[發明專利]一種指靜脈和指節紋感興趣區域定位方法

有效

• 申請號: 201811048180.5
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109308462B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 楊金鋒;石濱萌
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種指靜脈和指節紋感興趣區域定位方法，其特征在于：所述的指靜脈和指節紋感興趣區域定位方法包括按順序進行的下列步驟：

1)構建手指成像系統，所述的手指成像系統包括近紅外光源(1)、指紋采集儀(2)、雙目攝像頭(3)、帶通濾光片(4)、平面反射鏡(5)和黑色擋板(6)；其中雙目攝像頭(3)設置在近紅外光源(1)的正上方；指紋采集儀(2)位于近紅外光源(1)的前側；帶通濾光片(4)位于雙目攝像頭(3)的前側；平面反射鏡(5)和黑色擋板(6)分別設置在近紅外光源(1)的兩側，由平面反射鏡(5)、黑色擋板(6)、指紋采集儀(2)與近紅外光源(1)一起構成手指凹槽；

2)將待檢測的手指放在上述手指凹槽內的近紅外光源(1)和指紋采集儀(2)上，并使手指向上拱起某一高度；

3)利用雙目攝像頭(3)同時采集原始指節紋圖像和原始指靜脈圖像；其中，利用雙目攝像頭(3)的后側攝像頭采集原始指節紋圖像，包括位于左側的指節紋圖像和位于右側的手指側面圖像，該圖像中既包含手指正面成像區域，又包含手指側面成像區域；而利用雙目攝像頭(3)的前側攝像頭采集原始指靜脈圖像，包括位于左側的指靜脈圖像和位于右側的手指側面圖像，該圖像中既包含手指正面成像區域，又包含手指側面成像區域；

4)選取上述原始指節紋圖像，裁剪掉指節紋圖像，只保留手指側面圖像，然后對此裁剪后的圖像進行邊緣檢測，得到邊緣檢測圖；

5)選取上述邊緣檢測圖中最右側外邊緣線中較穩定的區域，采用最小二乘法對該區域進行曲線擬合，得到擬合曲線；

6)求取擬合曲線中每一點斜率的倒數值，然后取絕對值，找出最小值K對應的點A，即為拐點，也即最高點；

7)若手指長短、胖瘦適中，且手指正面成像區域中的拐點處于雙目攝像頭(3)的后側攝像頭正下方，直接在原始指節紋圖像上畫出指節紋ROI參考線；當人的手指較短時，在手指放在上述手指凹槽內的近紅外光源(1)和指紋采集儀(2)上時，有時會出現一個偽拐點A′，真正的拐點應該滿足式(1、2)所示的條件：

假設真正的拐點坐標為(x_l，y_l)，l∈[1，N]，偽拐點坐標為(x_m，y_m)，m∈(l，N]；

x_l-x_l-σ＞＞x_m-x_m-σ (2)

其中，α為非固定整數值，且在[1,l-1]范圍內連續取值；σ為一固定值；

因此，對步驟6)中求得的斜率的倒數值進行升序排列，取前n個值，再找出滿足式(1、2)所示條件的點，即為真正的拐點，由此可消除偽拐點并獲得拐點坐標；其中n的大小是經過大量的實驗確定的；

8)根據步驟7)獲得的拐點坐標，在原始指節紋圖像中畫出ROI參考線；

9)制作了一個刻度板(7)；然后將刻度板(7)放到雙目攝像頭(3)下成像，之后對該圖像進行畫面標定，由此完成ROI參考線定位修正；

10)在上述ROI參考線定位修正后的原始指節紋圖像中，裁剪掉指節紋圖像中手指正面成像區域內左側大片黑色區域和手指側面成像區域，原始指靜脈圖像的裁剪區域和指節紋圖像裁剪區域相同，兩者剩下的區域用于后續融合及識別處理；

11)當確定出指節紋ROI參考線位置后，根據雙目攝像頭(3)成像區域之間的位置差值Δ，求出指靜脈圖像中指靜脈ROI參考線位置，然后在步驟10)中裁剪得到的指靜脈圖像中畫出指靜脈ROI參考線；之后根據此指靜脈ROI參考線位置，利用Canny邊緣檢測算法確定出手指左右輪廓線，然后求取指靜脈ROI參考線與左右輪廓線的兩個交點坐標(x_{L_fv}，y_fv)(x_{R_fv}，y_fv)，進而求出定位ROI區域的基準點坐標(x_{p_fv}，y_{p_fv})＝((x_{L_fv}+x_{R_fv})/2，y_fv)，最后以基準點坐標(x_{p_fv}，y_{p_fv})作為基準，沿上下左右方向進行合適的擴展就可確定出ROI水平和垂直方向上的邊界位置，從而使ROI基本位于指靜脈圖像的中央；然后將指靜脈ROI垂直方向上的邊界位置映射到指節紋圖像中，作為指節紋ROI垂直方向上的邊界位置，之后利用指靜脈ROI邊界求取方法來確定指節紋ROI在水平方向上的邊界位置。