[發明專利]指掌紋安防系統

有效

• 申請號: 201810069328.7
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108256528B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 陳波
• 申請（專利權）人: 蕪湖錢林電子信息技術有限公司
• 主分類號: G06K9/40
• 分類號: G06K9/40;G06K9/36;G06K9/00
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 涂琪順

1.一種指掌紋安防系統，其特征在于，包括：掌紋遠程視頻信息獲取子系統和身份判別子系統，所述掌紋遠程視頻信息獲取子系統用于基于視頻幀的方式獲得待識別的掌紋，所述身份判別子系統用于根據所述掌紋識別人員身份；

所述掌紋遠程視頻信息獲取子系統包括：

第一校正處理單元，用于以初始灰度對采集到的第一幀掌部圖像進行第一灰度校正處理，得到手指圖像，所述掌部圖像包括分別對應左手和右手的手掌圖像和手指圖像；

第一中間圖像獲取單元，用于利用手指紋路生理特征得到表示各個手指對應的指紋區域的第一中間圖像；

第二校正處理單元，用于以第二灰度對采集到的第二幀掌部圖像進行第二灰度校正處理，得到手指圖像，所述掌部圖像包括分別對應左手和右手的手掌圖像和手指圖像；

第二中間圖像獲取單元，用于利用手指紋路生理特征得到表示各個手指對應的指紋區域的第二中間圖像；

掌紋圖像獲取單元，用于對第一中間圖像和第二中間圖像進行降噪處理，得到經過降噪的掌紋圖像；

所述第一校正處理單元包括：

第一平均灰度計算單元，用于根據第一幀圖像，計算左手和右手掌部圖像的灰度平均值A_灰度＝(A_左掌+A_右掌)/2；

第一手指確定子單元，用于在掌部圖像中，以手指形狀和長度為基準，確定以掌部圖像中最短的手指的圖像作為拇指對應的圖像，確定次短的手指的圖像作為小指對應的圖像，確定靠近拇指的圖像作為食指對應的圖像，確定靠近小指的圖像作為無名指對應的圖像，確定剩余的手指狀圖像作為中指對應的圖像；

第一手指根部分叉點確定子單元，用于確定掌部圖像中手指根部分叉處所在位置為手指根部分叉點；

第一分割子單元，用于對左手掌部圖像進行如下處理：將各個手指根部分叉點進行連線，并將中指與無名指的手指根部分叉點以及無名指與小指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近小指的輪廓的交點作為第一點，將中指與食指的手指根部分叉點以及食指與拇指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近拇指的輪廓的交點作為第二點；根據左手掌部圖像的各個手指根部分叉點和第一點以及第二點，在左手掌部圖像中去除左手手掌圖像，得到左手手指圖像；

第二分割子單元，用于對右手掌部圖像進行如下處理：將各個手指根部分叉點進行連線，并將中指與無名指的手指根部分叉點以及無名指與小指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近小指的輪廓的交點作為第三點，將中指與食指的手指根部分叉點以及食指與拇指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近拇指的輪廓的交點作為第四點；根據右手掌部圖像的各個手指根部分叉點和第三點以及第四點，在右手掌部圖像中去除右手手掌圖像，得到右手手指圖像；

第一灰度均值計算子單元，用于分別計算第一點、第二點、第三點、第四點為中心、r為半徑的鄰域像素的灰度均值，以這4個灰度均值構成1×4的矩陣M；

第一手指灰度計算子單元，用于將左手掌部圖像中尖端的圖像作為左手各個手指尖對應的圖像，將右手掌部圖像中尖端的圖像作為右手各個手指尖對應的圖像，計算以各個手指尖對應的圖像中手指尖位置為中心、r為半徑的鄰域的灰度均值，以這10個灰度均值構成10×1的矩陣N；

第一矩陣計算子單元，用于計算N×M得到的矩陣的特征值A’即特征向量a；

第一坐標系建立子單元，用于以第一點為原點，建立左手手指圖像的平面直角坐標系，第二點的坐標為d_a和d_b，以第四點為原點，建立右手手指圖像的平面直角坐標系，第三點的坐標為d’_a和d’_b；

第一交叉校正系數計算子單元，用于計算左手手指圖像和右手手指圖像中各像素的交叉校正系數α＝A’×(1-A_灰度×(1-x×e^d’a/da)/(1-y×e^db/d’b))，得到灰度校正后的左手和右手手指圖像，其中x，y分別是各像素在左手和右手的坐標系中的橫、縱坐標值；

所述第一中間圖像獲取單元包括：

針對某個手指，沿手指尖向手指與手掌連接處方向，根據與各個手指延伸方向垂直的紋路的粗細程度，查找最粗的一條紋路，以此紋路為分界線，獲得該分界線到對應的手指尖的區域，作為對應該手指的第一中間圖像；

所述第二校正處理單元包括：

背景光灰度調整單元，用于將采集掌部圖像的背景光灰度調整為A_灰度/2；

第二平均灰度計算單元，用于根據第二幀圖像，計算左手和右手掌部圖像的灰度平均值A_灰度2＝(A_左掌2+A_右掌2)/2；

第二手指確定子單元，用于在掌部圖像中，以手指形狀和長度為基準，確定以掌部圖像中最短的手指的圖像作為拇指對應的圖像，確定次短的手指的圖像作為小指對應的圖像，確定靠近拇指的圖像作為食指對應的圖像，確定靠近小指的圖像作為無名指對應的圖像，確定剩余的手指狀圖像作為中指對應的圖像；

第二手指根部分叉點確定子單元，用于確定掌部圖像中手指根部分叉處所在位置為手指根部分叉點；

第三分割子單元，用于對左手掌部圖像進行如下處理：將各個手指根部分叉點進行連線，并將中指與無名指的手指根部分叉點以及無名指與小指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近小指的輪廓的交點作為第一點，將中指與食指的手指根部分叉點以及食指與拇指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近拇指的輪廓的交點作為第二點；根據左手掌部圖像的各個手指根部分叉點和第一點以及第二點，在左手掌部圖像中去除左手手掌圖像，得到左手手指圖像；

第四分割子單元，用于對右手掌部圖像進行如下處理：將各個手指根部分叉點進行連線，并將中指與無名指的手指根部分叉點以及無名指與小指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近小指的輪廓的交點作為第三點，將中指與食指的手指根部分叉點以及食指與拇指的手指根部分叉點這兩個分叉處的連線的延長線與掌部圖像中掌部靠近拇指的輪廓的交點作為第四點；根據右手掌部圖像的各個手指根部分叉點和第三點以及第四點，在右手掌部圖像中去除右手手掌圖像，得到右手手指圖像；

第二灰度均值計算子單元，用于分別計算第一點、第二點、第三點、第四點為中心、R為半徑的鄰域像素的灰度均值，以這4個灰度均值構成1×4的矩陣M；

第二手指灰度計算子單元，用于將左手掌部圖像中尖端的圖像作為左手各個手指尖對應的圖像，將右手掌部圖像中尖端的圖像作為右手各個手指尖對應的圖像，計算以各個手指尖對應的圖像中手指尖位置為中心、R為半徑的鄰域的灰度均值，以這10個灰度均值構成10×1的矩陣N；

第二矩陣計算子單元，用于計算N×M得到的矩陣的特征值A”即特征向量b；

第二坐標系建立子單元，用于以第二點為原點，建立左手手指圖像的平面直角坐標系，第一點的坐標為f_a和f_b，以第三點為原點，建立右手手指圖像的平面直角坐標系，第四點的坐標為f’_a和f’_b；

第二交叉校正系數計算子單元，用于計算左手手指圖像和右手手指圖像中各像素的交叉校正系數α＝A”×(1-A_灰度2×(1-x×lg(f’a/fa))/(1-y×lg(fb/f’b)))，得到灰度校正后的左手和右手手指圖像，其中x，y分別是各像素在左手和右手的坐標系中的橫、縱坐標值；

所述第二中間圖像獲取單元包括：

針對某個手指，沿手指尖向手指與手掌連接處方向，根據與各個手指延伸方向垂直的紋路的粗細程度，查找最細的一條紋路，以此紋路為分界線，獲得該分界線到對應的手指尖的區域，作為對應該手指的第二中間圖像；

所述掌紋圖像獲取單元包括：

第一面積計算子單元，用于計算第一幀中左手手掌面積B1和右手手掌面積B2，手掌與手指的邊界參照各手的手指根部分叉點連線；

第二面積計算子單元，用于計算第二幀中左手手掌面積B’1和右手手掌面積B’2，手掌與手指的邊界參照各手的手指根部分叉點連線；

手指面積計算子單元，用于對左手和右手的手指，分別累加各個第一中間圖像面積和第二中間圖像的面積，進而得到第一中間圖像的面積和C1和第二中間圖像的面積和C2；

參考矩陣計算子單元，用于計算矩陣a×b得到矩陣E；

手掌面積因子計算子單元，用于分別計算左手和右手的手掌面積因子：p_左手掌＝ln(r×(B1/(2×B’1)))，p_右手掌＝ln(R×(B2/(2×B’2)))；

圖像噪聲濾波子單元，用于對手掌圖像進行濾波，其濾波因子β為：

根據濾波因子為β的圖像噪聲濾波器，對所述第一幀手掌圖像進行指數濾波，其中濾波參數即該濾波因子β。