[發(fā)明專利]一種符合自然生長規(guī)律的掌紋主線提取方法

有效

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• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107392170B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 云南大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 53114
• 代理人: 和琳

本發(fā)明公開了一種符合自然生長規(guī)律的掌紋主線提取方法，該方法結(jié)合了形態(tài)學(xué)濾波和鄰域搜索方法，算法首先提取手掌輪廓并對其進(jìn)行歸一化方向矯正和截取感興趣區(qū)域（ROI）。然后，提出一種新的平滑模板和3個(gè)特異性方向檢測模板，利用形態(tài)學(xué)濾波法對掌紋主線進(jìn)行粗提取。最后，確定生長于粗提取主線上的搜索起始點(diǎn)，對掌紋ROI灰度圖像在兩個(gè)方向上采用鄰域搜索算法提取掌紋主線。在公開掌紋數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本發(fā)明算法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明算法能提取出完整、純粹、自然的掌紋主線，有效屏蔽與主線不同方向上的干擾，避免了皺褶和噪聲的錯(cuò)提取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)值圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)了一種符合自然生長規(guī)律的掌紋主線提取方法, 以期為研究掌紋主線與疾病相關(guān)性提供一種客觀的、具有一致性、可重復(fù)的掌紋主線特征提取方法。

背景技術(shù)

掌紋是位于人體體表的一種遺傳因子，具有個(gè)體特異性和終身不變性，遺傳學(xué)的研究表明：人體的遺傳性病變會體現(xiàn)在掌紋主線上。醫(yī)學(xué)研究表明：精神分裂、咬合不正、乳腺腫瘤、支氣管哮喘等病人的掌紋主線與健康對照組存在明顯差異，因此提取完整、符合自然生長規(guī)律的掌紋主線作為疾病的特異性特征，對無創(chuàng)的早期診斷具有重要意義。

目前，掌紋主線特征的提取人員主要有兩類，一類是醫(yī)學(xué)研究者，靠人眼視覺手工提取。手工提取的掌紋主線可靠性及一致性差，對與掌紋主線與疾病相關(guān)性研究的準(zhǔn)確性也因人而異。此外，由于手工計(jì)算的局限性，現(xiàn)有的特征測量方法多是對視覺可見特征進(jìn)行定性或近似的描述，再加之人眼視覺對掌紋局部細(xì)節(jié)特征可分辨性差而且手工提取困難，極大地減緩了研究的進(jìn)度。

另一類是計(jì)算機(jī)專家，利用檢測算法自動提取掌紋主線特征，用于身份識別。目前常用的主線提取算法有：基于邊緣檢測算法、基于方向建模的算法和基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的提取算法等。基于邊緣檢測的主線提取的皺褶較多或提取的線特征含有大量噪聲。基于方向建模的主線提取算法利用提取出的直線段模擬出原始的掌紋線，因此提取出的紋線不連續(xù)。基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的主線提取算法在搜索過程中容易產(chǎn)生分叉而導(dǎo)致提取的主線形態(tài)失真或提取出主線包含較深褶皺的信息。

總之，用于身份識別領(lǐng)域的掌紋主線提取方法只需要提取部分匹配識別的特征點(diǎn)，無需提取出完整的掌紋主線。而研究掌紋主線與疾病相關(guān)性時(shí)，需要提取清晰、完整的掌紋主線。因此當(dāng)前身份識別領(lǐng)域的掌紋主線提取算法用于研究主線與疾病相關(guān)性時(shí)，存在以下問題：①提取過程中難以區(qū)分掌紋主線和較深的掌紋皺褶，容易錯(cuò)提取出皺褶線；②提取出的掌紋主線形態(tài)失真，不符合實(shí)際生長規(guī)律。

因此，本發(fā)明提出了一種符合自然生長規(guī)律的掌紋主線提取方法，該方法結(jié)合形態(tài)學(xué)濾波和鄰域搜索算法，力求解決現(xiàn)有方法的局限性，以期為研究掌紋主線與疾病相關(guān)性提供一種客觀的、具有一致性、可重復(fù)的特征提取方法。本發(fā)明算法首先提取手掌輪廓并對其進(jìn)行歸一化方向矯正和截取感興趣區(qū)域（ROI）。然后，提出一種新的平滑模板和3個(gè)特異性方向檢測模板，利用形態(tài)學(xué)濾波法對掌紋主線進(jìn)行粗提取。最后，確定生長于粗提取主線上的搜索起始點(diǎn)，對掌紋ROI灰度圖像在兩個(gè)方向上采用鄰域搜索算法提取掌紋主線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明算法能提取出完整、純粹、自然的掌紋主線，有效屏蔽與主線不同方向上的干擾，避免了皺褶和噪聲的錯(cuò)提取。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提取出完整、純粹、自然的掌紋主線，有效屏蔽與主線不同方向上的干擾，避免了皺褶和噪聲的錯(cuò)提取，以期為研究掌紋主線與疾病相關(guān)性提供一種客觀的、具有一致性、可重復(fù)的掌紋主線特征提取方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種符合自然生長規(guī)律的掌紋主線提取方法，具體步驟為：

步驟一、掌紋圖像預(yù)處理；

(1)圖像二值化。Otsu算法二值化輸入的掌紋圖像；

(2)提取手掌輪廓；

(3)用圓盤法定位指根點(diǎn)；