[發(fā)明專利]一種手指中線提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810033950.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108154135B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉富;姜守坤;康冰;李溫溫;李丁園;侯濤;劉云;王柯
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/38;G06K9/46
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;胡景陽

本發(fā)明公開一種手指中線提取方法，屬于生物特征識別領域。本發(fā)明的步驟是對采集到的手形圖像進行二值化與輪廓提取；通過相對距離法進行指尖點、指根點檢測，并利用指尖點、指根點對四指手指輪廓進行截取；對四指輪廓使用基于距離的平面區(qū)域劃分方法提取特征點；根據(jù)中線特征：a.手指中線位于手指輪廓的中間位置，必位于手指輪廓內；b.中線上的點與兩側的手指輪廓點的夾角必定大于90度；對中線附近區(qū)域特征點進行直線擬合得到手指中線。本發(fā)明提出的手指中線提取方法不需要依賴指尖點和指根點，可以有效避免指尖點定位不準確、指根點附近存在干擾點導致中線提取不準確的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于生物特征識別技術領域中的手指中線提取部分，具體設計了一種手指中線提取方法。

背景技術

在利用手形進行身份鑒定的過程中，為了提取手指輪廓的寬度特征，需要提取手指的中線。在提取不同時刻采集的手形圖像的手指中線時，手指中線提取效果的好壞關系到整個識別系統(tǒng)的性能，因此，有必要設計一種魯棒性強的手指中線提取方法。現(xiàn)有的中線提取算法包括：

1.使用指尖點與指根中點的連線作為手指中線；

2.使用手指兩側的輪廓線擬合兩條手指輪廓線，提取兩者的中分線作為手指的中線；

3.使用手指骨架中間直線部分作為擬合手指的中線。

上述提取方法存在以下問題的全部或者部分：

(1)提取的中線依賴于指尖點：受指甲和擺放姿勢的影響，部分指尖點提取的結果不盡如人意，從而導致中線定位不準確；

(2)提取的中線依賴于指根中點：在手指輪廓截取的過程中，指根點的提取結果直接影響手指輪廓的提取。受限于指根點的提取算法，在兩個手指中間連接部分的指根位置會出現(xiàn)部分點偏離手指輪廓(該部分點不在手指輪廓的擬合直線上)，該部分點的存在影響指根中點的位置計算，從而影響中線的提取結果；

(3)使用側方輪廓線擬合手指輪廓線時，由于兩側輪廓端點存在部分點偏離手指輪廓，導致輪廓線擬合的結果不理想，雖然通過去除部分端點能夠改善曲線擬合的結果，但是不同人的不同手指輪廓中包含偏離點的數(shù)量和比例不統(tǒng)一，沒有有效的通用算法；對于手指兩側的輪廓波動比較大的情況，現(xiàn)有輪廓擬合法提取的中線效果不夠理想。

(4)手指骨架的方法與去除手指輪廓端點類似，在指根處會有一部分輪廓點沒有參與中線的提取過程，會造成手指輪廓信息的浪費。

發(fā)明內容

鑒于以上手指中線提取過程中存在的問題，本發(fā)明提出一種魯棒性強的手指中線提取方法，具體包括以下步驟：

(1)手形圖像二值化與輪廓提取

對采集到的手掌圖像進行二值化處理，提取出手掌所在區(qū)域，然后通過輪廓提取算法提取手部輪廓，得到手形輪廓曲線；

(2)指尖點、指根點檢測與手指輪廓截取

使用相對距離法，計算整個手形輪廓到手腕中心點的距離，根據(jù)距離導數(shù)得到5個指尖點和4個指根點，并求出小拇指外側和食指外側與內側指根點對稱的“指根點”，根據(jù)這11個點提取除大拇指外其余四個手指的輪廓，得到四個手指輪廓曲線；

(3)平面區(qū)域劃分與特征點提取

使用基于距離的平面劃分方法將手指輪廓點劃分到不同區(qū)域，每個區(qū)域內有且僅有一個手指輪廓點，區(qū)域的頂點為特征點，手指輪廓點到該輪廓點所在區(qū)域特征點的距離比該手指輪廓點到其他區(qū)域特征點的距離近，所有的區(qū)域頂點即為手指輪廓特征點；

(4)中線附近特征點提取

根據(jù)手指中線特點選取中線附近特征點：

a.手指中線位于手指輪廓中間位置，必位于手指輪廓內；