專利名稱：用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
手指靜脈識(shí)別是新一代生物特征識(shí)別技術(shù)，其主要優(yōu)勢(shì)在于靜脈藏匿于身體內(nèi)部，不易竊取和復(fù)制，且只有活體才有靜脈，相對(duì)于指紋等傳統(tǒng)身份鑒別技術(shù)其安全性能更高，在安全門禁、信用卡驗(yàn)證、醫(yī)學(xué)鑒定、罪犯識(shí)別與檔案管理等方面具有巨大的應(yīng)用前景。手指靜脈圖像獲取依據(jù)近紅外線穿過手指時(shí)部分射線被血色素吸收的機(jī)理實(shí)現(xiàn)， 在這一過程中，由于手指厚薄、靜脈粗細(xì)差異明顯，且成像時(shí)靜脈脈絡(luò)受肌肉、骨骼及其它噪聲的干擾大，導(dǎo)致手指靜脈圖像清晰度低、不均勻。而質(zhì)量太差的靜脈圖像不易提取特征，嚴(yán)重影響后續(xù)特征識(shí)別的性能。因此，在特征提取之前需要對(duì)靜脈圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)， 以剔除質(zhì)量太差不適合特征識(shí)別的靜脈圖像，保證后續(xù)特征識(shí)別的可靠性。盡管目前圖像質(zhì)量檢測(cè)的方法較多，如參考圖像法、梯度法、紋理法以及針對(duì)手指靜脈的特征(靜脈長度、分叉數(shù))判決方法，但是，現(xiàn)有方法都不能快速有效地檢測(cè)手指靜脈圖像質(zhì)量，要么誤檢率高(梯度法、紋理法)，要么需要參考圖像(參考圖像法)、要么速度慢(紋理法、特征判決方法)。為此，本發(fā)明針對(duì)手指靜脈識(shí)別系統(tǒng)的具體需求，提出了基于區(qū)域列平均梯度和紋理細(xì)節(jié)指數(shù)的兩級(jí)質(zhì)量檢測(cè)方法，快速有效地檢測(cè)手指靜脈圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有手指靜脈低質(zhì)量圖像嚴(yán)重影響后續(xù)特征識(shí)別性能的現(xiàn)象，提出一種新的手指靜脈圖像質(zhì)量快速檢測(cè)方法，拒絕不適合特征識(shí)別的手指注冊(cè)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是首先將手指靜脈圖像進(jìn)行分區(qū)；然后計(jì)算區(qū)域列平均梯度特征；依據(jù)該特征進(jìn)行手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決，對(duì)于不滿足一級(jí)質(zhì)量判決條件的手指靜脈圖像，求取手指靜脈圖像的紋理細(xì)節(jié)指數(shù)，依據(jù)該特征進(jìn)行二級(jí)質(zhì)量判決，對(duì)于不滿足二級(jí)質(zhì)量判決條件的手指靜脈圖像，不允許其注冊(cè)，提示用戶更換其它手指進(jìn)行注冊(cè)。本發(fā)明所提出的手指靜脈圖像質(zhì)量快速檢測(cè)方法，包括四個(gè)處理階段手指靜脈圖像預(yù)處理、手指靜脈圖像區(qū)域劃分、手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決、手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決。手指靜脈圖像預(yù)處理階段首先采用固定閾值法定位目標(biāo)位置，并裁剪目標(biāo)區(qū)域，然后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行尺寸歸一化處理；手指靜脈圖像區(qū)域劃分階段沿手指靜脈走向?qū)⑹种胳o脈圖像劃分為多個(gè)區(qū)域，以利于后續(xù)顯著性特征的提??；手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決階段首先提取手指靜脈圖像的區(qū)域列平均梯度特征，然后用其判斷手指靜脈圖像質(zhì)量是否合格。對(duì)于一級(jí)質(zhì)量判決不合格的手指靜脈圖像，進(jìn)入手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決流程；手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決階段首先提取手指靜脈圖像的紋理細(xì)節(jié)指數(shù)，然后用其判斷手指靜脈圖像質(zhì)量是否合格，對(duì)于質(zhì)量不合格的手指靜脈圖像，提醒用戶更換其它手指進(jìn)行注冊(cè)。實(shí)施本發(fā)明的手指靜脈圖像質(zhì)量快速檢測(cè)方法，具有以下有益效果快速檢測(cè)手指靜脈圖像質(zhì)量，用于在用戶注冊(cè)時(shí)自動(dòng)選擇有效手指，有效遏制低質(zhì)量靜脈圖像對(duì)手指靜脈識(shí)別系統(tǒng)性能的不利影響。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例原始的手指靜脈圖像；圖3為本發(fā)明實(shí)施例歸一化后的手指靜脈圖像；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的手指靜脈圖像分區(qū)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的手指靜脈圖像灰度輪廓單元；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的不同等級(jí)的手指靜脈圖像。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1給出了本實(shí)施例的流程圖，詳細(xì)描述如下(1)手指靜脈圖像預(yù)處理手指靜脈圖像預(yù)處理階段包括以下步驟Mepl 目標(biāo)定位與裁剪。如圖2所示，手指靜脈圖像中背景與手指在灰度分布上差異很大，可以采用固定閾值法(閾值設(shè)為80)分割手指圖像，計(jì)算手指目標(biāo)的平均寬度W1 和中心坐標(biāo)(x，y)，以(x,y)為中心對(duì)稱裁剪W1XH1的圖像，得到手指靜脈圖像，其中H1為原始圖像高度，這里H1 = 576。St印2 目標(biāo)尺寸歸一化。將Wl調(diào)整到固定寬度W(單位像素)，這里，W = 360 ； 按同樣比例調(diào)整H1，然后以(x，y)為中心對(duì)稱裁剪WXH的圖像，得到的歸一化圖像，如圖3 所示。其中，H為設(shè)定的圖像高度(單位像素)，這里，H = 96。(2)手指靜脈圖像區(qū)域劃分在手指靜脈識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，人們關(guān)注的主要是靜脈圖像中脈絡(luò)的豐富性及其分布情況。如圖4所示，典型的脈絡(luò)主要沿水平方向分布，并且脈絡(luò)的分布并不均勻， 有的區(qū)域(如圖4中的區(qū)域1，2，3)的列方向甚至幾乎不存在脈絡(luò)，而有些區(qū)域(如圖4中的區(qū)域4，5，6，7，8，9)則存在比較豐富的脈絡(luò)。由此可見，求全局特征不能很好地衡量手指靜脈圖像的脈絡(luò)豐富性和顯著性。為此，需要對(duì)圖像進(jìn)行分區(qū)，這里采用等間距區(qū)域劃分， 分區(qū)如圖4所示，分區(qū)數(shù)N的取值由后續(xù)特征提取的效果決定，經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，取N = 9。(3)手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決對(duì)于一幅灰度圖像，某一方向上的灰度級(jí)變化率越大，對(duì)應(yīng)的梯度值就越大。平均梯度值是指所有像素X方向和Y方向梯度值的平均值，用于反映整幅圖像的灰度平均變化率，用公式描述為
權(quán)利要求
1.用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法，其特征在于，首先將手指靜脈圖像進(jìn)行分區(qū)，然后計(jì)算區(qū)域列平均梯度特征，依據(jù)該特征進(jìn)行一級(jí)判決，對(duì)于不滿足一級(jí)判決條件的靜脈圖像，求取圖像的紋理細(xì)節(jié)指數(shù)，依據(jù)該特征進(jìn)行二級(jí)判決，對(duì)于不滿足判決條件的手指靜脈圖像，不允許其注冊(cè)，提示用戶更換其它手指進(jìn)行注冊(cè)；具體包括以下步驟Stepl 手指靜脈圖像預(yù)處理，包括目標(biāo)定位與裁剪、目標(biāo)尺寸歸一化，目的是得到手指靜脈感興趣區(qū)域圖像；Step2 手指靜脈圖像區(qū)域劃分，沿手指靜脈走向?qū)⑹种胳o脈圖像劃分為多個(gè)區(qū)域，目的是利于后續(xù)顯著性特征的提??；Mep3 手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決，提取手指靜脈圖像的區(qū)域列平均梯度特征，用其判斷手指靜脈圖像質(zhì)量是否合格；Mep4 手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決，對(duì)于不滿足一級(jí)判決條件的手指靜脈圖像，提取手指靜脈圖像的紋理細(xì)節(jié)指數(shù)，用其判斷手指靜脈圖像質(zhì)量是否合格，對(duì)于質(zhì)量不合格的手指靜脈圖像，提醒用戶更換其它手指進(jìn)行注冊(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法，其特征在于，對(duì)手指靜脈圖像進(jìn)行分區(qū)，采用等間距區(qū)域方法進(jìn)行劃分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法，其特征在于， 采用一級(jí)質(zhì)量判決方法，設(shè)判決閾值為T1，如果區(qū)域列平均梯度特征Grad > T1，其中NGrad = YjGRk, GRk為第k個(gè)區(qū)域的列平均梯度，則手指靜脈圖像質(zhì)量判為A級(jí)，然后進(jìn)入k=\手指靜脈注冊(cè)過程；否則，進(jìn)入二級(jí)質(zhì)量判決過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法，其特征在于，進(jìn)行手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決設(shè)判決閾值為T2,如果紋理細(xì)節(jié)指數(shù)F > T2，其中F = W1 · HCfflean+w2 · Hcmax+w3 · PRfflean, Hcmean為輪廓高度均值，Hcmax為輪廓最大高度均值，PRfflean為列方向平均輪廓數(shù)，W1 = 0. 336, w2 = 0. 105, W3 = 0. 559，則圖像質(zhì)量判為B級(jí)，進(jìn)入手指靜脈注冊(cè)過程；否則，拒絕該手指注冊(cè)，提醒用戶更換其它手指。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于特征提取的靜脈圖像質(zhì)量檢測(cè)方法，包括四個(gè)處理階段手指靜脈圖像預(yù)處理、手指靜脈圖像區(qū)域劃分、手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決和手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決。手指靜脈圖像預(yù)處理階段首先采用固定閾值法定位目標(biāo)位置，并裁剪目標(biāo)區(qū)域；然后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行尺寸歸一化處理。手指靜脈圖像區(qū)域劃分階段沿手指靜脈走向?qū)⑹种胳o脈圖像劃分為多個(gè)區(qū)域，以利于后續(xù)顯著性特征的提取。手指靜脈圖像一級(jí)質(zhì)量判決階段首先提取手指靜脈圖像的區(qū)域列平均梯度特征；然后用其判斷手指靜脈圖像質(zhì)量是否合格，對(duì)于一級(jí)判決不合格的手指靜脈圖像，進(jìn)入手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決流程。手指靜脈圖像二級(jí)質(zhì)量判決階段首先提取手指靜脈圖像的紋理細(xì)節(jié)指數(shù)；然后用其判斷手指靜脈圖像質(zhì)量是否合格，對(duì)于質(zhì)量不合格的手指靜脈圖像，提醒用戶更換其它手指進(jìn)行注冊(cè)。本發(fā)明可以快速有效地檢測(cè)手指靜脈圖像的質(zhì)量，用于在用戶注冊(cè)時(shí)自動(dòng)選擇有效手指，能夠遏制低質(zhì)量靜脈圖像對(duì)手指靜脈識(shí)別系統(tǒng)性能的不利影響。
文檔編號(hào)A61B5/117GK102214297SQ20111015871
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者劉通, 莊釗文, 李沛秦, 謝劍斌, 閆瑋, 黃忠主 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)