專利名稱：非接觸握拳式手背靜脈樣本roi區(qū)域自適應(yīng)提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物特征識別方法。
背景技術(shù)：
人體手背靜脈識別具有唯一性、穩(wěn)定性、活體識別、非接觸性和高防偽性等優(yōu)點， 是模式識別領(lǐng)域的前沿課題，具有廣泛的應(yīng)用前景和經(jīng)濟價值。生物特征識別技術(shù)均必須比對生物相同部位同一模式的特征才可達(dá)到預(yù)期性效果，因此，靜脈特征也須取自靜脈模式的相同區(qū)域，此區(qū)域就是模式識別領(lǐng)域所熟稱的感興趣區(qū)域(Region of Interest, R0I)，能否準(zhǔn)確地提取出R0I，對識別系統(tǒng)非常重要，因為它直接影響識別系統(tǒng)的性能。為了精確快速地確定R0I，通常采用定位裝置來限定采集對象的位置及方向[1_3]， 這種方式能起到一定的作用，但它造成使用不便，讓被采集對象產(chǎn)生抵觸情緒。取消定位裝置后，由于靜脈模式的擺放姿態(tài)存在很大的不確定性，會給ROI的提取帶來非常大的困難。 為了解決這個問題，文獻(xiàn)M借鑒手掌掌紋[5]基于提取指間指璞來確定ROI的方法，介紹了一種適用于非接觸展開式手背靜脈樣本ROI提取的方法，該方法有兩個非常重要的前提 其一，展開式靜脈樣本與手掌掌紋樣本一樣，要具有非常明顯的指璞結(jié)構(gòu)信息；其二，靜脈樣本圖像中手背目標(biāo)的中軸線需與坐標(biāo)軸垂直。從這兩個前提來看，該方法也適應(yīng)于提取手掌靜脈模式的ROI區(qū)域。雖然握拳式采集可獲得更好質(zhì)量的手背靜脈樣本，但這種方式所獲取的靜脈圖像中無明顯的指璞結(jié)構(gòu)，因此這種提取ROI的方法對握拳式手背靜脈樣本不適用。與發(fā)明相關(guān)的公開報道有[1]H. Lin, H. Guo, F. Yang, and C. Chen, Handprint Identification Using Fuzzy Inference，2000，pp. 164-168.[2] J. Chen, C. Zhang, and G· Rong，Palmprint recognition using crease，2001， pp. 234-237.[3]A. Kumar, D.Wong, H.Shen, and A.Jain, Personal verification using palmprint and hand geometry biometric， Lecture notes in computer science，2003， pp. 668-678.[4]李強，手部特征識別及特征級融合算法研究，北京交通大學(xué)，北京，2006.[5] C. Han, H. Cheng, C. Lin, and K. Fan, Personal authentication using palm-print features, Pattern Recognition, vol. 36,2003,pp.371-381.
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供可以快速準(zhǔn)確地確定手背R0I、并具有很強的抗水平旋轉(zhuǎn)性、抗縮放性的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是(1)采用閾值分割將手部目標(biāo)圖像從原始靜脈樣本中分離出來；(2)首先利用手背輪廓用四邊形近似的特點求取有效輪廓點集及距離基準(zhǔn)線，然后基于有效輪廓點到距離基準(zhǔn)線的距離值分布形態(tài)獲得有效輪廓關(guān)鍵點，并判斷所獲得的關(guān)鍵點是否符合要求，如符合要求則進(jìn)行下一步驟；如不符合要求，則需進(jìn)一步采用關(guān)鍵點修正構(gòu)建方法獲得最后的關(guān)鍵點；(3)基于步驟(2)得到的關(guān)鍵點從手背目標(biāo)圖像中提取出最大穩(wěn)定區(qū)域，即為ROI 區(qū)域。本發(fā)明還可以包括1、所述的閾值T的計算公式如下
權(quán)利要求
1.非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是(1)采用閾值分割將手部目標(biāo)圖像從原始靜脈樣本中分離出來；(2)首先利用手背輪廓用四邊形近似的特點求取有效輪廓點集及距離基準(zhǔn)線，然后基于有效輪廓點到距離基準(zhǔn)線的距離值分布形態(tài)獲得有效輪廓關(guān)鍵點，并判斷所獲得的關(guān)鍵點是否符合要求，如符合要求則進(jìn)行下一步驟；如不符合要求，則需進(jìn)一步采用關(guān)鍵點修正構(gòu)建方法獲得最后的關(guān)鍵點；(3)基于步驟(2)得到的關(guān)鍵點從手背目標(biāo)圖像中提取出最大穩(wěn)定區(qū)域，即為ROI區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是所述的閾值T的計算公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是所述的求取有效輪廓關(guān)鍵點過程是采用局部均值法對原始距離分布曲線進(jìn)行平滑處理，以得到平滑距離曲線s (i) ,i =0,2, .,N-l,i表示有效輪廓點序列號，N為有效輪廓線所包含的總點數(shù)，局部平滑直徑為不小于N/24的最小整數(shù)；采用閾值曲線對平滑距離曲線進(jìn)行分割，平滑距離分布曲線與閾值曲線存在八個交點為第一類特征點；利用第一類特征點構(gòu)建第二類特征點和第三類特征點的方法得到其他七個特征點，即總共可得到十五個特征點為關(guān)鍵點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是所述的閾值曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是所述的構(gòu)建第二類特征點的數(shù)學(xué)表達(dá)如下
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是所述的求取有效輪廓點集及距離基準(zhǔn)線Ld的過程如下(1) 二直化目標(biāo)圖像采用固定閾值T = 0對目標(biāo)圖像進(jìn)行二值分割，獲得二值圖像B(i, j)，其中i，j分別表示圖像的橫縱坐標(biāo)值；(2)提取輪廓采用二值圖像輪廓提取算法，從B(i，j)中提取出目標(biāo)外輪廓曲線C(i，j)；(3)輪廓四邊形擬合采用經(jīng)典Douglas-Peucker輪廓多邊形擬合算法，對輪廓C(i，j) 進(jìn)行擬合，取擬合精度閾值為50個像素點，則可以獲得一個擬合四邊形，為該四邊形上邊L3 的長度，將L3向下平移1/8個像素單位，得到基準(zhǔn)線Ld ；距離基準(zhǔn)線與手背輪廓線的交點，Ld以上的部分輪廓線即為有效輪廓，其所包含的輪廓點構(gòu)成有效輪廓點集。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是所述關(guān)鍵點修正構(gòu)建方法為用Pm、Pde分別表示線段Ld與輪廓線的左、右兩個交點，手背外部輪廓近似四變形的上邊與輪廓線的左右兩個交點分別用Pp P3k表示，用gt表示P11和的中心點，用表示 Pde和P3k的中心點，則由戶丄和7=確定的直線會與輪廓線有左右兩個交點，就是所要求的左右兩個第一類特征點巧“、<，認(rèn)為其他六個第一類特征點將由巧‘、if'確定的線段分成了七等份，則確定其他六個第一類特征點位置的公式如下
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，其特征是如果所述的十五個關(guān)鍵點未經(jīng)修正，則確定ROI區(qū)域的方法為(1)尋找基準(zhǔn)線段選取由第一類關(guān)鍵點^和巧構(gòu)成的線段作為基準(zhǔn)線段，記為Led；(2)判斷樣本的左右性用一條直線段近似食指側(cè)的手背邊緣所形成的輪廓曲線，將該線段與基準(zhǔn)線段的夾角記為θ ”同樣用一條直線段近似小拇指側(cè)的手背邊緣所形成的輪廓曲線，將該線段與基準(zhǔn)線段的夾角記為θ 2，分別從if和P42作兩條垂線，令兩條垂線與輪廓線的交點分別為巧、《，設(shè)片和巧構(gòu)成的線段長度為U ^和巧構(gòu)成的線段長度為 I1，如果L < I1,則說明手背樣本來自右手，反之來自左手；(3)尋找ROI的有效右邊線段選擇矩形R0I，則ROI的有效左邊線段與Lkd垂直；尋找有效左線段的方法分兩種情況第一中情況是樣本來自右手，則選擇從片作一條與Led垂直的直線；第二種情況是樣本來自左手，則選擇從片作一條與Led垂直的直線；無論是哪一種情況，均需要作一條與Lkd垂直的直線，該直線與線段Led和輪廓線相交，得到兩交點，分別記為P『Pce'由Pui和P 構(gòu)成的線段即為ROI有效右邊線段；(4)尋找ROI的有效左邊線段如果樣本來自右手，則從巧作一條與Lkd垂直的直線；反之，樣本來自左手，則從片作一條與Led垂直的直線；無論哪情況，所作垂線與線段Led和輪廓線相交，產(chǎn)生兩個交點，分別記為Pm、Pcl,由Pm和Pa構(gòu)成的線段即為所求的有效左邊線段；(5)尋找ROI的上、下邊線段選取由Pui和Pa所組成的線段作為ROI的上邊線段，而尋找ROI下邊線段的方法分三種情況令ROI有效左邊線段的長度為L1，有效右邊線段的長度為L2，如果L1 > L2，則從點Pai作一條直線，它與有效左邊線段相交，產(chǎn)生一個交點，記為 P' a，此時，ROI的下邊線段由點Pai和P' a組成；如果L1 < L2，則從點Pa作一條直線，它會與有效右邊線段相交，產(chǎn)生一個交點，記為P'…此時，ROI的下邊線段由點P' 組成；如果L1 = L2,此時，ROI的下邊線段由點Pck和Pa組成；從而得到矩形ROI區(qū)域的四個頂點坐標(biāo)值，即ROI的位置已經(jīng)確定；如果所述的十五個關(guān)鍵點經(jīng)修正后得到，則利用修正后的十五個關(guān)鍵點采用上述方法確定ROI區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供非接觸握拳式手背靜脈樣本ROI區(qū)域自適應(yīng)提取方法，包括以下步驟采用閾值分割將手部目標(biāo)圖像從原始靜脈樣本中分離出來；利用手背輪廓用四邊形近似的特點求取有效輪廓點集及距離基準(zhǔn)線，基于有效輪廓點到距離基準(zhǔn)線的距離值分布形態(tài)獲得有效輪廓關(guān)鍵點，并判斷所獲得的關(guān)鍵點是否符合要求，如符合要求則進(jìn)行下一步驟；如不符合要求，則需進(jìn)一步采用關(guān)鍵點修正構(gòu)建方法獲得最后的關(guān)鍵點；基于得到的關(guān)鍵點從手背目標(biāo)圖像中提取出最大穩(wěn)定區(qū)域，即為ROI區(qū)域。本發(fā)明利用近似四邊形和關(guān)鍵點來求取ROI，能夠準(zhǔn)確地提取手背靜脈樣本的ROI，并且具有很強的抗旋轉(zhuǎn)性。
文檔編號G06K9/00GK102194111SQ20111016733
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者馮偉興, 劉靜宇, 杜同春, 熊新炎, 王科俊 申請人:哈爾濱工程大學(xué)