную встроенную библиотеку для работы с изображениями. Так жеMatlabне требователен к навыкам программирования, что позволяет писать достаточно сложные программы не имея высокого уровня знаний в области программирования.

3.4 Нормализация изображения

На вход программа принимает файл в формате bmp, 24-х битный. Для преобразования такого изображения в черно-белое будет использована функцияrgb2gray.

В библиотеке Matlabесть специальная функция для обработки изображений есть специальная функция для нормализации изображенийimadjust.

Текст функции нормализации представлен ниже.

function [ output_img ] = normalisation( imput_img )

output_img = rgb2gray(input_img);

output_img = imadjust(output_img);

end

Ниже приведен пример входного и нормализованного изображения.

Рис. 3.3. Исходное и нормализованное изображение.

3.5 Построение поля направлений

Ориентационное изображение строится по градиентам исходного изображения. Градиенты находятся с посредством применения оператора Собеля. Оператор Собеля - это дискретный дифференциальный оператор, вычисляющий приближенное значение градиента яркости изображения. Он основан на свертке изображения небольшим сепарабельным целочисленным фильтром в вертикальном и горизонтальном направлении. Расчет градиентного изображения происходит путем применения двумерной операции свертки между изображением и оператором Собеля.

,

где А – исходное изображение, и- изображения, где каждая точка содержит приближенные производные по х и у.

Угол, показывающий направление градиент рассчитывается по формуле:

Текст подпрограммы построения ориентационной матрицы приведен в приложении № 1, текст подпрограммы визуализации ориентационного изображения в приложении № 2.

Рис.3.4 Пример поля направлений отпечатка пальца.

Рис.3.5 Фрагмент поля направлений отпечатка пальца.

3.5 Бинаризация изображения

Бинарное изображение – это изображение, в котором каждый пиксель является либо пикселем впадины, либо пикселем гребня. Для построения бинарного изображения к нормализованному изображению применяют пороговую обработку - каждому пикселю изображения присваивается значение нуля(гребня), если он ниже порогового значения, и единицы(впадины) в обратном случае.

,

где - порог маскирования,- интенсивность пикселя нормализованного изображения.

Рис.3.6 Пример нормализованного изображения (слева) и его бинарное изображение (справа) после пороговой обработки.