專(zhuān)利名稱(chēng)：面向生物特征識(shí)別的交互式定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于圖像的生物特征認(rèn)證領(lǐng)域，具體涉及一種面向生物特征識(shí)別的交互式定位方法。
背景技術(shù)：
在基于圖像的生物特征認(rèn)證系統(tǒng)中，通常需要從采集到的原始圖像中提取最富含生物特征的一部分區(qū)域(子圖像)，后續(xù)的特征提取等處理完全在此子圖像上進(jìn)行，這一過(guò)程稱(chēng)為感興趣區(qū)域提取。感興趣區(qū)域提取可以保留原始圖像中對(duì)特征提取最有意義的區(qū)域，去除冗余信息，同時(shí)由于子圖像比原始圖像的尺寸要小，可以加快后續(xù)處理的速度。感興趣區(qū)域提取通?；谠紙D像上的若干關(guān)鍵點(diǎn)，這些關(guān)鍵點(diǎn)是原始圖像上具有特定意義的點(diǎn)，如手掌圖像中的指尖，人臉圖像中的眼睛和鼻子等，通過(guò)關(guān)鍵點(diǎn)提取感興趣區(qū)域，可以達(dá)到將原始圖像對(duì)準(zhǔn)的目的。在生物特征認(rèn)證系統(tǒng)中，這些關(guān)鍵點(diǎn)的檢測(cè)是由算法自動(dòng)完成的。但是，圖像采集的環(huán)境和被采集部位的姿態(tài)會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，進(jìn)而導(dǎo)致這些關(guān)鍵點(diǎn)無(wú)法檢測(cè)或檢測(cè)不準(zhǔn)確。如果圖像采集環(huán)境背景較復(fù)雜，關(guān)鍵點(diǎn)自動(dòng)檢測(cè)算法會(huì)混淆被采集部位和背景物體，導(dǎo)致關(guān)鍵點(diǎn)無(wú)法檢測(cè)；如果每次采集時(shí)，被采集部位的姿態(tài)發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵點(diǎn)的檢測(cè)產(chǎn)生誤差，使感興趣區(qū)域提取無(wú)法進(jìn)行或影響特征提取結(jié)果。在以前的研究中，很多系統(tǒng)為了關(guān)鍵點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性，采取很多措施或限制條件來(lái)盡可能的排除或減少外界環(huán)境多定位操作的影響。通常的做法可以分為兩類(lèi)I.限定采集環(huán)境為采集設(shè)備設(shè)計(jì)一個(gè)外殼或在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境中進(jìn)行采集。確保采集環(huán)境的背景單一且光照均勻。同時(shí)，還可能將被采集部位使用輔助定位裝置進(jìn)行固定和姿態(tài)限制，以保證每次采集到的圖像姿態(tài)變化最小。這種方式限制了系統(tǒng)的使用范圍，增加了系統(tǒng)對(duì)采集環(huán)境的限制和依賴(lài)。如果使用輔助定位裝置限制被采集部位的姿態(tài)，還會(huì)造成系統(tǒng)的用戶(hù)接受程度低下，影響系統(tǒng)可用性。2.設(shè)定固定虛擬定位點(diǎn)為了解決對(duì)采集環(huán)境的限制和依賴(lài)，很多系統(tǒng)雖然可以讓用戶(hù)在自然環(huán)境下采集圖像，但在系統(tǒng)中設(shè)定一些固定的虛擬定位點(diǎn)，即在顯示設(shè)備上顯示定位點(diǎn)的位置。在采集圖像時(shí)，用戶(hù)需要改變被采集部位的姿態(tài)，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的虛擬定位點(diǎn)。所以這些系統(tǒng)需要用戶(hù)配合好后才能充分發(fā)揮系統(tǒng)的性能。但由于不同人的生物特征都是不一樣的，例如掌紋和人臉，每個(gè)人的手和臉的大小和形狀都不一樣，要是他們都要對(duì)準(zhǔn)同樣的定位點(diǎn)，對(duì)不同的人來(lái)說(shuō)這會(huì)是一個(gè)挑戰(zhàn)用戶(hù)耐性的過(guò)程，且預(yù)先設(shè)定的定位點(diǎn)并非適合于所有人，在某些情況下用戶(hù)不可能較好的將被采集部位與定位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。因此，這種方法用戶(hù)使用的方便性也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種新的基于圖像的生物認(rèn)證系統(tǒng)定位方法——交互式定位方法。該方法根據(jù)被采集部位的特點(diǎn)，在注冊(cè)時(shí)用戶(hù)自定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)所在的位置，然后系統(tǒng)保存用戶(hù)定義的關(guān)鍵點(diǎn)的位置，為該用戶(hù)在以后的每次圖像采集中提供參考。在保證關(guān)鍵點(diǎn)定位準(zhǔn)確性的同時(shí)，最大限度地保證了用戶(hù)友好性。同時(shí)減少了對(duì)準(zhǔn)的難度和時(shí)間，提高了系統(tǒng)性能。本發(fā)明的特點(diǎn)是I.采用交互式方法來(lái)進(jìn)行虛擬關(guān)鍵點(diǎn)定位。2.為每個(gè)注冊(cè)用戶(hù)保存虛擬關(guān)鍵點(diǎn)位置，便于采集圖像時(shí)用戶(hù)被采集部位與關(guān)鍵點(diǎn)的對(duì)齊。 本發(fā)明的方法如下I.交互式定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)為確保采集圖像時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)需要保證兩個(gè)條件1)在光照均勻的環(huán)境下；2)采集圖像時(shí)，用戶(hù)被采集的部位處于最習(xí)慣且最舒適的姿態(tài)。當(dāng)需要采集的生物特征通過(guò)攝像機(jī)呈現(xiàn)在顯示設(shè)備中時(shí)，使用輸入設(shè)備點(diǎn)選虛擬關(guān)鍵點(diǎn)。比如，使用普通計(jì)算機(jī)時(shí)，可使用鼠標(biāo)點(diǎn)選虛擬關(guān)鍵點(diǎn)；使用帶觸摸輸入功能的顯示屏?xí)r，可使用觸控筆點(diǎn)選虛擬關(guān)鍵點(diǎn)。這些點(diǎn)選的關(guān)鍵點(diǎn)即作為這一用戶(hù)的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)。點(diǎn)選的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)值連同用戶(hù)標(biāo)識(shí)一起被保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中以備以后采集圖像時(shí)使用。關(guān)鍵點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置，是根據(jù)生物特征的不同而不一樣的。例如人臉，一般需要定位三個(gè)關(guān)鍵位置，人的兩只眼睛和一個(gè)鼻子；又如掌紋，一般需要定位兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，如小拇指和無(wú)名指指尖之間的凹點(diǎn)和食指和中指之間的凹點(diǎn)，這兩點(diǎn)可根據(jù)不同系統(tǒng)的需要而不同。但在本發(fā)明中，需要用戶(hù)自定義的關(guān)鍵點(diǎn)的個(gè)數(shù)至少為3個(gè)。原因是3個(gè)點(diǎn)可以確定一個(gè)平面，可以保證被采集的部位在三維空間內(nèi)的姿態(tài)保持一致性。要是只要求用戶(hù)自定義I個(gè)點(diǎn)，顯然根據(jù)定義好的這個(gè)點(diǎn)，采集得到的圖像會(huì)出現(xiàn)各種旋轉(zhuǎn)的情況，很大程度上影響了系統(tǒng)的性能。要是只要求用戶(hù)自定義2個(gè)點(diǎn)，在圖像采集時(shí)，雖然兩點(diǎn)可以確定一條直線，這樣在一定程度上限制了圖像的旋轉(zhuǎn)，但會(huì)得到以這兩點(diǎn)確定的直線為軸旋轉(zhuǎn)后的圖像，從而也很大程度的影響系統(tǒng)的性能。所以本發(fā)明中提出的方法需要用戶(hù)至少自定義三個(gè)點(diǎn)，即使其中某些點(diǎn)在系統(tǒng)以后的處理過(guò)程中是沒(méi)有用到的。2.根據(jù)虛擬關(guān)鍵點(diǎn)采集圖像用戶(hù)確定好屬于自己的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)后，這些點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)值將連同用戶(hù)標(biāo)識(shí)一起被保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。該用戶(hù)在注冊(cè)或認(rèn)證的過(guò)程中需要采集圖像時(shí)，首先輸入用戶(hù)標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)則根據(jù)用戶(hù)標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該用戶(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)信息。系統(tǒng)讀出該用戶(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)后，根據(jù)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值，將所有關(guān)鍵點(diǎn)顯示在顯示屏上。用戶(hù)參考屏幕上的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)放置需要采集的部位，如人臉、手掌等。從以上交互式定位方法的過(guò)程中可以看出，該方法既不受圖像采集時(shí)的環(huán)境的限制，也讓用戶(hù)在使用系統(tǒng)時(shí)感覺(jué)自由和方便，同時(shí)也保證了系統(tǒng)的性能?？梢?jiàn)本發(fā)明的應(yīng)用很廣泛。
本發(fā)明還具有如下特征I、基于掌紋圖像特征識(shí)別的交互式定位方法(一 )、使用圖像采集設(shè)備在光照均勻的環(huán)境下定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)；此過(guò)程中，用戶(hù)手掌處于習(xí)慣且舒適的姿態(tài)；定義的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)分別為點(diǎn)A，點(diǎn)B和點(diǎn)C，其中A、B兩點(diǎn)為掌紋主線與手掌邊緣的交點(diǎn) ，在接下來(lái)的掌紋圖像分割中將要用到；在用戶(hù)自定義這三點(diǎn)時(shí)，用戶(hù)可以根據(jù)具體情況來(lái)調(diào)整這三點(diǎn)的位置，直到用戶(hù)滿(mǎn)意為止；( 二)、注冊(cè)時(shí)，根據(jù)A、B兩點(diǎn)的位置關(guān)系來(lái)確定感興趣區(qū)域，正方形區(qū)域就是該方法要得到的掌紋區(qū)域；其中正方形的邊FG和HI垂直于線段AB ;邊FI和GH的長(zhǎng)度是線段AB的1/2 ;線段AD和BE的長(zhǎng)度是AB的1/4 ；F點(diǎn)在線段BC上，且EG的長(zhǎng)度是FE的2倍；滿(mǎn)足以下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種面向生物特征識(shí)別的交互式定位方法，其特征在于，方法如下(一)、交互式定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)為確保采集圖像時(shí)虛擬關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)需要保證兩個(gè)條件1)在光照均勻的環(huán)境下；2)采集圖像時(shí)，用戶(hù)被采集的部位處于最習(xí)慣且最舒適的姿態(tài)；當(dāng)需要采集的生物特征通過(guò)攝像機(jī)呈現(xiàn)在顯示設(shè)備中時(shí)，使用輸入設(shè)備點(diǎn)選虛擬關(guān)鍵點(diǎn)，所述的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)的個(gè)數(shù)至少為3個(gè)；(二)、根據(jù)虛擬關(guān)鍵點(diǎn)采集圖像用戶(hù)確定好屬于自己的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)后，這些點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)值將連同用戶(hù)標(biāo)識(shí)一起被保存在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；該用戶(hù)在注冊(cè)或認(rèn)證的過(guò)程中需要采集圖像時(shí)，首先輸入用戶(hù)標(biāo)識(shí)， 系統(tǒng)則根據(jù)用戶(hù)標(biāo)識(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該用戶(hù)的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)信息；系統(tǒng)讀出該用戶(hù)的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)后，根據(jù)虛擬關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值，將所有虛擬關(guān)鍵點(diǎn)顯示在顯示屏上；用戶(hù)參考屏幕上的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)放置需要采集的部位，如人臉和手掌。
2.基于掌紋圖像特征識(shí)別的交互式定位方法，其特征在于，方法如下(一)、使用圖像采集設(shè)備在光照均勻的環(huán)境下定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)；此過(guò)程中，用戶(hù)手掌處于習(xí)慣且舒適的姿態(tài)；定義的虛擬關(guān)鍵點(diǎn)分別為點(diǎn)A，點(diǎn)B和點(diǎn)C，其中A、B兩點(diǎn)為掌紋主線與手掌邊緣的交點(diǎn)；(二)、注冊(cè)時(shí)，根據(jù)A、B兩點(diǎn)的位置關(guān)系來(lái)確定感興趣區(qū)域，正方形區(qū)域就是該方法要得到的掌紋區(qū)域；其中正方形的邊FG和HI垂直于線段AB ;邊FI和GH的長(zhǎng)度是線段AB的 1/2 ;線段AD和BE的長(zhǎng)度是AB的1/4 ；F點(diǎn)在線段BC上，且EG的長(zhǎng)度是FE的2倍；滿(mǎn)足以下關(guān)系
3.基于人臉圖像特征識(shí)別的交互式定位方法，其特征在于，方法如下(一)、使用圖像采集設(shè)備在光照均勻的環(huán)境下定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)其中A，B兩點(diǎn)為雙眼瞳孔，C點(diǎn)為鼻尖；(二)、注冊(cè)時(shí)，根據(jù)A、B、C三點(diǎn)的位置關(guān)系來(lái)確定感興趣區(qū)域；矩形區(qū)域就是該方法要得到的掌紋區(qū)域；其中，CH是經(jīng)過(guò)C點(diǎn)與AB垂直的線段；矩形DEGF的邊DE經(jīng)過(guò)H點(diǎn)與AB 平行，且以H點(diǎn)為中點(diǎn)；DE長(zhǎng)度是AB的3/2倍；矩形的邊DF是DE的2倍；滿(mǎn)足以下關(guān)系
全文摘要
一種面向生物特征識(shí)別的交互式定位方法，包括以下步驟1、交互式定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)；2、根據(jù)虛擬關(guān)鍵點(diǎn)采集圖像。該方法根據(jù)被采集部位的特點(diǎn)，在注冊(cè)時(shí)用戶(hù)自定義虛擬關(guān)鍵點(diǎn)所在的位置，然后系統(tǒng)保存用戶(hù)定義的關(guān)鍵點(diǎn)的位置，為該用戶(hù)在以后的每次圖像采集中提供參考。在保證關(guān)鍵點(diǎn)定位準(zhǔn)確性的同時(shí)，最大限度地保證了用戶(hù)友好性。同時(shí)減少了對(duì)準(zhǔn)的難度和時(shí)間，提高了系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102622596SQ20121003753
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者卜巍, 鄔向前 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)