[發明專利]一種符合自然生長規律的掌紋主線提取方法

有效

• 申請號: 201710644519.7
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107392170B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 李海燕;潘培哲;余鵬飛;周冬明;黃亞群;陳建華;張榆鋒
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/38
• 代理公司: 昆明祥和知識產權代理有限公司 53114
• 代理人: 和琳

1.一種符合自然生長規律的掌紋主線提取方法，其特征在于該方法依照下列步驟實施：

步驟一，掌紋圖像預處理

圖像二值化；

提取手掌輪廓；

用圓盤法定位指根點；

圖像旋轉矯正；

截取ROI并歸一化，使掌紋主線在方向上具有一致性；

步驟二、掌紋主線粗提取

設掌紋ROI圖像信號為，本發明提出一種新的平滑模板，所述的平滑模板H為：

首先用平滑模板對圖像進行平滑：

（1）

引入三個方向結構元素，所述結構元素b_i為：

依次選擇結構元素對平滑后的圖像進行形態學Bottom-hat變換：

（2）

而后采用預設的閾值對進行H-極大值變換，將處理后的圖像用Otsu方法二值化處理，并采用形態學處理填補孔洞、適度膨脹后得到，融合三個方向的二值圖，得到底帽變換的二值圖：

（3）

為了避免二值圖中的主線粘連的情況，還需采用“矩形”結構元素對BW進行開操作，斷開主線之間的粘連，保證每條主線都是一個單連通區域；

步驟三，定位搜索起始點

（1）對二值圖中的單連通區域按面積從大到小進行排序，保留前3個連通區域；

(2) 對粗提取出的掌紋主線進行形態學收縮（shrink）處理，使沒有孔洞的區域收縮成一個點；

(3) 統計主線點的5×5鄰域中所有像素點的灰度值，具有最小灰度值的點將成為主線搜索的起始點；

步驟四，提取掌紋主線

Step1：確定搜索方向；

由于掌紋主線的走向具有規律性，所以搜索方向定為向左下角和右上角兩個方向；

Step2：確定下一個主線點；在的鄰域中，采用一個長度為3像素的“探針”，以p點為起點，分別向3個搜索方向“刺探”；分別統計方向上的“探針”所經過像素的平均灰度值；在其中求出，也就是平均灰度值最小的方向作為主線的跟蹤方向；那么，下一個主線點就是“探針”在該方向上的中央像素點；

Step3：更新當前點坐標，繼續搜索；

Step4：進行搜索終止判定；終止條件采用灰度值和灰度方差兩項因素綜合判定：

（1）設定一個灰度閾值T，若當前點的灰度值超過閾值，或其3×3鄰域的灰度平均值超過閾值，則認為當前鄰域內亮度較大，其判定公式如下：

(7)

（2）設定一個方差閾值V，若當前點的5×5鄰域內所有像素點灰度值的方差小于閾值，則認為當前鄰域內的像素灰度值基本無變化，其判定公式如下：

(8)

其中， 表示5×5鄰域中的像素點，μ為鄰域的平均灰度值；

當且僅當點p同時符合上述兩個條件時，即點p亮度過大，且其周圍區域無明顯灰度變化時，則認為p點周圍不存在主線點，終止搜索；

Step5：保存主線，主線點標記為1，其他為0。

2.如權利要求1所述的一種符合自然生長規律的掌紋主線提取方法，其特征在于掌紋圖像預處理過程中，采用“矩形”結構元素對BW進行開操作，斷開主線之間的粘連，保證每條主線都是一個單連通區域。