[發明專利]基于手指折痕的手指靜脈圖像特征的提取方法

在審

• 申請號: 201810253681.0
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108520211A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 路志英;張建峰;李敏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本發明屬于圖像處理領域，為實現手指目標區域的準確定位，手指靜脈圖像的快速增強以及手指靜脈拓撲結構的精準獲取，為后續手指靜脈的匹配識別提供清晰可靠的圖像。為此，本發明基于手指折痕的手指靜脈圖像特征的提取方法，步驟如下：步驟1提取手指折痕信息：步驟2提取手指靜脈圖像感興趣區域：步驟3利用手指輪廓進行平面旋轉角度校準：步驟4手指靜脈圖像增強：步驟5手指靜脈紋路——骨架特征提取。本發明主要應用于圖像處理場合。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，特別涉及手指靜脈圖像預處理方法。具體講,涉及基于手指折痕的手指靜脈圖像特征的提取方法。

背景技術

手指靜脈識別技術作為一種新興的生物識別手段，與指紋識別、虹膜識別、掌型識別、人臉識別等其他的生物識別技術相比在唯一性、穩定性、便攜性和活體檢測等方面具有更為突出的特點，其發展空間和應用前景也較為廣泛。

手指靜脈位于皮膚深處且相對較細密，直接使用原始采集的靜脈圖像進行匹配和識別，難以達到較高的識別精度，因而對手指靜脈圖像的預處理方法直接影響手指靜脈的識別準確率。

由于手指與采集裝置不接觸，手指位置的不同，會導致獲得的手指靜脈圖像存在差異。為克服采集時手指插入深淺對識別結果的影響，本發明利用手指折痕對手指靜脈圖像進行定位，以獲取較為準確的目標區域，剔除弱相關部分。

圖像增強可提高手指中靜脈與非靜脈區域的對比度，有效改善圖像質量，利于后續識別。針對圖像增強環節耗時長、增強效果不理想等問題，本發明提供了一種模塊化自適應直方圖均衡化算法，綜合考慮了運算速度和圖像質量，在減少時間消耗的同時有效抑制周圍噪聲，突出靜脈部分。

由于靜脈的粗細程度因人而異，而且當外界溫度發生變化時，靜脈的粗細程度也會隨之發生改變，這無疑會對手指靜脈的識別率產生一定程度的影響。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明旨在提出一種用于手指靜脈識別的圖像預處理方法。利用手指折痕圖像和手指靜脈圖像，實現手指目標區域的準確定位，手指靜脈圖像的快速增強以及手指靜脈拓撲結構的精準獲取，為后續手指靜脈的匹配識別提供清晰可靠的圖像。為此，本發明采用的技術方案是，基于手指折痕的手指靜脈圖像特征的提取方法，步驟如下：

步驟1提取手指折痕信息：

采集裝置采集同一時刻同一根手指的手指折痕圖像和手指靜脈圖像，保證其具有一一對應的關系定位手指靜脈圖像中的目標區域；

步驟2提取手指靜脈圖像感興趣區域：

將靜脈圖像二值化，通過Canny算子獲取手指精確輪廓圖，二值圖與輪廓圖做代數減法運算，分離手指區域和背景區域，求取其最大連通域，進而獲取手指區域，即手指掩膜圖像，掩膜圖像與靜脈圖像做代數乘法運算即獲得感興趣區域ROI的手指靜脈圖像；

步驟3利用手指輪廓進行平面旋轉角度校準：

采用最小二乘直線擬合方法校準手指輪廓位置；

步驟4手指靜脈圖像增強：

采用模塊化自適應直方圖均衡化算法對圖像進行增強，綜合考慮了運算速度和圖像質量，在減少時間消耗的同時有效抑制圖像噪聲，增強圖像對比度；

步驟5手指靜脈紋路——骨架特征提取：

在提取靜脈紋路特征時，首先使用多尺度的Gabor濾波器削弱靜脈周圍的噪聲點，進而采用自適應閾值分割算法提取出完整的靜脈紋路結構，最后采用形態學方法進一步過濾紋路圖像中遺留的噪聲點并填補空洞；在提取靜脈骨架特征時，采用形態學法和最大曲率法相融合的靜脈骨架提取算法。

本發明的一個實例中具體步驟如下。

步驟1提取手指折痕信息：