專利名稱：手指靜脈圖像預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物特征身份識(shí)別技木，具體涉及一種近紅外手指窬脈圖像 預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
基于手指窬脈模式特征進(jìn)行身份識(shí)別技術(shù)的研究，是近幾年生物特征身份識(shí)別技 術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在目前使用的多種手指窬脈特征提取方法中，基于細(xì)化后的手指窬脈 紋路特征提取方法是最為常見，也是最為可靠合理的。但鑒于手指窬脈模式固有的特點(diǎn)，通 常采用近紅外裝置進(jìn)行模式樣本采集，采集到樣本圖像的特點(diǎn)是對(duì)比度低、灰度值范圍窄 且分布極不均勻，如果直接進(jìn)行處理，后續(xù)相關(guān)算法的可操作性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性都會(huì)受到 很大的影響，因此必須首先解決這些問題，在生物特征身份識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆跇颖绢A(yù)處理 的過程。目前大多數(shù)的手指窬脈特征提取和匹配的算法都是基于細(xì)線化的手指窬脈圖像， 這要求處理得到的細(xì)化圖線要盡可能的保留原來(lái)窬脈紋路的信息，否則最終的認(rèn)證精度和 安全性得不到保證。但是目前在手指窬脈認(rèn)證領(lǐng)域中還沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)如何從原始圖像得到細(xì) 化圖像的研究。本發(fā)明針對(duì)這個(gè)問題，提出一套完整的從原始圖像開始，進(jìn)行去噪、增強(qiáng)處 理，然后進(jìn)行分割、細(xì)線化等操作，最終得到基本包含原始窬脈信息的細(xì)線化圖像，為基于 細(xì)線化圖像的手指窬脈特征提取和匹配的算法提供有力幫助。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種手指窬脈圖像的預(yù)處理算法，可以根據(jù)原始手指窬脈 圖像提取出窬脈信息量完整的細(xì)線化圖像，為基于細(xì)線化圖像的手指窬脈特征提取和匹配 的方法提供最有效最方便處理的信息。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案手指窬脈圖像預(yù)處理方法，它包括以 下步驟
第一歩，讀入原始手指窬脈圖像，讀入時(shí)要求手指平穩(wěn)放置在一水平裝置上； 第二歩，使用領(lǐng)域加權(quán)平均法對(duì)圖像進(jìn)行平滑去噪處理，模版如下
權(quán)利要求
1.一種手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，讀入原始手指靜脈圖像，讀入時(shí)要求手指平穩(wěn)放置在一水平裝置上； 第二步，對(duì)原始圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到手指兩側(cè)邊界； 第三步，根據(jù)得到的手指兩側(cè)邊界，對(duì)手指靜脈圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正； 第四步，重新檢測(cè)旋轉(zhuǎn)后的圖像兩側(cè)邊界線；第五步，對(duì)靜脈圖像進(jìn)行一系列去噪、增強(qiáng)處理，內(nèi)容包括平滑處理，銳化處理，區(qū)域增強(qiáng)處理，平滑處理，銳化處理；第六步，對(duì)靜脈圖像進(jìn)行谷型邊緣檢測(cè)并二值化圖像；第七步，對(duì)二值化的圖像進(jìn)行濾波處理；第八步，對(duì)二值化的圖像的進(jìn)行背景區(qū)域填充；第九步，對(duì)圖像進(jìn)行膨脹、腐蝕處理；第十步，對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)線化，得到最終的單像素細(xì)化圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第二步邊緣檢測(cè)使用的方法是先對(duì)圖像進(jìn)行一次平滑處理，去除邊緣處的噪聲，接著用邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行手指邊緣的檢測(cè)，最后設(shè)定一個(gè)閾值，對(duì)得到的邊界圖像進(jìn)行二值化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述平滑采用領(lǐng)域加權(quán)平均法，其平滑模板如下其中，M是矩陣模板的行數(shù)，N表示矩陣的列數(shù)，Μ、N都為奇數(shù)，且M>1，N>1 ； 平滑公式如下 3. 1、所述第二步檢測(cè)到的二指化手指邊緣圖像中的邊緣線灰度為255，而且滿足邊緣以內(nèi)即手指內(nèi)部灰度都為0，因此可以從圖像垂直方向上的中線開始向上下兩側(cè)掃描，當(dāng)檢測(cè)到掃描點(diǎn)灰度值為255時(shí)，則可認(rèn)為該點(diǎn)是手指邊界上的點(diǎn)，依次掃描分別可以得到上邊界線和下邊界線的坐標(biāo)點(diǎn)，分別為(XjPilYjPi)和(X-DOWNilY-DOWNi),其中(XjPi，Y_ 二值化使用的閾值可以根據(jù)多次具體試驗(yàn)，得出的符合實(shí)際圖像的理想經(jīng)驗(yàn)值，二值化公式為其中f(x，y)為坐標(biāo)為(x，y)的點(diǎn)的灰度值，s(x，y)為坐標(biāo)為(x，y)的點(diǎn)二值化后的灰度值，255、0分別為灰度的最高值(白點(diǎn))和最低值(黑點(diǎn))。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第三步對(duì)靜脈圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校正的過程包括以下步驟UPi)表示上邊界的坐標(biāo)，(X-DOWNilY-DOWNi)表示下邊界的坐標(biāo)，然后使用最小二乘法擬合分別得到兩條代表上下邊緣走向的直線線性函數(shù)，其模型為y=kx+b其中，(X，y)表示直線上的點(diǎn)坐標(biāo)，k表示該直線的斜率；.3. 2、所述3. 1得到上下邊界直線分別為y—up=k—up水χ—up+b—up (1)y_down=k—down*x_down+b_down (2)其中，(1)式表示上邊界直線，(2)式表示下邊界直線，由這兩條直線可以確定手指中軸線的位置，具體做法是任取一個(gè)橫坐標(biāo)&，以兩條直線對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)的平均值作為其垂直方向上的坐標(biāo)，令計(jì)算出來(lái)的中軸線坐標(biāo)為(XiJi),則Aupi=Ldowni, Yi= (y_uPi+y_ dowrO/2，根據(jù)(Xi, Yi),可以利用所述3. 1的最小二乘法再一次擬合直線，得到中軸線的直線方程
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第四步重新確定旋轉(zhuǎn)后的手指邊界的做法是用所述3. 1步驟得到的邊緣直線根據(jù)上述3. 3步驟使用的映射函數(shù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，重新得到旋轉(zhuǎn)校正后的手指邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第五步中的處理是在圖像空間域處理，使用的方法分別是所述平滑處理使用領(lǐng)域加權(quán)平均法，處理模板如下
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指窬脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第六步使用的谷 型邊緣檢測(cè)采用4方向邊緣檢測(cè)并二值化，具體實(shí)現(xiàn)如下
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第七步濾波過程采用中值濾波法。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第八步屏蔽背景部分的方法是根據(jù)所述第四步確定的旋轉(zhuǎn)后的手指邊緣，取出上邊界線的最低點(diǎn)記為 (X_upmin, Y_upmin)，取出下邊界線的最高點(diǎn)記為(X_downmax，Y_downmax)，對(duì)上邊界最低點(diǎn)以上部分和下邊界最低點(diǎn)以下部分進(jìn)行屏蔽；再根據(jù)圖片大小和具體圖像對(duì)圖像兩側(cè)進(jìn)行固定區(qū)域的屏蔽，本算法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值對(duì)圖像兩側(cè)20個(gè)像素的區(qū)域進(jìn)行填充屏蔽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈圖像預(yù)處理方法，其特征是所述第九步的膨脹、 腐蝕處理以及第十步細(xì)線化處理采用通用的該類型的圖像處理算法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種手指靜脈圖像預(yù)處理的方法，包括是一系列連續(xù)的處理過程，包括讀入原圖像；檢測(cè)手指邊緣；旋轉(zhuǎn)校正靜脈圖像；重新確定旋轉(zhuǎn)后的手指邊界；對(duì)圖像進(jìn)行去噪、增強(qiáng)處理；對(duì)圖像進(jìn)行谷型邊緣檢測(cè)，并二值化圖像；濾波去噪；屏蔽背景區(qū)域；對(duì)圖像進(jìn)行膨脹、腐蝕；進(jìn)行細(xì)化，得到單像素細(xì)線化圖像。使用該處理方法對(duì)手指靜脈圖像，尤其是對(duì)于因光照不均，圖像對(duì)比度不高，靜脈紋路不清晰的低質(zhì)量手指靜脈圖像有很好的處理效果，最終得到的細(xì)線化圖像基本包含了原始圖像中靜脈紋路的有用信息，為基于細(xì)線化圖像的手指靜脈特征提取和匹配方法提供最有用的靜脈信息。
文檔編號(hào)G06K9/54GK102222229SQ20111021351
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者林春漪, 鄭偉銳, 陳慶武 申請(qǐng)人:陳慶武