[发明专利]一种指静脉和指节纹感兴趣区域定位方法

摘要

一种指静脉和指节纹感兴趣区域定位方法。其包括构建手指成像系统；采集原始指节纹图像和原始指静脉图像；裁剪图像并边缘检测图；拟合曲线；找出拐点；画出指节纹ROI参考线；制作刻度板，完成ROI参考线定位修正；确定指节纹ROI的边界位置等步骤。本发明提供的指静脉和指节纹感兴趣区域定位方法具有如下有益效果：基本解决了改变指静脉成像区域后指静脉、指节纹ROI定位不准确的问题，并提高了针对不同类型的手指其指静脉、指节纹ROI定位的准确性，增加了ROI定位方法的普适性。

主权项

1.一种指静脉和指节纹感兴趣区域定位方法，其特征在于：所述的指静脉和指节纹感兴趣区域定位方法包括按顺序进行的下列步骤：1)构建手指成像系统，所述的手指成像系统包括近红外光源(1)、指纹采集仪(2)、双目摄像头(3)、带通滤光片(4)、平面反射镜(5)和黑色挡板(6)；其中双目摄像头(3)设置在近红外光源(1)的正上方；指纹采集仪(2)位于近红外光源(1)的前侧；带通滤光片(4)位于双目摄像头(3)的前侧；平面反射镜(5)和黑色挡板(6)分别设置在近红外光源(1)的两侧，由平面反射镜(5)、黑色挡板(6)、指纹采集仪(2)与近红外光源(1)一起构成手指凹槽；2)将待检测的手指放在上述手指凹槽内的近红外光源(1)和指纹采集仪(2)上，并使手指向上拱起某一高度；3)利用双目摄像头(3)同时采集原始指节纹图像和原始指静脉图像；其中，利用双目摄像头(3)的后侧摄像头采集原始指节纹图像，包括位于左侧的指节纹图像和位于右侧的手指侧面图像，该图像中既包含手指正面成像区域，又包含手指侧面成像区域；而利用双目摄像头(3)的前侧摄像头采集原始指静脉图像，包括位于左侧的指静脉图像和位于右侧的手指侧面图像，该图像中既包含手指正面成像区域，又包含手指侧面成像区域；4)选取上述原始指节纹图像，裁剪掉指节纹图像，只保留手指侧面图像，然后对此裁剪后的图像进行边缘检测，得到边缘检测图；5)选取上述边缘检测图中最右侧外边缘线中较稳定的区域，采用最小二乘法对该区域进行曲线拟合，得到拟合曲线；6)求取拟合曲线中每一点斜率的倒数值，然后取绝对值，找出最小值K对应的点A，即为拐点，也即最高点；7)若手指长短、胖瘦适中，且手指正面成像区域中的拐点处于双目摄像头(3)的后侧摄像头正下方，直接在原始指节纹图像上画出指节纹ROI参考线；当人的手指较短时，在手指放在上述手指凹槽内的近红外光源(1)和指纹采集仪(2)上时，有时会出现一个伪拐点A′，真正的拐点应该满足式(3、4)所示的条件：假设真正的拐点坐标为(xl，yl)，l∈[1，N]，伪拐点坐标为(xm，ym)，m∈(l，N]。xl‑xl‑σ＞＞xm‑xm‑σ     (2)其中，α∈[1，l‑1]，σ为一固定值。因此，对步骤6)中求得的斜率的倒数值进行升序排列，取前n个值，再找出满足式(3、4)所示条件的点，即为真正的拐点，由此可消除伪拐点并获得拐点坐标；其中n的大小是经过大量的实验确定的；8)根据步骤7)获得的拐点坐标，在原始指节纹图像中画出ROI参考线；9)制作了一个刻度板(7)；然后将刻度板(7)放到双目摄像头(3)下成像，之后对该图像进行画面标定，由此完成ROI参考线定位修正；10)在上述ROI参考线定位修正后的原始指节纹图像中，裁剪掉指节纹图像中手指正面成像区域内左侧大片黑色区域和手指侧面成像区域，原始指静脉图像的裁剪区域和指节纹图像裁剪区域相同，两者剩下的区域用于后续融合及识别处理；11)当确定出指节纹ROI参考线位置后，根据双目摄像头(3)成像区域之间的位置差值Δ，求出指静脉图像中指静脉ROI参考线位置，然后在步骤10)中裁剪得到的指静脉图像中画出指静脉ROI参考线；之后根据此指静脉ROI参考线位置，利用Canny边缘检测算法确定出手指左右轮廓线，然后求取指静脉ROI参考线与左右轮廓线的两个交点坐标(xL_fv，yfv)(xR_fv，yfv)，进而求出定位ROI区域的基准点坐标(xp_fv，yp_fv)＝((xL_fv+xR_fv)/2，yfv)，最后以基准点坐标(xp_fv，yp_fv)作为基准，沿上下左右方向进行合适的扩展就可确定出ROI水平和垂直方向上的边界位置，从而使ROI基本位于指静脉图像的中央；然后将指静脉ROI垂直方向上的边界位置映射到指节纹图像中，作为指节纹ROI垂直方向上的边界位置，之后利用指静脉ROI边界求取方法来确定指节纹ROI在水平方向上的边界位置。