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基于距离传感器的手掌图像归一化方法技术

技术编号:9925070 阅读:130 留言:0更新日期:2014-04-16 16:44
一种基于距离传感器的手掌图像归一化方法,属于身份识别领域。本发明专利技术的目的是克服现在有手掌图像归一化后手部特征缺失的不足,提供了一种基于距离传感器的基于距离传感器的手掌图像归一化方法。本发明专利技术的步骤是用摄像头捕获手掌图像;用距离传感器捕获手掌到摄像头之间的距离;计算此幅手掌图像到摄像头之间距离与标准距离比值,作为手掌图像归一化的缩放系数K;以手掌图像的中心点作为原点,对图像放大缩放系数K倍,完成手掌图像的归一化。本发明专利技术弥补了手掌图像归一化后特征缺失的缺点,为接下来的身份识别提供准确的识别特征。在采集手掌图片的同时,用距离传感器采集手掌到摄像头之间的距离,并记录下来,在手掌图像归一化时,用此手掌图像拍摄时手掌到摄像头的距离与设定的标准距离的比值作为缩放系数,以手掌图像的中心点作为原点,对图像放大缩放系数倍,完成手掌图像的归一化。

【技术实现步骤摘要】
基于距离传感器的手掌图像归一化方法
本专利技术属于身份识别领域。
技术介绍
随着社会的不断发展,生物识别技术现在被广泛的应用于身份认证领域。手部特征识别较人脸识别、虹膜识别、步态识别等生物识别技术有着采集方便、稳定性高的特点,在生物识别领域有重要的研究意义。手部特征识别主要是指手形识别、掌纹识别、掌部静脉识别和它们特征融合识别。这几种手部识别算法都需要先对手部特征归一化,然后进行身份识别。常用的手掌图像归一化方法主要分为直接归一化和间接归一化,直接归一化的算法步骤为:二值化手掌图像,提取手掌区域,然后计算手掌的面积,在后求出此手掌的面积与标准手掌面积的比值,为的开平方,最后把此图像缩放倍,完成归一化的目的;间接归一化为在提取完手掌图像识别所需的特征后,用此手掌一个特征做为基准,用其他的特征与这个基准特征的比值作为归一化后的特征;虽然以上这两种归一化方法都可以把手掌图像的特征归一化到一个尺度中,但是这两种方法都有不足,第一种方法需要精确的识别手掌区域,如果多识别一块或少识别一块,都造成归一化结果的不准确,即使归一化结果准确无误,归一化后的特征都会丢失一些其原有的属性,比如一个大小不同,形状一样的手掌,按照面积归一化后将是包括大小在内完全一样形状的手掌.第二种归一化方法不存在第一归一化方法归一化误差大的问题,但是基于此手掌一个基准特征归一化后的其他特征都已经丢失了此特征的绝对属性,保留的都是特征的相对属性,这就减少了手掌识别所能利用的特征信息,降低了识别的准确率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现在有手掌图像归一化后手部特征缺失的不足,提供了一种基于距离传感器的基于距离传感器的手掌图像归一化方法。本专利技术的步骤是:a、用摄像头捕获手掌图像;b、用距离传感器捕获手掌到摄像头之间的距离;c、计算此幅手掌图像到摄像头之间距离与标准距离比值,作为手掌图像归一化的缩放系数K;d、以手掌图像的中心点作为原点,对图像放大缩放系数K倍,完成手掌图像的归一化。本专利技术弥补了手掌图像归一化后特征缺失的缺点,为接下来的身份识别提供准确的识别特征。在采集手掌图片的同时,用距离传感器采集手掌到摄像头之间的距离,并记录下来,在手掌图像归一化时,用此手掌图像拍摄时手掌到摄像头的距离与设定的标准距离的比值作为缩放系数,以手掌图像的中心点作为原点,对图像放大缩放系数倍,完成手掌图像的归一化。附图说明图1是本专利技术基于距离传感器的手掌图像归一化方法的原理图;图2是本专利技术方法的操作流程图;图3是摄像头和距离传感器的摆放结构图;图4是距离摄像头40cm的A人的手掌图像;图5是距离摄像头30cm的A人的手掌图像;图6是距离摄像头30cm的B人的手掌图像;图7是手形特征示意图;图8是图4二值化;图9是图5二值化;图10是图6二值化;图11是从图8中分离出手掌区域;图12是从图9中分离出手掌区域;图13是从图10中分离出手掌区域;图14是直接归一化图12;图15是直接归一化图13;图16是本专利技术方法归一化图12;图17是本专利技术方法归一化图13。具体实施方式本专利技术的步骤是:a、用摄像头捕获手掌图像;b、用距离传感器捕获手掌到摄像头之间的距离;c、计算此幅手掌图像到摄像头之间距离与标准距离比值,作为手掌图像归一化的缩放系数K;d、以手掌图像的中心点作为原点,对图像放大缩放系数K倍,完成手掌图像的归一化。以下对本专利技术做详细的描述:图1为本专利技术基于距离传感器的手掌图像归一化方法的原理图,照相机固定在S点并采集一张其前方的黑色长方形物体的图像,然后沿着摄像头的采集平面的垂线,把黑色长方形物体向距离S点近的方向上移动一段距离,再采集一张图像,第一张图像的采集平面到S点的距离为,和分别为第一幅图像中黑色长方体的宽度和长度,第二张图像的采集平面到S点的距离为,、和分别为第二幅图像中黑色长方体的宽度和长度,当二幅图像的大小相同时候,有如下公式:(1)主要由手掌图像信息采集和手掌图像归一化两部分构成。手掌图像信息采集分为手掌图像采集和手掌到摄像头距离的记录,手掌图像归一化分为两步:求解缩放系数和按缩放系数归一化手掌图像。图2为摄像头和距离传感器摆放的结构图,图3为摄像头和距离传感器的摆放结构图。步骤(b)的具体实施方式为:在采集手掌图像的同一时刻,用距离传感器记录手掌图像到摄像头间的距离,当距离传感器感知不到手掌存在时,即距离传感器没有距离值返回,不保存采集到手掌图像。步骤(c)的具体实施方式为:设我们要归一化手掌图像的标准距离为,采集某手掌图像时,手掌到摄像头的距离为,得到手掌图像归一化所需的缩放系数K,即:(2)其中当摄像头的焦距为3.6mm,像素值为30W时,通过实验发现图像归一化的设定标准可以选择30cm~40cm。步骤(d)的具体实施方式为:在得到图像归一化系数K后,以手掌图像的中心为原点,对图像放大K倍。因为在采集手掌图像时,距离传感器也感知到了手掌的存在,这就说明手掌在距离传感器的正上方,所以也在摄像头的正上方,这时采集到的手掌图像,手掌在图像的中心位置,所以手掌图像归一化时,不需要在图像中平移手掌来确保手掌在图像的中心位置。手形归一化对比实验:为了说明本申请提出的归一化方法的优越性,选用直接归一化(按面积归一化)、间接归一化和本申请的归一化方法做三组试验。图4、图5和图6分别为距离摄像头40cm的A人的手掌图像、距离摄像头30cm的A人的手掌图像和距离摄像头30cm的B人的手掌图像,设定图4手掌为标准手掌图像,图5和图6中手掌向图4手掌归一化。图7为要提取特征的示意图,共提取16个特征,分别为4个长度特征和12个宽度特征,如图7手指上黑线所示。用中指的特征提取示意说明,e点和f点为中指的指根点,g点为指尖点,h点为线段ef的中点,n点和m点为线段gh的三等分点,过n点和m点做线段gh的两条垂线,分别交中指轮廓a、b、c和d这四个点,线段gh的长度为要提取中指长度特征,线段ab、线段cd和线段ef的长度为要提取中指宽度特征。其他三个手指的所提取的特征与中指一样。试验过程:直接归一化法过程:(1)对图4~6中图像二值化,结果如图8~10;(2)分离出手掌区域,结果如图11~13;(3)图11中黑色面积为=35312个像素点,图12中黑色面积为=63791个像素点,图13中黑色面积为=90711个像素点,因为图4手掌为标准手掌,所以图11中手掌面积也为标准面积,求:、(4)对图12放大0.744倍,如图14。对图13放大0.6239倍,如图15。提取图11、图14和图15中如图7所示的特征值。如表一所示。间接归一化法过程:(1)对图4~6中图像二值化,结果如图8~10;(2)分离出手掌区域,结果如图11~13;(3)提取图11、图12和图13中如图7所示的特征值;(4)选取手形尺寸中相对稳定的中指长度作为标准,为图11中中指长度,为图12中中指长度,为图13中中指长度。用图11中所有手形尺寸特征除以,得到一组新的特征向量,用图12中所有手形尺寸特征除以,得到一组新的特征向量,用图13中所有手形尺寸特征除以,得到一组新的特征向量。如表二所示。本申请归一化法过程:(1)用本申请所示的图像采集系统采集图像的同时记录手掌到摄像头之间的距离,图4~6到摄像头的距离分别本文档来自技高网...
基于距离传感器的手掌图像归一化方法

【技术保护点】
一种基于距离传感器的手掌图像归一化方法,其特征在于:a、用摄像头捕获手掌图像;b、用距离传感器捕获手掌到摄像头之间的距离;c、计算此幅手掌图像到摄像头之间距离与标准距离比值,作为手掌图像归一化的缩放系数K;d、以手掌图像的中心点作为原点,对图像放大缩放系数K倍,完成手掌图像的归一化。

【技术特征摘要】
1.一种基于距离传感器的手掌图像归一化方法,其特征在于:a、用摄像头捕获手掌图像:照相机固定在S点并采集一张其前方的黑色长方形物体的图像,然后沿着摄像头的采集平面的垂线,把黑色长方形物体向距离S点近的方向上移动一段距离,再采集一张图像,第一张图像的采集平面到S点的距离为,和分别为第一幅图像中黑色长方体的宽度和长度,第二张图像的采集平面到S点的距离为,、和分别为第二幅图像中黑色长方体的宽度和长度,当二幅图像的大小相同时候,有如下公式:(1);b、用...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘富高雷李温温刘惠影康冰侯涛
申请(专利权)人:吉林大学
类型:发明
国别省市:吉林;22

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