一種掌靜脈識(shí)別方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掌靜脈識(shí)別方法和裝置，屬于模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖；對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取SIFT特征，生成SIFT特征描述符；在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽樣一致性迭代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像是否匹配。本發(fā)明通過在ASIFT仿射空間內(nèi)提取圖像特征，使得提取的特征對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、相機(jī)軸方向和相機(jī)角度方向具有完全不變性，具備良好的抗掌靜脈變形能力，魯棒性和穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種掌靜脈識(shí)別方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種掌靜脈識(shí)別方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展、人類社會(huì)不斷進(jìn)步，對(duì)信息技術(shù)提出了更新、更高的要 求。網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代對(duì)人的身份進(jìn)行識(shí)別的需求應(yīng)用越來越多，如:系統(tǒng)登錄、門禁出入、銀 行服務(wù)、社保服務(wù)、電子商務(wù)、出入境管理、疑犯鑒別等等。生物身份識(shí)別技術(shù)是以防止受保 護(hù)的資源不被竊取的重要方式，最主要的是指紋掌紋等表面特征的識(shí)別產(chǎn)品，其缺點(diǎn)是可 靠性低，容易復(fù)制?？煽啃暂^高的虹膜識(shí)別技術(shù)，由于要人眼睛部位靠近識(shí)別，接受程度較 低、且成本高而無法進(jìn)行大規(guī)模的推廣。而掌靜脈識(shí)別無明顯的健康威脅，可被普遍接受， 且特征唯一性，低成本，精確快速。
[0003] 目前，已有不少研究人員將SIFT(Scale_invariant Feature Transform，尺度不 變特征轉(zhuǎn)換)算法應(yīng)用于圖像局部不變性特征提取技術(shù)中，取得了較好的效果。雖然SIFT算 法具有尺度參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)、兩個(gè)平移參數(shù)上具有不變性，但不能克服攝像機(jī)所有視覺下圖 像的仿射變化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種掌靜脈識(shí)別方法和裝置，以解決不能克服 攝像機(jī)所有視覺下圖像的仿射變化的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供的一種掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，該包括以下步 驟：
[0007] 對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理；
[0008] 對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按仿射尺度不變特征轉(zhuǎn)換 ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖；
[0009] 對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT特征，生成兩組SIFT特征描 述符；
[0010] 在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽樣一致性迭代算 法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像是否匹 配。
[0011]優(yōu)選的，對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理進(jìn)一步包括：
[0012] 分別從第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像中提取有效的掌靜脈區(qū)域；
[0013] 分別將有效的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行均衡化處理；
[0014] 分別對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行降噪。
[0015] 優(yōu)選的，對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按ASIFT仿射變換 矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖進(jìn)一步包括：
[0016] 確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍、采樣間隔、以及采樣序列；
[0017] 根據(jù)傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜脈圖像因攝像機(jī)運(yùn)動(dòng) 變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖。
[0018] 優(yōu)選的，確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍進(jìn)一步包括:傾斜量參數(shù)te
[0，tmax]，對(duì)應(yīng)的 Qmax - EirCCOS ( I/ tmax)，Φ G [ φ min，φ max];其中，傾斜 S 參:勃~，tmax表 傾斜量參數(shù)t的上限，Θ表示對(duì)煒度角參數(shù)，0max表示最大煒度角參數(shù)，φ表示經(jīng)度角參數(shù)， Φ min表示經(jīng)度角參數(shù)Φ的最小值，Φ max表示經(jīng)度角參數(shù)Φ的最大值；
[0019] 優(yōu)選的，確定傾斜量參數(shù)以及經(jīng)度角參數(shù)的采樣間隔進(jìn)一步包括:采樣間隔At = tk+l/tk;在每一個(gè)傾斜量參數(shù)t對(duì)應(yīng)的煒度角Θ上，經(jīng)度角參數(shù)Φ的采樣值遵循一個(gè)等差數(shù) 列0，b/t,…，kb/t，其中k、b取整數(shù)，且kb/t〈180° ;
[0020] 優(yōu)選的，確定傾斜量參數(shù)t以及經(jīng)度角參數(shù)Φ的采樣序列進(jìn)一步包括:對(duì)煒度角Θ 進(jìn)行抽樣從而得到伴隨的傾斜量參數(shù)t，使得1=1， &，&2，一，&"，其中 &、11為預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)值;經(jīng) 度角參數(shù)Φ按t的級(jí)數(shù)取值，使得Φ =0，b/t，…，kb/t，其中k、b取整數(shù)，且kb/t〈180°。
[0021] 優(yōu)選的，根據(jù)傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜脈圖像因攝 像機(jī)運(yùn)動(dòng)變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖，進(jìn)一步包括：
[0022] 依次從傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)采樣序列中獲得每一個(gè)采樣傾斜量參數(shù)ti和經(jīng) 度角參數(shù)Φ?;
[0023] 對(duì)掌靜脈圖像進(jìn)行每一個(gè)經(jīng)度角參數(shù)Φ i的旋轉(zhuǎn)；
[0024] 對(duì)旋轉(zhuǎn)后的掌靜脈圖像在X方向進(jìn)行抗走樣處理；
[0025] 對(duì)抗走樣處理后的掌靜脈圖像進(jìn)行傾斜量參
的傾斜，其中，9表示對(duì)煒 度角參數(shù)。
[0026] 優(yōu)選的，對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取SIFT特征，生成兩組SIFT特征描述符進(jìn)一 步包括：
[0027] 構(gòu)建高斯尺度空間并提取極值點(diǎn)；
[0028]檢測(cè)極值點(diǎn)；
[0029] 精確定位極值點(diǎn)，并剔除不穩(wěn)定的極值點(diǎn)；
[0030] 確定特征點(diǎn)主方向；
[0031] 生成SIFT特征描述符。
[0032] 優(yōu)選的，在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽樣一致 性迭代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖 像是否匹配進(jìn)一步包括：
[0033] S1、從兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符；
[0034] S2、隨機(jī)選出預(yù)設(shè)數(shù)量的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)；
[0035] S3、根據(jù)選取出的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)計(jì)算投影變換矩陣；
[0036] S4、對(duì)于所有的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)，選出內(nèi)點(diǎn)；
[0037] S5、判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟S6,否則返回步驟S2;
[0038] S6、找到內(nèi)點(diǎn)最多的點(diǎn)集，并統(tǒng)計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)和兩掌靜脈圖像中特征點(diǎn) 個(gè)數(shù)的較小值；
[0039] S7、判斷是否兩組視圖所有兩兩組合都比對(duì)完畢，如果是，執(zhí)行步驟S8,否則返回 步驟Sl;
[0040] S8、找出兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)的點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值和與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)；
[0041] S9、判斷最大值與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)的比值是否大于預(yù)設(shè)比值，如果是，判定位第 一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像匹配，否則判定為第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像不匹 配。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供的一種掌靜脈識(shí)別裝置包括以下模塊：
[0043]圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理；
[0044] 仿射變換模塊，用于對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按仿射 尺度不變特征轉(zhuǎn)換ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖；
[0045] 特征提取模塊，用于對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT特征， 生成兩組SIFT特征描述符；
[0046] 迭代判定模塊，用于在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨 機(jī)抽樣一致性迭代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定第一掌靜脈圖像和第 二掌靜脈圖像是否匹配。
[0047]優(yōu)選的，仿射變換模塊進(jìn)一步包括：
[0048] 采樣范圍確定單元，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍。
[0049] 采樣間隔確定單元，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍采樣間隔。
[0050] 采樣序列確定單元，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列。
[0051 ]仿射模擬單元，用于根據(jù)傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜 脈圖像因攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖。
[0052]優(yōu)選的，迭代判定模塊進(jìn)一步包括：
[0053] 視圖獲取單元，用于從兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符。
[0054] 點(diǎn)對(duì)選取單元，用于隨機(jī)選出預(yù)設(shè)數(shù)量的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)。
[0055] 矩陣計(jì)算單元，用于根據(jù)選取出的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)計(jì)算投影變換矩陣。
[0056] 內(nèi)點(diǎn)選擇單元，用于對(duì)于所有的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)，選出內(nèi)點(diǎn)。
[0057]第一判斷單元，用于判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)。
[0058] 第一統(tǒng)計(jì)單元，用于找到內(nèi)點(diǎn)最多的點(diǎn)集，并統(tǒng)計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)和兩掌靜 脈圖像中特征點(diǎn)個(gè)數(shù)的較小值。
[0059] 第二判斷單元，用于判斷是否兩組視圖所有兩兩組合都比對(duì)完畢。
[0060] 第二統(tǒng)計(jì)單元，用于找出兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)的點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值和與之對(duì)應(yīng) 的特征點(diǎn)數(shù)。
[0061] 判定單元，用于判斷最大值與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)的比值是否大于預(yù)設(shè)比值，如果 是，判定位第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像匹配，否則判定為第一掌靜脈圖像和第二掌 靜脈圖像不匹配。
[0062] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別方法和裝置，通過在仿射空間內(nèi)提取圖像特 征，使得提取的特征對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、相機(jī)軸方向和相機(jī)角度方向具有完全不變性，具備 良好的抗掌靜脈變形能力，魯棒性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0063] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別方法的流程圖；
[0064] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)圖像預(yù)處理方法的流程圖；
[0065] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)圖像仿射變換方法的流程圖；
[0066] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種仿射模擬方法的流程圖；
[0067] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種SIFT特征提取方法的流程圖；
[0068] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種迭代判定方法的流程圖；
[0069] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0070] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種圖像預(yù)處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0071 ]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種仿射變換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0072] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種迭代判定模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0073] 本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié) 合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅 用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0075] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別方法，包括以下步驟：
[0076] S10、對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理。
[0077]請(qǐng)參閱圖2,本步驟將第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像作為輸入，分別對(duì)第一掌 靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行如下處理過程：
[0078] S101、分別從第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像中提取有效的掌靜脈區(qū)域。
[0079] S102、分別將有效的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行均衡化處理。
[0080] S103、分別對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行降噪處理。
[0081]如此，從掌靜脈圖像中提取有效的掌靜脈區(qū)域，去除背景區(qū)域和脂肪區(qū)域等冗余 信息的干擾;然后將對(duì)比度較低的掌靜脈圖像進(jìn)行均衡化處理，使之形成鮮明的對(duì)比度，同 時(shí)降低掌靜脈圖像采集過程中引入的噪聲。上述經(jīng)過預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌 靜脈圖像可以進(jìn)行ASIFT變換準(zhǔn)確度更高。
[0082] S20、對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按仿射尺度不變特征 轉(zhuǎn)換ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖。
[0083]請(qǐng)參閱圖3，作為一種優(yōu)選方案，本步驟S20進(jìn)一步包括：
[0084] S201、確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍。
[0085] 具體的，本步驟S201進(jìn)一步包括確定：傾斜量參數(shù)te [0，tmax]，對(duì)應(yīng)的Qmax = arCCOS(l/tmax)，Φ e [ (J)min, (J)max]。其中，t表示傾斜量參數(shù)，tmax表示傾斜量參數(shù)t的上限，0 表示對(duì)煒度角參數(shù)，Qmax表示最大煒度角參數(shù)，φ表示經(jīng)度角參數(shù)，(J)min表示經(jīng)度角參數(shù)φ 的最小值，Φ max表示經(jīng)度角參數(shù)Φ的最大值。
[0086] 舉例來說，傾斜度t的上限是Tmax，對(duì)應(yīng)的視覺最大值為Qmax = arccos( 1/
貝丨J9max~80°。經(jīng)度角參數(shù)Φ e[0，jr]o
[0087] S202、確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍采樣間隔。
[0088] 具體的，采樣間隔At = tk+1/tk;在每一個(gè)傾斜量參數(shù)t對(duì)應(yīng)的煒度角Θ上，經(jīng)度角 參數(shù)Φ的采樣值遵循一個(gè)等差數(shù)列〇，b/t，…，kb/t，其中k、b取整數(shù)，且kb/t〈180°。
[0089] S203、確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列。
[0090] 具體的，對(duì)煒度角Θ進(jìn)行抽樣從而得到伴隨的傾斜量參數(shù)t，使得t=l，a，a2，···，an， 其中a、η為預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)值;經(jīng)度角參數(shù)Φ按t的級(jí)數(shù)取值，使得Φ = 0，b/t，…，kb/t，其中k、b 取整數(shù)，且kb/t〈180°。
[0091] 比如
經(jīng)度角按t的級(jí)數(shù)取值，使得Φ =0，b/t,…，kb/t，其中，b = 72°汰取整數(shù)且保證吐八〈180°。
[0092] S204、根據(jù)傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜脈圖像因攝像 機(jī)運(yùn)動(dòng)變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖。
[0093] 請(qǐng)參閱圖4,本步驟S204進(jìn)一步包括：
[0094] S2041、依次從采樣序列中獲取每一個(gè)采樣傾斜量參數(shù)t和經(jīng)度角參數(shù)φ1<3
[0095] S2042、對(duì)掌靜脈圖像分別進(jìn)行每一個(gè)角度角參數(shù)Φ i旋轉(zhuǎn)。
[0096] S2043、對(duì)旋轉(zhuǎn)后的掌靜脈圖像在X方向進(jìn)行抗走樣處理。
[0097]具體的，將圖像與標(biāo)準(zhǔn)差關(guān)
荀斯函數(shù)卷積，其中c為經(jīng)驗(yàn)值。
[0098] S2044、對(duì)抗走樣處理后的掌靜脈圖像進(jìn)行傾斜量參數(shù)的傾斜。
[0099]具體的，對(duì)抗走樣處理后的掌靜脈圖像進(jìn)行
的傾斜，其中t在X方向上的 傾斜度可以由以&，7)-以(七1，7)得到。
[0100] S30、對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT特征，生成兩組SIFT特 征描述符。
[0101 ]請(qǐng)參閱圖5，作為一種優(yōu)選方案，本步驟S30可以包括以下步驟：
[0102] S301、構(gòu)建高斯尺度空間并提取極值點(diǎn)；
[0103] S302、檢測(cè)極值點(diǎn)；
[0104] S303、精確定位極值點(diǎn)，并剔除不穩(wěn)定的極值點(diǎn)；
[0105] S304、確定特征點(diǎn)主方向；
[0106] S305、生成SIFT特征描述符。
[0107] 具體實(shí)施時(shí)，上述步3301、3302、3303、3304和3305采用現(xiàn)有的31?1'算法特征描述 符求解思路，在此不做詳述。
[0108] S40、在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽樣一致性迭 代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像是 否匹配。
[0109] 請(qǐng)參閱圖6，作為一種優(yōu)選方案，本步驟S40進(jìn)一步包括：
[0110] S401、從兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符。
[0111] S402、隨機(jī)選出預(yù)設(shè)數(shù)量的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)。
[0112] S403、根據(jù)選取出的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)計(jì)算投影變換矩陣。
[0113]具體的，設(shè)第一掌靜脈視圖上的點(diǎn)X和第二掌靜脈視圖上的點(diǎn)X'為一對(duì)匹配點(diǎn)，X 和X'的齊次坐標(biāo)分別為父=[11^233]7和乂' = [?1，？2，？3]7，則乂和乂'的關(guān)系是：
[0114]
[0115] 簡記為:X'=M · X，其中，M是非奇異矩陣，用點(diǎn)的非齊次坐標(biāo)代替點(diǎn)的齊次坐標(biāo)。
[0116] S404、對(duì)于所有的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)，選出內(nèi)點(diǎn)。
[0117] 具體的，對(duì)于所有待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)對(duì)于所有待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)
，選出滿足
的點(diǎn)對(duì)，其中ε為容許誤差。
[0118] S405、判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟S406,否則返回步驟S402。
[0119] 具體的，重復(fù)步驟S402至步驟S405到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)，找到內(nèi)點(diǎn)最多得點(diǎn)集，并統(tǒng) 計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)見和兩掌靜脈圖像中特征點(diǎn)個(gè)數(shù)的較小值Ν 2。
[0120] S40 6、找到內(nèi)點(diǎn)最多的點(diǎn)集，并統(tǒng)計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)和兩掌靜脈圖像中特征 點(diǎn)個(gè)數(shù)的較小值。
[0121] S407、判斷是否兩組視圖所有兩兩組合都比對(duì)完畢，如果是，執(zhí)行步驟S408，否則 返回步驟S401。
[0122] S408、找出兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)的點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值和與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)。
[0123] 具體的，重復(fù)步驟S401至步驟S407,直至兩組視圖所有兩兩組合都比對(duì)完畢，找出 兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值N lmaJP與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)N2min。
[0124] S409、判斷最大值與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)的比值是否大于預(yù)設(shè)比值，如果是，判定位 第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像匹配，否則判定為第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像不 匹配。
[0125] 具體的，如果
其中T為預(yù)設(shè)的閾值，則判定第一掌靜脈圖像和第二掌靜 脈圖像匹配，否則判定為不匹配。
[0126] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別方法，通過在仿射空間內(nèi)提取圖像特征，使 得提取的特征對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、相機(jī)軸方向和相機(jī)角度方向具有完全不變性，具備良好 的抗掌靜脈變形能力，魯棒性和穩(wěn)定性。
[0127] 如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別裝置包括圖像預(yù)處理模塊10、仿 射變換模塊20、特征提取模塊30和迭代判定模塊40。
[0128] 圖像預(yù)處理模塊10,用于對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理。
[0129] 請(qǐng)參閱圖8,圖像預(yù)處理模塊10進(jìn)一步包括提取單元101、增強(qiáng)單元102和降噪單元 103〇
[0130]提取單元101，用于分別從第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像中提取有效的掌靜 脈區(qū)域。
[0131] 增強(qiáng)單元102,用于分別將有效的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行均衡化 處理。
[0132] 降噪單元103,用于分別對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行降噪處理。
[0133] 如此，從掌靜脈圖像中提取有效的掌靜脈區(qū)域，去除背景區(qū)域和脂肪區(qū)域等冗余 信息的干擾;然后將對(duì)比度較低的掌靜脈圖像進(jìn)行均衡化處理，使之形成鮮明的對(duì)比度，同 時(shí)降低掌靜脈圖像采集過程中引入的噪聲。上述經(jīng)過預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌 靜脈圖像可以進(jìn)行ASIFT變換準(zhǔn)確度更高。
[0134] 仿射變換模塊20,用于對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按仿 射尺度不變特征轉(zhuǎn)換ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖。
[0135] 請(qǐng)參閱圖9,作為一種優(yōu)選方案，仿射變換模塊20進(jìn)一步包括采樣范圍確定單元 201、采樣間隔確定單元202、采樣間隔確定單元203和仿射模擬單元204。
[0136] 采樣范圍確定單元201，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍。
[0137] 具體的，采樣范圍確定單元201具體用于:確定傾斜量參數(shù)te [0，tmax]，對(duì)應(yīng)的Qmax = arCCOS(l/tmax)，Φ e [ (J)min, (J)max]。其中，t表示傾斜量參數(shù)，tmax表示傾斜量參數(shù)t的上 限，Θ表示對(duì)煒度角參數(shù)，0 max表示最大煒度角參數(shù)，Φ表示經(jīng)度角參數(shù)，Φ mln表示經(jīng)度角參 數(shù)Φ的最小值，Φ max表示經(jīng)度角參數(shù)Φ的最大值。
[0138] 舉例來說，傾斜度t的上限是tmax^Tmax，對(duì)應(yīng)的視覺最大值為9max = arCCOS( 1/ tmax)〇:
經(jīng)度角參數(shù)Φ ￡[0，π]。
[0139] 采樣間隔確定單元202,用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍采樣間隔。
[0140] 具體的，采樣間隔Δ t = tk+i/tk;在每一個(gè)傾斜量參數(shù)t對(duì)應(yīng)的煒度角Θ上，經(jīng)度角 參數(shù)巾的采樣值遵循一個(gè)等差數(shù)列〇，13/1:，."，1*/1:，其中1^、13取整數(shù)，且1*/1:<180°。
[0141] 采樣序列確定單元203,用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列。
[0142]具體的，對(duì)煒度角Θ進(jìn)行抽樣從而得到伴隨的傾斜量參數(shù)t，使得t=l，a，a2，···，a n， 其中a、η為預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)值;經(jīng)度角參數(shù)Φ按t的級(jí)數(shù)取值，使得Φ = 0，b/t，…，kb/t，其中k、b 取整數(shù)，且kb/t<180°。
[0143] 比如，《 = > 5，經(jīng)度角按t的級(jí)數(shù)取值，使得Φ = 0，b/t，…，kb/t，其中，b = ，： 72°汰取整數(shù)且保證吐八〈180°。
[0144] 仿射模擬單元204,用于根據(jù)傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌 靜脈圖像因攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖。
[0145] 仿射模擬單元204具體用于：依次從采樣序列中獲取每一個(gè)采樣傾斜量參數(shù)^和 經(jīng)度角參數(shù)Φ :;對(duì)掌靜脈圖像分別進(jìn)行每一個(gè)角度角參數(shù)Φ :旋轉(zhuǎn);對(duì)旋轉(zhuǎn)后的掌靜脈圖像 在X方向進(jìn)行抗走樣處理;對(duì)抗走樣處理后的掌靜脈圖像進(jìn)行傾斜量參數(shù)的傾斜。
[0146] 特征提取模塊30,用于對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT特 征，生成兩組SIFT特征描述符。
[0147] 具體的，特征提取模塊30具體用于：構(gòu)建高斯尺度空間并提取極值點(diǎn)；檢測(cè)極值 點(diǎn);精確定位極值點(diǎn)，并剔除不穩(wěn)定的極值點(diǎn);確定特征點(diǎn)主方向；生成SIFT特征描述符。
[0148] 迭代判定模塊40,用于在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用 隨機(jī)抽樣一致性迭代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定第一掌靜脈圖像和 第二掌靜脈圖像是否匹配。
[0149] 請(qǐng)參閱圖10，作為一種優(yōu)選方案，迭代判定模塊40進(jìn)一步包括：
[0150] 視圖獲取單元401，用于從兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符。
[0151] 點(diǎn)對(duì)選取單元402,用于隨機(jī)選出預(yù)設(shè)數(shù)量的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)。
[0152] 矩陣計(jì)算單元403,用于根據(jù)選取出的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)計(jì)算投影變換矩陣。
[0153] 內(nèi)點(diǎn)選擇單元404,用于對(duì)于所有的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)，選出內(nèi)點(diǎn)。
[0154] 第一判斷單元405,用于判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)。
[0155] 第一統(tǒng)計(jì)單元406,用于找到內(nèi)點(diǎn)最多的點(diǎn)集，并統(tǒng)計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)和兩掌 靜脈圖像中特征點(diǎn)個(gè)數(shù)的較小值。
[0156] 第二判斷單元407,用于判斷是否兩組視圖所有SIFT特征描述符兩兩組合都比對(duì) 完畢。
[0157] 第二統(tǒng)計(jì)單元408,用于找出兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)的點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值和與之 對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)。
[0158] 判定單元409,用于判斷最大值與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)的比值是否大于預(yù)設(shè)比值，如 果是，判定位第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像匹配，否則判定為第一掌靜脈圖像和第二 掌靜脈圖像不匹配。
[0159]需要說明的是，上述裝置實(shí)施例與方法實(shí)施例屬于同一構(gòu)思，其具體實(shí)現(xiàn)過程見 方法實(shí)施例，且方法實(shí)施例中的技術(shù)特征在裝置實(shí)施例中均對(duì)應(yīng)適用，這里不再贅述。
[0160] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種掌靜脈識(shí)別裝置，通過在仿射空間內(nèi)提取圖像特征，使 得提取的特征對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、相機(jī)軸方向和相機(jī)角度方向具有完全不變性，具備良好 的抗掌靜脈變形能力，魯棒性和穩(wěn)定性。
[0161] 通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實(shí)施例方 法可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件來實(shí)現(xiàn)，但很多 情況下前者是更佳的實(shí)施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有 技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ) 介質(zhì)（如R0M/RAM、磁碟、光盤）中，包括若干指令用以使得一臺(tái)終端設(shè)備(可以是手機(jī)，計(jì)算 機(jī)，服務(wù)器，空調(diào)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。
[0162] 以上參照【附圖說明】了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍。本 領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)，可以有多種變型方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，比如作為一 個(gè)實(shí)施例的特征可用于另一實(shí)施例而得到又一實(shí)施例。凡在運(yùn)用本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)所 作的任何修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，該包括以下步驟： 對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理； 對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按仿射尺度不變特征轉(zhuǎn)換ASIFT 仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖； 對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT特征，生成兩組SIFT特征描述 符； 在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽樣一致性迭代算法尋 找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定所述第一掌靜脈圖像和所述第二掌靜脈圖像是 否匹配。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，所述對(duì)第一掌靜脈圖像和第二 掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理進(jìn)一步包括： 分別從所述第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像中提取有效的掌靜脈區(qū)域； 分別將所述有效的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行均衡化處理； 分別對(duì)均衡化處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像進(jìn)行降噪。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，所述對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈 圖像和第二掌靜脈圖像分別按ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖進(jìn)一步 包括： 確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍、采樣間隔、以及采樣序列； 根據(jù)所述傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜脈圖像因攝像機(jī)運(yùn)動(dòng) 變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于， 所述確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍進(jìn)一步包括:所述傾斜量參數(shù)te [〇， tmax]，對(duì)應(yīng)的 9max - EirCCOS ( 1 / tmax)，Φ G [ φ min，φ max];其中，傾斜 S 參:勃~，tmax表小{頃 斜量參數(shù)t的上限，Θ表示對(duì)煒度角參數(shù)，0max表示最大煒度角參數(shù)，φ表示經(jīng)度角參數(shù)，(J>min 表示經(jīng)度角參數(shù)Φ的最小值，Φ max表示經(jīng)度角參數(shù)Φ的最大值； 所述確定傾斜量參數(shù)以及經(jīng)度角參數(shù)的采樣間隔進(jìn)一步包括:采樣間隔At = tk+l/tk; 在每一個(gè)傾斜量參數(shù)t對(duì)應(yīng)的煒度角Θ上，經(jīng)度角參數(shù)φ的采樣值遵循一個(gè)等差數(shù)列〇，b/ t,…，kb/t，其中k、b取整數(shù)，且kb/t〈180° ; 所述確定傾斜量參數(shù)t以及經(jīng)度角參數(shù)Φ的采樣序列進(jìn)一步包括:對(duì)煒度角Θ進(jìn)行抽樣 從而得到伴隨的傾斜量參數(shù)t，使得t = l，a，a2，~，an，其中a、n為預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)值;經(jīng)度角參數(shù) Φ按t的級(jí)數(shù)取值，使得Φ =0，b/t，…，kb/t，其中k、b取整數(shù)，且kb/t〈180°。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，所述根據(jù)所述傾斜量參數(shù)和經(jīng) 度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜脈圖像因攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化 圖像，生成一組視圖，進(jìn)一步包括： 依次從傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)采樣序列中獲得每一個(gè)采樣傾斜量參數(shù)ti和經(jīng)度角參 數(shù)Φ?; 對(duì)所述掌靜脈圖像進(jìn)行每一個(gè)經(jīng)度角參數(shù)Φ :的旋轉(zhuǎn)； 對(duì)旋轉(zhuǎn)后的掌靜脈圖像在X方向進(jìn)行抗走樣處理； 對(duì)抗走樣處理后的掌靜脈圖像進(jìn)行當(dāng)前傾斜量參數(shù)的傾斜，Θ表示對(duì)煒度角參 數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，所述對(duì)兩組視圖中的視圖逐一 提取SIFT特征，生成兩組SIFT特征描述符進(jìn)一步包括： 構(gòu)建高斯尺度空間并提取極值點(diǎn)； 檢測(cè)極值點(diǎn)； 精確定位極值點(diǎn)，并剔除不穩(wěn)定的極值點(diǎn)； 確定特征點(diǎn)主方向； 生成SIFT特征描述符。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掌靜脈識(shí)別方法，其特征在于，所述在兩組視圖中循環(huán)各取一 張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽樣一致性迭代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最 大相似度判定所述第一掌靜脈圖像和所述第二掌靜脈圖像是否匹配進(jìn)一步包括： 51、 從兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符； 52、 隨機(jī)選出預(yù)設(shè)數(shù)量的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)； 53、 根據(jù)選取出的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)計(jì)算投影變換矩陣； 54、 對(duì)于所有的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)，選出內(nèi)點(diǎn)； 55、 判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)，如果是，執(zhí)行步驟S6，否則返回步驟S2; 56、 找到內(nèi)點(diǎn)最多的點(diǎn)集，并統(tǒng)計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)和兩掌靜脈圖像中特征點(diǎn)個(gè)數(shù) 的較小值； 57、 判斷是否兩組視圖所有兩兩組合都比對(duì)完畢，如果是，執(zhí)行步驟S8,否則返回步驟 S1； 58、 找出兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)的點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值和與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)； 59、 判斷最大值與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)的比值是否大于預(yù)設(shè)比值，如果是，判定位所述第 一掌靜脈圖像和所述第二掌靜脈圖像匹配，否則判定為所述第一掌靜脈圖像和所述第二掌 靜脈圖像不匹配。8. -種掌靜脈識(shí)別裝置，其特征在于，該裝置以下模塊： 圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別進(jìn)行預(yù)處理； 仿射變換模塊，用于對(duì)預(yù)處理后的第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像分別按仿射尺度 不變特征轉(zhuǎn)換ASIFT仿射變換矩陣進(jìn)行仿射變換，各得到一組視圖； 特征提取模塊，用于對(duì)兩組視圖中的視圖逐一提取尺度不變特征轉(zhuǎn)換SIFT特征，生成 兩組SIFT特征描述符； 迭代判定模塊，用于在兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符，采用隨機(jī)抽 樣一致性迭代算法尋找相似度最大的視圖，根據(jù)最大相似度判定所述第一掌靜脈圖像和所 述第二掌靜脈圖像是否匹配。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的掌靜脈識(shí)別裝置，其特征在于，所述仿射變換模塊進(jìn)一步包 括： 采樣范圍確定單元，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍； 采樣間隔確定單元，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣范圍采樣間隔； 采樣序列確定單元，用于確定傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列； 仿射模擬單元，用于根據(jù)傾斜量參數(shù)和經(jīng)度角參數(shù)的采樣序列，模擬出每張掌靜脈圖 像因攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)變換可能產(chǎn)生的所有仿射變化圖像，生成一組視圖。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的掌靜脈識(shí)別裝置，其特征在于，所述迭代判定模塊進(jìn)一步包 括： 視圖獲取單元，用于從兩組視圖中循環(huán)各取一張視圖的SIFT特征描述符； 點(diǎn)對(duì)選取單元，用于隨機(jī)選出預(yù)設(shè)數(shù)量的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)； 矩陣計(jì)算單元，用于根據(jù)選取出的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)計(jì)算投影變換矩陣； 內(nèi)點(diǎn)選擇單元，用于對(duì)于所有的待檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)，選出內(nèi)點(diǎn)； 第一判斷單元，用于判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的選取次數(shù)； 第一統(tǒng)計(jì)單元，用于找到內(nèi)點(diǎn)最多的點(diǎn)集，并統(tǒng)計(jì)出該點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)總數(shù)和兩掌靜脈圖 像中特征點(diǎn)個(gè)數(shù)的較小值； 第二判斷單元，用于判斷是否兩組視圖所有兩兩組合都比對(duì)完畢； 第二統(tǒng)計(jì)單元，用于找出兩組視圖中內(nèi)點(diǎn)的點(diǎn)集中內(nèi)點(diǎn)個(gè)數(shù)的最大值和與之對(duì)應(yīng)的特 征點(diǎn)數(shù)； 判定單元，用于判斷最大值與之對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)數(shù)的比值是否大于預(yù)設(shè)比值，如果是，判 定位第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖像匹配，否則判定為第一掌靜脈圖像和第二掌靜脈圖 像不匹配。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK106056040SQ201610332659
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】徐慶華, 楊俊超
【申請(qǐng)人】深圳市源厚實(shí)業(yè)有限公司