一种掌纹兴趣区域定位的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种掌纹兴趣区域定位的方法和装置，涉及图像处理领域，能够在不需要接触的情况下对掌纹中的关键点进行准确定位，并在此基础上，使用改进后的方法对掌纹边缘进行定位，得到准确的掌纹边缘轮廓，进而通过拟合得到掌纹区域的边界线，最终得到可靠的掌纹兴趣区域，提高了获取掌纹兴趣区域的准确性。其方法为：通过获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点，并根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处于初始位置的轮廓线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线停止移动的位置形成的轮廓线为图像的边缘轮廓线，最终由边缘轮廓线得到手掌边缘的边界线，所述边界线定位所述掌纹图像中的兴趣区域。本发明用于掌纹兴趣区域中定位。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种掌纹兴趣区域定位的方法和装置。 一种掌纹兴趣区域定位的方法和装置
【背景技术】
[0002] 掌纹识别，作为一种较新的生物特征识别技术。手掌图像中的很多掌纹特征， 可以用于身份识别。在非接触式的掌纹识别中，最关键的是掌纹兴趣区域（Region of Interest，R0I)的定位。传统的掌纹兴趣区域的定位方法，先确认掌纹中的若干关键点，例 如掌纹手缝间的三个凹点，进而通过这些关键点确认掌纹兴趣区域。为了更准确且有效的 得到掌纹兴趣区域，出现了考虑掌纹两侧的边缘信息进行定位的方法，例如考虑掌纹主线 和掌纹边缘轮廓的交点特征。因此，结合掌纹关键点和手掌边缘的若干个关键点进行掌纹 兴趣区域的定位逐渐成为当前掌纹兴趣区域定位的主流方法。
[0003] 但是，由于掌纹中常用的三个凹点的结构特征不明显，采用结构方法或者统计方 法都无法精准可靠的定位掌纹关键点，存在偏差。对于掌纹的左右边缘轮廓信息，边缘关键 点定位存在的偏差同样会造成掌纹定位出现误差，即便是边缘关键点的定位准确度得到提 高，由于边缘关键点的数量过少，也不能为掌纹定位提供足够的参考。
【发明内容】
[0004] 本发明的实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的方法和装置，能够根据拍摄得到的 掌纹图像对掌纹中的关键点进行准确定位，使用冲击波算法定位掌纹边缘，得到准确的掌 纹边缘轮廓信息，进而通过拟合得到掌纹区域的边界线，最终得到可靠的掌纹兴趣区域，提 高了获取掌纹兴趣区域的准确性。
[0005] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0006] 第一方面，提供一种掌纹兴趣区域定位的方法，所述方法包括：
[0007] 获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点；
[0008] 根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处于初始位置的轮廓线沿 所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的位置形成的轮 廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线；
[0009] 根据所述获取的掌纹图像的边缘轮廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界线定 位所述掌纹图像中的兴趣区域。
[0010] 在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，所述根据所述关键点确定手掌的边 缘轮廓线的初始位置包括：
[0011] 在所述关键点中选取靠近掌纹图像一侧边缘的一个关键点，根据选取的关键点确 定所述一侧边缘轮廓线的初始位置。
[0012] 在第二种可能的实现方式中，结合第一方面的第一种可能的实现方式，所述使处 于初始位置的轮廓线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停 止移动的位置形成的轮廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线包括：
[0013] 使处于初始位置的轮廓线包含的像素点向手掌边缘方向以单个像素为单位移 动；
[0014] 为所述轮廓线中每个像素点设置运动标志，以确定所述轮廓线中每个像素点的运 动情况；
[0015] 根据所述轮廓线中每个像素点的运动情况，确定最终的边缘轮廓线。
[0016] 在第三种可能的实现方式中，结合第一方面的第二种可能的实现方式，所述使处 于初始位置的轮廓线包含的像素点向手掌边缘方向以单个像素为单位移动包括：
[0017] 当所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时，所述轮廓线为边缘轮廓 线；当所述轮廓线中的像素点移动的个数大于或等于预设数值时，所述轮廓线中的像素点 需要继续移动，直至所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时为止；所述预设数 值根据实际情况设定。
[0018] 在第四种可能的实现方式中，结合第一方面的第二种可能的实现方式，所述为所 述轮廓线中每个像素点设置运动标志，以确定所述轮廓线中每个像素点的运动情况包括：
[0019] 计算轮廓线中每个像素点的梯度；
[0020] 将轮廓线上像素点梯度的比值设置为判断像素点运动的参数；
[0021] 使用一个多层分类器对所述参数进行分类，根据分类结果为每个像素点设置运动 物?志。
[0022] 在第五种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面的第四种可能的实现方 式，所述根据所述获取的掌纹图像的边缘轮廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界线定 位所述掌纹图像中的兴趣区域包括：
[0023] 根据所述边缘轮廓线，结合用左右边缘轮廓线拟合左右边缘边界的拟合误差，得 到左右边缘边界线；
[0024] 根据所述左右边缘边界线以及所述关键点，利用最小二乘法得到上下边缘边界 线.
[0025] 所述左右边缘边界线和所述上下边缘边界线形成的封闭区域，构成所述掌纹图像 的兴趣区域。
[0026] 在第六种可能的实现方式中，结合第一方面的第五种可能的实现方式，提取所述 关键点包括：
[0027] 通过预先设定的统计方法结合边缘方向直方图特征提取所述掌纹图像中掌纹手 缝间的关键点。
[0028] 第二方面，提供一种掌纹兴趣区域定位的装置，所述装置包括：
[0029] 关键点获取单元，用于获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点；
[0030] 边缘轮廓线获取单元，用于根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置， 使处于初始位置的轮廓线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完 全停止移动的位置形成的轮廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线；
[0031] 掌纹兴趣区域定位单元，用于根据所述获取的掌纹图像的边缘轮廓线得到手掌边 缘的边界线，由所述边界线定位所述掌纹图像中的兴趣区域。
[0032] 在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述边缘轮廓线获取单元包括：
[0033] 初始位置确定子单元，用于在所述关键点中选取靠近掌纹图像一侧边缘的一个关 键点，根据选取的关键点确定所述一侧边缘轮廓线的初始位置。
[0034] 轮廓线移动子单元，用于使处于初始位置的轮廓线包含的像素点向手掌边缘方向 以单个像素为单位移动；
[0035] 运动标志设置子单元，用于为所述轮廓线中每个像素点设置运动标志，以确定所 述轮廓线中每个像素点的运动情况；
[0036] 边缘轮廓线确定子单元，用于根据所述轮廓线中每个像素点的运动情况，确定最 终的边缘轮廓线。
[0037] 在第二种可能的实现方式中，结合第二方面的第一种可能的实现方式，所述轮廓 线移动子单元具体用于：
[0038] 当所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时，所述轮廓线为边缘轮廓 线；当所述轮廓线中的像素点移动的个数大于或等于预设数值时，所述轮廓线中的像素点 需要继续移动，直至所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时为止；所述预设数 值根据实际情况设定。
[0039] 在第三种可能的实现方式中，结合第二方面的第一种可能的实现方式，所述运动 标志设置子单兀包括：
[0040] 梯度计算分单元，用于计算轮廓线中每个像素点的梯度；
[0041] 参数设置分单元，用于将轮廓线上像素点梯度的比值设置为判断像素点运动的参 数；
[0042] 参数分类分单元，用于使用一个多层分类器对所述参数进行分类，根据分类结果 为每个像素点设置运动标志。
[0043] 在第四种可能的实现方式中，结合第二方面或第二方面的第三种可能的实现方 式，所述掌纹兴趣区域定位单元包括：
[0044] 左右边缘边界线定位子单元，用于根据所述边缘轮廓线，结合用左右边缘轮廓线 拟合左右边缘边界的拟合误差，得到左右边缘边界线；
[0045] 上下边缘边界线获取子单元，用于根据所述左右边缘边界线以及所述关键点，利 用最小二乘法得到上下边缘边界线；
[0046] 区域组合子单元，用于所述左右边缘边界线和所述上下边缘边界线形成的封闭区 域，构成所述掌纹图像的兴趣区域。
[0047] 本发明提供一种掌纹兴趣区域定位的方法和装置，通过获取手掌的掌纹图像，提 取所述掌纹图像的关键点，并根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处于 初始位置的轮廓线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止 移动的位置形成的轮廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线，最终根据所述获取的掌纹图像的 边缘轮廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界线定位所述掌纹图像中的兴趣区域。本发 明能够在不需要接触的情况下对掌纹中的关键点进行准确定位，并在此基础上，使用改进 后的方法对掌纹边缘进行定位，得到准确的掌纹边缘轮廓，进而通过拟合得到掌纹区域的 边界线，最终得到可靠的掌纹兴趣区域，提高了获取掌纹兴趣区域的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0048] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0049] 图1为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的方法的示意图；
[0050] 图2为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的方法的示意图；
[0051] 图3为本发明实施例中提到的在掌纹图像中确定关键点的示意图；
[0052] 图4为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的方法的示意图；
[0053] 图5为本发明实施例中提到的在掌纹图像中确定初始轮廓线的示意图；
[0054] 图6为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的方法的示意图；
[0055] 图7为本发明实施例提供的在掌纹图像中确定兴趣区域的示意图；
[0056] 图8为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的装置的结构示意图；
[0057] 图9为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的装置的结构示意图；
[0058] 图10为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的装置的结构示意图；
[0059] 图11为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的装置的结构示意图；
[0060] 图12为本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0061] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0062] 本发明实施例提供一种掌纹兴趣区域定位的方法，如图1所示，该方法包括步骤：
[0063] 101、获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点。
[0064] 102、根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处于初始位置的轮廓 线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的位置形成 的轮廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线。
[0065] 103、根据所述获取的掌纹图像的边缘轮廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界 线定位所述掌纹图像中的兴趣区域。
[0066] 本发明提供一种掌纹兴趣区域定位的方法，通过获取手掌的掌纹图像，提取所述 掌纹图像的关键点，并根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处于初始位 置的轮廓线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的 位置形成的轮廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线，最终根据所述获取的掌纹图像的边缘轮 廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界线定位所述掌纹图像中的兴趣区域。本发明能够 在不需要接触的情况下对掌纹中的关键点进行准确定位，并在此基础上，使用改进后的方 法对掌纹边缘进行定位，得到准确的掌纹边缘轮廓，进而通过拟合得到掌纹区域的边界线， 最终得到可靠的掌纹兴趣区域，提高了获取掌纹兴趣区域的准确性。
[0067] 本发明另一实施例提供了一种掌纹兴趣区域定位的方法，该方法包括：
[0068] 201、获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点。
[0069] 如图2所示，步骤201包括：子步骤2011、通过预先设定的统计方法在所述掌纹图 像中提取掌纹手缝间的关键点。该预先设定的统计方法可以为统计方法adaboost，该统计 方法结合边缘方向直方图（Edge Orientation Histogram, E0H)特征对掌纹手缝间的关键 点进行定位。
[0070] 如图3所示，在掌纹指缝间定位到三个关键点ΛΑ、P2。
[0071] 202、根据所述关键点确定掌纹的边缘轮廓线的初始位置，使处于初始位置的轮廓 线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的位置形成 的轮廓线为所述掌纹图像中的边缘轮廓线。
[0072] 示例性的，本发明所有实施例均以获取左侧边缘轮廓线为例予以说明，右侧边缘 轮廓线的获取方法与左侧边缘轮廓线的获取方法相同。根据手掌间的关键点获得左侧边 缘轮廓线的初始位置W后，使初始位置处的轮廓线沿初始位置5°向手掌的左侧边缘方向移 动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的位置形成的轮廓线为所述掌纹图像的左边缘轮 廓线。
[0073] 为准确定位边缘轮廓线，边缘轮廓线需要满足三个条件：（1)边缘轮廓线在手掌 内部可以运动；（2)边缘轮廓线在手掌边缘停止；（3)边缘轮廓线具备连续性，其内相邻像 素之间横坐标不超过1个像素。
[0074] 根据轮廓线连续性的要求，定义左边缘轮廓线3为如下公式（1):
[0075]
【权利要求】
1. 一种掌纹兴趣区域定位的方法，其特征在于，所述方法包括： 获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点； 根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处于初始位置的轮廓线沿所述 初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的位置形成的轮廓线 为所述掌纹图像的边缘轮廓线； 根据所述获取的掌纹图像的边缘轮廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界线定位所 述掌纹图像中的兴趣区域。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述关键点确定手掌的边缘轮 廓线的初始位置包括： 在所述关键点中选取靠近掌纹图像一侧边缘的一个关键点，根据选取的关键点确定所 述一侧边缘轮廓线的初始位置。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使处于初始位置的轮廓线沿所述初 始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停止移动的位置形成的轮廓线为 所述掌纹图像的边缘轮廓线包括： 使处于初始位置的轮廓线包含的像素点向手掌边缘方向以单个像素为单位移动； 为所述轮廓线中每个像素点设置运动标志，以确定所述轮廓线中每个像素点的运动情 况； 根据所述轮廓线中每个像素点的运动情况，确定最终的边缘轮廓线。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使处于初始位置的轮廓线包含的像 素点向手掌边缘方向以单个像素为单位移动包括： 当所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时，所述轮廓线为边缘轮廓线；当 所述轮廓线中的像素点移动的个数大于或等于预设数值时，所述轮廓线中的像素点需要继 续移动，直至所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时为止；所述预设数值根据 实际情况设定。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述为所述轮廓线中每个像素点设置运 动标志，以确定所述轮廓线中每个像素点的运动情况包括： 计算轮廓线中每个像素点的梯度； 将轮廓线上像素点梯度的比值设置为判断像素点运动的参数； 使用一个多层分类器对所述参数进行分类，根据分类结果为每个像素点设置运动标 〇
6. 根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述获取的掌纹图像的边缘 轮廓线得到手掌边缘的边界线，由所述边界线定位所述掌纹图像中的兴趣区域包括： 根据所述边缘轮廓线，结合用左右边缘轮廓线拟合左右边缘边界的拟合误差，得到左 右边缘边界线； 根据所述左右边缘边界线以及所述关键点，利用最小二乘法得到上下边缘边界线； 所述左右边缘边界线和所述上下边缘边界线形成的封闭区域，构成所述掌纹图像的兴 趣区域。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，提取所述关键点包括： 通过预先设定的统计方法结合边缘方向直方图特征提取所述掌纹图像中掌纹手缝间 的关键点。
8. -种掌纹兴趣区域定位的装置，其特征在于，所述装置包括： 关键点获取单元，用于获取手掌的掌纹图像，提取所述掌纹图像的关键点； 边缘轮廓线获取单元，用于根据所述关键点确定手掌的边缘轮廓线的初始位置，使处 于初始位置的轮廓线沿所述初始位置向手掌边缘方向移动，所述轮廓线在手掌边缘完全停 止移动的位置形成的轮廓线为所述掌纹图像的边缘轮廓线； 掌纹兴趣区域定位单元，用于根据所述获取的掌纹图像的边缘轮廓线得到手掌边缘的 边界线，由所述边界线定位所述掌纹图像中的兴趣区域。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述边缘轮廓线获取单元包括： 初始位置确定子单元，用于在所述关键点中选取靠近掌纹图像一侧边缘的一个关键 点，根据选取的关键点确定所述一侧边缘轮廓线的初始位置； 轮廓线移动子单元，用于使处于初始位置的轮廓线包含的像素点向手掌边缘方向以单 个像素为单位移动； 运动标志设置子单元，用于为所述轮廓线中每个像素点设置运动标志，以确定所述轮 廓线中每个像素点的运动情况； 边缘轮廓线确定子单元，用于根据所述轮廓线中每个像素点的运动情况，确定最终的 边缘轮廓线。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述轮廓线移动子单元用于： 当所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时，所述轮廓线为边缘轮廓线；当 所述轮廓线中的像素点移动的个数大于或等于预设数值时，所述轮廓线中的像素点需要继 续移动，直至所述轮廓线中的像素点移动的个数小于预设数值时为止；所述预设数值根据 实际情况设定。
11. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述运动标志设置子单元包括： 梯度计算分单元，用于计算轮廓线中每个像素点的梯度； 参数设置分单元，用于将轮廓线上像素点梯度的比值设置为判断像素点运动的参数； 参数分类分单元，用于使用一个多层分类器对所述参数进行分类，根据分类结果为每 个像素点设置运动标志。
12. 根据权利要求8或11所述的方法，其特征在于，所述掌纹兴趣区域定位单元包括： 左右边缘边界线定位子单元，用于根据所述边缘轮廓线，结合用左右边缘轮廓线拟合 左右边缘边界的拟合误差，得到左右边缘边界线； 上下边缘边界线定位子单元，用于根据所述左右边缘边界线以及所述关键点，利用最 小二乘法得到上下边缘边界线； 区域组合子单元，用于所述左右边缘边界线和所述上下边缘边界线形成的封闭区域， 构成所述掌纹图像的兴趣区域。
【文档编号】G06K9/00GK104123531SQ201310156692
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】林立 申请人:汉王科技股份有限公司