[发明专利]一种手指中线提取方法

说明书

本发明公开一种手指中线提取方法，属于生物特征识别领域。本发明的步骤是对采集到的手形图像进行二值化与轮廓提取；通过相对距离法进行指尖点、指根点检测，并利用指尖点、指根点对四指手指轮廓进行截取；对四指轮廓使用基于距离的平面区域划分方法提取特征点；根据中线特征：a.手指中线位于手指轮廓的中间位置，必位于手指轮廓内；b.中线上的点与两侧的手指轮廓点的夹角必定大于90度；对中线附近区域特征点进行直线拟合得到手指中线。本发明提出的手指中线提取方法不需要依赖指尖点和指根点，可以有效避免指尖点定位不准确、指根点附近存在干扰点导致中线提取不准确的问题。

技术领域

本发明属于生物特征识别技术领域中的手指中线提取部分，具体设计了一种手指中线提取方法。

背景技术

在利用手形进行身份鉴定的过程中，为了提取手指轮廓的宽度特征，需要提取手指的中线。在提取不同时刻采集的手形图像的手指中线时，手指中线提取效果的好坏关系到整个识别系统的性能，因此，有必要设计一种鲁棒性强的手指中线提取方法。现有的中线提取算法包括：

1.使用指尖点与指根中点的连线作为手指中线；

2.使用手指两侧的轮廓线拟合两条手指轮廓线，提取两者的中分线作为手指的中线；

3.使用手指骨架中间直线部分作为拟合手指的中线。

上述提取方法存在以下问题的全部或者部分：

(1)提取的中线依赖于指尖点：受指甲和摆放姿势的影响，部分指尖点提取的结果不尽如人意，从而导致中线定位不准确；

(2)提取的中线依赖于指根中点：在手指轮廓截取的过程中，指根点的提取结果直接影响手指轮廓的提取。受限于指根点的提取算法，在两个手指中间连接部分的指根位置会出现部分点偏离手指轮廓(该部分点不在手指轮廓的拟合直线上)，该部分点的存在影响指根中点的位置计算，从而影响中线的提取结果；

(3)使用侧方轮廓线拟合手指轮廓线时，由于两侧轮廓端点存在部分点偏离手指轮廓，导致轮廓线拟合的结果不理想，虽然通过去除部分端点能够改善曲线拟合的结果，但是不同人的不同手指轮廓中包含偏离点的数量和比例不统一，没有有效的通用算法；对于手指两侧的轮廓波动比较大的情况，现有轮廓拟合法提取的中线效果不够理想。

(4)手指骨架的方法与去除手指轮廓端点类似，在指根处会有一部分轮廓点没有参与中线的提取过程，会造成手指轮廓信息的浪费。

发明内容

鉴于以上手指中线提取过程中存在的问题，本发明提出一种鲁棒性强的手指中线提取方法，具体包括以下步骤：

(1)手形图像二值化与轮廓提取

对采集到的手掌图像进行二值化处理，提取出手掌所在区域，然后通过轮廓提取算法提取手部轮廓，得到手形轮廓曲线；

(2)指尖点、指根点检测与手指轮廓截取

使用相对距离法，计算整个手形轮廓到手腕中心点的距离，根据距离导数得到5个指尖点和4个指根点，并求出小拇指外侧和食指外侧与内侧指根点对称的“指根点”，根据这11个点提取除大拇指外其余四个手指的轮廓，得到四个手指轮廓曲线；

(3)平面区域划分与特征点提取

使用基于距离的平面划分方法将手指轮廓点划分到不同区域，每个区域内有且仅有一个手指轮廓点，区域的顶点为特征点，手指轮廓点到该轮廓点所在区域特征点的距离比该手指轮廓点到其他区域特征点的距离近，所有的区域顶点即为手指轮廓特征点；

(4)中线附近特征点提取

根据手指中线特点选取中线附近特征点：

a.手指中线位于手指轮廓中间位置，必位于手指轮廓内；