[发明专利]指掌纹安防系统

权利要求书

1.一种指掌纹安防系统，其特征在于，包括：掌纹远程视频信息获取子系统和身份判别子系统，所述掌纹远程视频信息获取子系统用于基于视频帧的方式获得待识别的掌纹，所述身份判别子系统用于根据所述掌纹识别人员身份；

所述掌纹远程视频信息获取子系统包括：

第一校正处理单元，用于以初始灰度对采集到的第一帧掌部图像进行第一灰度校正处理，得到手指图像，所述掌部图像包括分别对应左手和右手的手掌图像和手指图像；

第一中间图像获取单元，用于利用手指纹路生理特征得到表示各个手指对应的指纹区域的第一中间图像；

第二校正处理单元，用于以第二灰度对采集到的第二帧掌部图像进行第二灰度校正处理，得到手指图像，所述掌部图像包括分别对应左手和右手的手掌图像和手指图像；

第二中间图像获取单元，用于利用手指纹路生理特征得到表示各个手指对应的指纹区域的第二中间图像；

掌纹图像获取单元，用于对第一中间图像和第二中间图像进行降噪处理，得到经过降噪的掌纹图像；

所述第一校正处理单元包括：

第一平均灰度计算单元，用于根据第一帧图像，计算左手和右手掌部图像的灰度平均值A_灰度＝(A_左掌+A_右掌)/2；

第一手指确定子单元，用于在掌部图像中，以手指形状和长度为基准，确定以掌部图像中最短的手指的图像作为拇指对应的图像，确定次短的手指的图像作为小指对应的图像，确定靠近拇指的图像作为食指对应的图像，确定靠近小指的图像作为无名指对应的图像，确定剩余的手指状图像作为中指对应的图像；

第一手指根部分叉点确定子单元，用于确定掌部图像中手指根部分叉处所在位置为手指根部分叉点；

第一分割子单元，用于对左手掌部图像进行如下处理：将各个手指根部分叉点进行连线，并将中指与无名指的手指根部分叉点以及无名指与小指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近小指的轮廓的交点作为第一点，将中指与食指的手指根部分叉点以及食指与拇指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近拇指的轮廓的交点作为第二点；根据左手掌部图像的各个手指根部分叉点和第一点以及第二点，在左手掌部图像中去除左手手掌图像，得到左手手指图像；

第二分割子单元，用于对右手掌部图像进行如下处理：将各个手指根部分叉点进行连线，并将中指与无名指的手指根部分叉点以及无名指与小指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近小指的轮廓的交点作为第三点，将中指与食指的手指根部分叉点以及食指与拇指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近拇指的轮廓的交点作为第四点；根据右手掌部图像的各个手指根部分叉点和第三点以及第四点，在右手掌部图像中去除右手手掌图像，得到右手手指图像；

第一灰度均值计算子单元，用于分别计算第一点、第二点、第三点、第四点为中心、r为半径的邻域像素的灰度均值，以这4个灰度均值构成1×4的矩阵M；

第一手指灰度计算子单元，用于将左手掌部图像中尖端的图像作为左手各个手指尖对应的图像，将右手掌部图像中尖端的图像作为右手各个手指尖对应的图像，计算以各个手指尖对应的图像中手指尖位置为中心、r为半径的邻域的灰度均值，以这10个灰度均值构成10×1的矩阵N；

第一矩阵计算子单元，用于计算N×M得到的矩阵的特征值A’即特征向量a；

第一坐标系建立子单元，用于以第一点为原点，建立左手手指图像的平面直角坐标系，第二点的坐标为d_a和d_b，以第四点为原点，建立右手手指图像的平面直角坐标系，第三点的坐标为d’_a和d’_b；

第一交叉校正系数计算子单元，用于计算左手手指图像和右手手指图像中各像素的交叉校正系数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图像，其中x，y分别是各像素在左手和右手的坐标系中的横、纵坐标值；

所述第一中间图像获取单元包括：

针对某个手指，沿手指尖向手指与手掌连接处方向，根据与各个手指延伸方向垂直的纹路的粗细程度，查找最粗的一条纹路，以此纹路为分界线，获得该分界线到对应的手指尖的区域，作为对应该手指的第一中间图像；

所述第二校正处理单元包括：

背景光灰度调整单元，用于将采集掌部图像的背景光灰度调整为A_灰度/2；

第二平均灰度计算单元，用于根据第二帧图像，计算左手和右手掌部图像的灰度平均值A_灰度2＝(A_左掌2+A_右掌2)/2；

第二手指确定子单元，用于在掌部图像中，以手指形状和长度为基准，确定以掌部图像中最短的手指的图像作为拇指对应的图像，确定次短的手指的图像作为小指对应的图像，确定靠近拇指的图像作为食指对应的图像，确定靠近小指的图像作为无名指对应的图像，确定剩余的手指状图像作为中指对应的图像；

第二手指根部分叉点确定子单元，用于确定掌部图像中手指根部分叉处所在位置为手指根部分叉点；

第三分割子单元，用于对左手掌部图像进行如下处理：将各个手指根部分叉点进行连线，并将中指与无名指的手指根部分叉点以及无名指与小指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近小指的轮廓的交点作为第一点，将中指与食指的手指根部分叉点以及食指与拇指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近拇指的轮廓的交点作为第二点；根据左手掌部图像的各个手指根部分叉点和第一点以及第二点，在左手掌部图像中去除左手手掌图像，得到左手手指图像；

第四分割子单元，用于对右手掌部图像进行如下处理：将各个手指根部分叉点进行连线，并将中指与无名指的手指根部分叉点以及无名指与小指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近小指的轮廓的交点作为第三点，将中指与食指的手指根部分叉点以及食指与拇指的手指根部分叉点这两个分叉处的连线的延长线与掌部图像中掌部靠近拇指的轮廓的交点作为第四点；根据右手掌部图像的各个手指根部分叉点和第三点以及第四点，在右手掌部图像中去除右手手掌图像，得到右手手指图像；

第二灰度均值计算子单元，用于分别计算第一点、第二点、第三点、第四点为中心、R为半径的邻域像素的灰度均值，以这4个灰度均值构成1×4的矩阵M；

第二手指灰度计算子单元，用于将左手掌部图像中尖端的图像作为左手各个手指尖对应的图像，将右手掌部图像中尖端的图像作为右手各个手指尖对应的图像，计算以各个手指尖对应的图像中手指尖位置为中心、R为半径的邻域的灰度均值，以这10个灰度均值构成10×1的矩阵N；

第二矩阵计算子单元，用于计算N×M得到的矩阵的特征值A”即特征向量b；

第二坐标系建立子单元，用于以第二点为原点，建立左手手指图像的平面直角坐标系，第一点的坐标为f_a和f_b，以第三点为原点，建立右手手指图像的平面直角坐标系，第四点的坐标为f’_a和f’_b；

第二交叉校正系数计算子单元，用于计算左手手指图像和右手手指图像中各像素的交叉校正系数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图像，其中x，y分别是各像素在左手和右手的坐标系中的横、纵坐标值；

所述第二中间图像获取单元包括：

针对某个手指，沿手指尖向手指与手掌连接处方向，根据与各个手指延伸方向垂直的纹路的粗细程度，查找最细的一条纹路，以此纹路为分界线，获得该分界线到对应的手指尖的区域，作为对应该手指的第二中间图像；

所述掌纹图像获取单元包括：

第一面积计算子单元，用于计算第一帧中左手手掌面积B1和右手手掌面积B2，手掌与手指的边界参照各手的手指根部分叉点连线；

第二面积计算子单元，用于计算第二帧中左手手掌面积B’1和右手手掌面积B’2，手掌与手指的边界参照各手的手指根部分叉点连线；

手指面积计算子单元，用于对左手和右手的手指，分别累加各个第一中间图像面积和第二中间图像的面积，进而得到第一中间图像的面积和C1和第二中间图像的面积和C2；

参考矩阵计算子单元，用于计算矩阵a×b得到矩阵E；

手掌面积因子计算子单元，用于分别计算左手和右手的手掌面积因子：p_左手掌＝ln(r×(B1/(2×B’1)))，p_右手掌＝ln(R×(B2/(2×B’2)))；

图像噪声滤波子单元，用于对手掌图像进行滤波，其滤波因子β为：

根据滤波因子为β的图像噪声滤波器，对所述第一帧手掌图像进行指数滤波，其中滤波参数即该滤波因子β。