基于DSP CCS 2.2实现指纹识别预处理系统

　　系数取1/15而非原来的1/17的原因在于提高图像的对比度；而卷积核中心像素加权系数取为5是为了突出该点像素。实验结果表明，该改进是可行的，有利于突出中心像素并有效去除随机噪声。

　　1.3 锐化滤波

　　对于由于积分运算所造成的模糊图像，有必要对其模糊进行校正，进而增强指纹图像的边界。具体做法为增强指纹脊线与谷的对比度。这种增强指纹图像的高频成分，使其边缘清晰的方法称为锐化。因此，锐化的目的在于使经过平均或积分运算后变得模糊的图像的边缘和轮廓变得清晰，并使细节清晰[2]。在本文中，锐化卷积核采用拉普拉斯算子[3]：

　　通过该卷积核对图像进行卷积预算，能实现高通滤波，进而得到锐化后的指纹脊线。

　　1.4 迭代阀值二值化

　　指纹图像经过极值滤波、平滑滤波、拉普拉斯锐化滤波、平滑滤波后，大多数噪声都已被消除，这就为特征点提取提供了基础。为了提取特征点，需对指纹图像进行分割。本文采取迭代阀值的方法对指纹图像进行阀值分割。在图像处理中，反复地用一种运算直至条件满足而得到输出图像的方法称为迭代。迭代阀值方法如下：

　　①设定初始灰度阀值T(如令T＝127)，把指纹图像的灰度值分为两组R1和R2。
　　②计算两组的平均灰度值u1和u2。
　　③重新设定新的灰度阀值T。新的T定义为：T＝(u1+u2)/2。
　　④依据新的T对指纹图像进行阀值分割。

　　这种方法是以自适应的阀值对指纹图像进行二值化处理。实验结果表明，该方法比设定固定阀值进行处理更有普遍意义，且行之有效。

　　2 指纹图像在CCS 2.2上的输入与输出

　　在设计中，采用DSP集成开发环境CCS2.2对指纹识别算法进行模拟验证。用指纹成像系统采集一幅*bmp格式指纹图像，如finger.bmp指纹图像。在该指纹图像的数据上面添加一个COFF文件的文件头。以文件名finger.out保存。*.out文件为TI的公共目标文件。利用CCS中的File－Load Data 可以将finger.out的指纹图像放到DSP的相应内存中去，本次设计中将finger.out存放于DSP的数据存储空间。利用CCS中的Image菜单，通过设置相关选项可以观察处理前的图像与处理后的图像。

　　3 实际指纹图像预处理效果

　　依据上述指纹识别预处理算法，通过CCS2.2的模拟功能，实现了指纹识别预处理的DSP处理，达到了DSP处理指纹图像的应用目的。结果如图2所示。

　　本文针对TMS320VC5402 DSP的快速、高效的特点，采取了DSP集成开发环境CCS2.2对指纹图像进行预处理。在指纹的预处理中，由于DSP具有10ns指令周期，使采用改进的极值滤波和改进的卷积核平滑滤波对指纹图像进行一次、二次平滑实时处理成为可能。实验结果表明，该方法能有效地处理指纹图像的冲击性噪声和随机噪声。而迭代二值化的运算充分利用了DSP 五级流水线操作,达到了利用DSP对指纹图像进行预处理的应用目的。

　　参考文献

　　1 解 梅， 马 争.基于脊向指纹滤波算法[J].电子学报，2004;32(1):5～7
　　2 Visual C++实现二值图像处理.www.yesky.com/SoftChannel/72342371928702976/20030731/1718121_2.shtml
　　3 尹 勇,欧光军,关荣锋.DSP集成开发环境CCS开发指南[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003；1～97