CN116993960A - 一种指静脉图像中指纹的去除方法 - Google Patents

一种指静脉图像中指纹的去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种指静脉图像中指纹的去除方法，属于生物识别技术领域，其包括：采集带指纹信息的指静脉图像I1；提取指纹二值图I2；复制指静脉图像I1得到指静脉图像I3；遍历指纹二值图寻找位于指纹位置的像素点；在指静脉图像I3上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，判断其是否已填充，若已填充，返回继续遍历，否则进入下一步；在指静脉图像I1上计算对应的指静脉图像像素点的方向，基于方向在指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其三邻域内的像素点进行填充，以填充后的图像I4作为去掉指纹信息的指静脉图像。通过本发明的方法可以去除指静脉图像中的指纹图像，进而避免指纹对图像识别的影响，提高静脉识别的识别率。

Description

一种指静脉图像中指纹的去除方法
技术领域
本发明涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种指静脉图像中指纹的去除方法。
背景技术
指静脉识别技术是一种新兴的生物特征识别技术，具备唯一性、普遍性等生物识别特征的优点，已经应用到了很多领域，例如指静脉门锁、指静脉门禁、指静脉银行认证设备等等，且在各个领域的应用都取得了很好的效果。
指静脉识别如申请公布号为CN112883824A记载的方法，包括：采集手指静脉图像；将手指静脉图像传送到预处理模块中进行图像预处理，增强手指静脉特征丰富的感兴趣区域，提高特征识别的准确性以及有效性；经过一系列图像处理操作的静脉图像进入到手指静脉特征提取模块，基于手指静脉特征进行生物识别。
传统的指静脉识别过程中也有一些无法避免的问题，例如，手指有脏污或者手指皲裂的时候，手指拍出来的静脉图像会有很多指纹出现，这些指纹的出现会影响到图像识别效果，导致识别率偏低的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种指静脉图像中指纹的去除方法，以实现对指静脉图像中的指纹的去除，进而避免指纹对图像识别效率的影响。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明涉及一种指静脉图像中指纹的去除方法，其包括以下步骤：
步骤1.采集带有指纹信息的指静脉图像I1；
步骤2.对指静脉图像I1进行图像处理，获得指纹二值图I2；
步骤3.复制指静脉图像I1得到指静脉图像I3
步骤4.遍历指纹二值图I2，寻找一个指纹位置像素点；
步骤5.在指静脉图像I3上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，判断该指静脉图像像素点是否已填充，若已填充，返回步骤4，若未填充进入步骤6；
步骤6. 在指静脉图像I1上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，基于静脉图像I1计算指静脉图像像素点的方向；
步骤7.基于指静脉图像像素点的方向对指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分或全部像素点进行填充，得到填充后的图像I4；
步骤8.判断步骤4中指纹位置像素点是否遍历完成，如不是，用填充后的图像I4代替指静脉图像I3，返回步骤3，若是，则以填充后的图像I4作为去掉指纹信息的指静脉图像。
优选地，所述步骤5中计算指静脉图像像素点的方向的具体方式为：以步骤6中找到的指静脉图像像素点为基点，分别与0°方向算子、45°方向算子、90°方向算子和135°方向算子进行卷积运算，以运算结果最大的方向作为该指静脉图像像素点的方向。
优选地，当指静脉图像像素点的方向为0°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的全部像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-2,y-1）+（f（x-2,y-1）- f（x-3,y-1））；
g（x+1,y-1）= f（x+2,y-1）+（f（x+2,y-1）- f（x+3,y-1））；
g（x,y-1）=（f（x-1,y-1）+ f（x+1,y-1））/2；
g（x-1,y）= f（x-2,y）+（f（x-2,y）- f（x-3,y））；
g（x+1,y）= f（x+2,y）+（f（x+2,y）- f（x+3,y））；
g（x,y）=（f（x-1,y）+ f（x+1,y））/2；
g（x-1,y+1）= f（x-2,y+1）+（f（x-2,y+1）- f（x-3,y+1））；
g（x+1,y+1）= f（x+2,y+1）+（f（x+2,y+1）- f（x+3,y+1））；
g（x,y+1）=（f（x-1,y+1）+ f（x+1,y+1））/2；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
优选地，当指静脉图像像素点的方向为90°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的全部像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-1,y-2）+（f（x-1,y-2）- f（x-1,y-3））；
g（x-1,y+1）= f（x-1,y+2）+（f（x-1,y+2）- f（x-1,y+3））；
g（x-1,y）=（f（x-1,y-1）+ f（x-1,y+1））/2；
g（x,y-1）= f（x,y-2）+（f（x,y-2）- f（x,y-3））；
g（x,y+1）= f（x,y+2）+（f（x,y+2）- f（x,y+3））；
g（x,y）=（f（x,y-1）+ f（x,y+1））/2；
g（x+1,y-1）= f（x+1,y-2）+（f（x+1,y-2）- f（x+1,y-3））；
g（x+1,y+1）= f（x+1,y+2）+（f（x+1,y+2）- f（x+1,y+3））；
g（x+1,y）=（f（x+1,y-1）+ f（x+1,y+1））/2；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
优选地，当指静脉图像像素点的方向为45°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-2,y-2）+（f（x-2,y-2）- f（x-3,y-3））；
g（x+1,y+1）= f（x+2,y+2）+（f（x+2,y+2）- f（x+3,y+3））；
g（x,y）=（f（x-1,y-1）+ f（x+1,y+1））/2；
g（x-1,y）= f（x-2,y-1）+（f（x-2,y-1）- f（x-3,y-2））；
g（x,y+1）= f（x+1,y+2）+（f（x+1,y+2）- f（x+2,y+3））；
g（x,y-1）= f（x-1,y-2）+（f（x-1,y-2）- f（x-2,y-3））；
g（x+1,y）= f（x+2,y+1）+（f（x+2,y+1）- f（x+3,y+2））；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
优选地，当指静脉图像像素点的方向为135°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x+1,y-1）= f（x+2,y-2）+（f（x+2,y-2）- f（x+3,y-3））；
g（x-1,y+1）= f（x-2,y+2）+（f（x-2,y+2）- f（x-3,y+3））；
g（x,y）=（f（x+1,y-1）+ f（x-1,y+1））/2；
g（x,y-1）= f（x+1,y-2）+（f（x+1,y-2）- f（x+2,y-3））；
g（x-1,y）= f（x-2,y+1）+（f（x-2,y+1）- f（x-3,y+2））；
g（x+1,y）= f（x+2,y-1）+（f（x+2,y-1）- f（x+3,y-2））；
g（x,y+1）= f（x-1,y+2）+（f（x-1,y+2）- f（x-2,y+3））；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
优选地，所述步骤3遍历指纹二值图I2时，采用从左到右、从上到下的顺序进行遍历。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明涉及的指静脉图像中指纹的去除方法通过对指静脉图像进行图像处理提取指纹二值图，遍历指纹二值图寻找位于指纹位置的像素点，基于该指纹位置像素点找到指静脉图像中对应的像素点，计算该像素点的方向，按照像素点的方向对以该像素点及其三领域内的部分或全部像素点进行填充，进而去除指静脉图像中的指纹图像，避免指纹对图像识别的影响，提高静脉识别的识别率。
附图说明
图1为本发明涉及的指静脉图像中指纹的去除方法的流程图；
图2为以指静脉图像像素点为基点0°方向算子的示意图；
图3为以指静脉图像像素点为基点45°方向算子的示意图；
图4为以指静脉图像像素点为基点90°方向算子的示意图；
图5为以指静脉图像像素点为基点135°方向算子的示意图
图6为指静脉图像像素点的方向为0°时像素点3*3区域填充示意图；
图7为指静脉图像像素点的方向为90°时像素点3*3区域填充示意图；
图8为指静脉图像像素点的方向为45°时像素点3*3区域填充示意图；
图9为指静脉图像像素点的方向为135°时像素点3*3区域填充示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例和附图对本发明进行具体阐述，但本发明的保护范围并不限于此。
参照附图1所示，本发明涉及一种指静脉图像中指纹的去除方法，其包括以下步骤：
步骤1.采集带有指纹信息的指静脉图像I1。
步骤2.对指静脉图像I1进行图像处理，获得指纹二值图I2。
步骤3.复制指静脉图像I1得到指静脉图像I3。
步骤4.遍历指纹二值图I2，遍历时采用从左到右、从上到下的顺序进行遍历，寻找一个指纹位置像素点，即指纹二值图I2中像素值为1的像素点。
步骤5.在指静脉图像I3上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，判断该指静脉图像像素点是否已填充；若像素点已填充，返回步骤4，若未填充进入步骤6。
步骤6. 在指静脉图像I1上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，基于静脉图像I1计算对应的指静脉图像像素点的方向，具体方式为：
以找到的指静脉图像像素点为基点，分别与0°方向算子、45°方向算子、90°方向算子和135°方向算子进行卷积运算，以运算结果最大的方向作为该指静脉图像像素点的方向；所述0°方向算子、45°方向算子、90°方向算子和135°方向算子分别如图2-5所示。
步骤7.基于指静脉图像像素点的方向对指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分或全部像素点进行填充，得到填充后的图像I4，具体方式为：
当指静脉图像像素点的方向为0°时，通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的全部像素点的像素值，按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-2,y-1）+（f（x-2,y-1）- f（x-3,y-1））；
g（x+1,y-1）= f（x+2,y-1）+（f（x+2,y-1）- f（x+3,y-1））；
g（x,y-1）=（f（x-1,y-1）+ f（x+1,y-1））/2；
g（x-1,y）= f（x-2,y）+（f（x-2,y）- f（x-3,y））；
g（x+1,y）= f（x+2,y）+（f（x+2,y）- f（x+3,y））；
g（x,y）=（f（x-1,y）+ f（x+1,y））/2；
g（x-1,y+1）= f（x-2,y+1）+（f（x-2,y+1）- f（x-3,y+1））；
g（x+1,y+1）= f（x+2,y+1）+（f（x+2,y+1）- f（x+3,y+1））；
g（x,y+1）=（f（x-1,y+1）+ f（x+1,y+1））/2；
填充方式如图6所示，（x,y）为指纹位置的像素点，a、b、c、d、（x,y）、e、g、h、i为需要填充的像素点，像素点a、b、c、d、（x,y）、e、g、h、i的填充值是通过A1~A12这几个像素点的像素值计算所得的；
当指静脉图像像素点的方向为90°时，通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的全部像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-1,y-2）+（f（x-1,y-2）- f（x-1,y-3））；
g（x-1,y+1）= f（x-1,y+2）+（f（x-1,y+2）- f（x-1,y+3））；
g（x-1,y）=（f（x-1,y-1）+ f（x-1,y+1））/2；
g（x,y-1）= f（x,y-2）+（f（x,y-2）- f（x,y-3））；
g（x,y+1）= f（x,y+2）+（f（x,y+2）- f（x,y+3））；
g（x,y）=（f（x,y-1）+ f（x,y+1））/2；
g（x+1,y-1）= f（x+1,y-2）+（f（x+1,y-2）- f（x+1,y-3））；
g（x+1,y+1）= f（x+1,y+2）+（f（x+1,y+2）- f（x+1,y+3））；
g（x+1,y）=（f（x+1,y-1）+ f（x+1,y+1））/2；
填充方式如图7所示，（x,y）为指纹位置的像素点，a、b、c、d、（x,y）、e、g、h、i为需要填充的像素点，像素点a、b、c、d、（x,y）、e、g、h、i的填充值是通过A1~A12这几个像素点的像素值计算所得的；
当指静脉图像像素点的方向为45°时，通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-2,y-2）+（f（x-2,y-2）- f（x-3,y-3））；
g（x+1,y+1）= f（x+2,y+2）+（f（x+2,y+2）- f（x+3,y+3））；
g（x,y）=（f（x-1,y-1）+ f（x+1,y+1））/2；
g（x-1,y）= f（x-2,y-1）+（f（x-2,y-1）- f（x-3,y-2））；
g（x,y+1）= f（x+1,y+2）+（f（x+1,y+2）- f（x+2,y+3））；
g（x,y-1）= f（x-1,y-2）+（f（x-1,y-2）- f（x-2,y-3））；
g（x+1,y）= f（x+2,y+1）+（f（x+2,y+1）- f（x+3,y+2））；
对于坐标为（x+1,y-1）和（x-1,y+1）的两个像素点，不进行填充；
填充方式如图8所示，（x,y）为指纹位置的像素点，a、b、d、（x,y）、e、h、i为需要填充的像素点，像素点a、b、d、（x,y）、e、h、i的填充值是通过A1~A12这几个像素点的像素值计算所得的；
当指静脉图像像素点的方向为135°时，通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x+1,y-1）= f（x+2,y-2）+（f（x+2,y-2）- f（x+3,y-3））；
g（x-1,y+1）= f（x-2,y+2）+（f（x-2,y+2）- f（x-3,y+3））；
g（x,y）=（f（x+1,y-1）+ f（x-1,y+1））/2；
g（x,y-1）= f（x+1,y-2）+（f（x+1,y-2）- f（x+2,y-3））；
g（x-1,y）= f（x-2,y+1）+（f（x-2,y+1）- f（x-3,y+2））；
g（x+1,y）= f（x+2,y-1）+（f（x+2,y-1）- f（x+3,y-2））；
g（x,y+1）= f（x-1,y+2）+（f（x-1,y+2）- f（x-2,y+3））；
对于坐标为（x-1,y-1）和（x+1,y+1）的两个像素点，不进行填充；
填充方式如图9所示，（x,y）为指纹位置的像素点，a、b、d、（x,y）、e、h、i为需要填充的像素点，像素点a、b、d、（x,y）、e、h、i的填充值是通过A1~A12这几个像素点的像素值计算所得的；
上述公式中，x为指静脉图像I1中像素点的横向坐标，y为指静脉图像I1中像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值；
步骤8.判断步骤4中指纹位置像素点是否遍历完成，如不是，用填充后的图像I4替换指静脉图像I3，返回步骤4，若是，则以填充后的图像I4作为去掉指纹信息的指静脉图像。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1.采集带有指纹信息的指静脉图像I1；
步骤2.对指静脉图像I1进行图像处理，获得指纹二值图I2；
步骤3.复制指静脉图像I1得到指静脉图像I3；
步骤4.遍历指纹二值图I2，寻找一个指纹位置像素点；
步骤5.在指静脉图像I3上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，判断该指静脉图像像素点是否已填充，若已填充，返回步骤4，若未填充进入步骤6；
步骤6.在指静脉图像I1上找到与指纹位置像素点对应的指静脉图像像素点，基于静脉图像I1计算对应的指静脉图像像素点的方向；
步骤7.基于指静脉图像像素点的方向对指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分或全部像素点进行填充，得到填充后的图像I4；
步骤8.判断步骤4中指纹位置像素点是否遍历完成，如不是，以填充后的图像I4代替指静脉图像I3，返回步骤4，若是，则以填充后的图像I4作为去掉指纹信息的指静脉图像。
2.根据权利要求1的指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：所述步骤6中计算指静脉图像像素点的方向的具体方式为：以指静脉图像I1中找到的指静脉图像像素点为基点，分别与0°方向算子、45°方向算子、90°方向算子和135°方向算子进行卷积运算，以运算结果最大的方向作为该指静脉图像像素点的方向。
3.根据权利要求2所述的指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：当指静脉图像像素点的方向为0°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的全部像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-2,y-1）+（f（x-2,y-1）- f（x-3,y-1））；
g（x+1,y-1）= f（x+2,y-1）+（f（x+2,y-1）- f（x+3,y-1））；
g（x,y-1）=（f（x-1,y-1）+ f（x+1,y-1））/2；
g（x-1,y）= f（x-2,y）+（f（x-2,y）- f（x-3,y））；
g（x+1,y）= f（x+2,y）+（f（x+2,y）- f（x+3,y））；
g（x,y）=（f（x-1,y）+ f（x+1,y））/2；
g（x-1,y+1）= f（x-2,y+1）+（f（x-2,y+1）- f（x-3,y+1））；
g（x+1,y+1）= f（x+2,y+1）+（f（x+2,y+1）- f（x+3,y+1））；
g（x,y+1）=（f（x-1,y+1）+ f（x+1,y+1））/2；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
4.根据权利要求2所述的指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：当指静脉图像像素点的方向为90°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的全部像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-1,y-2）+（f（x-1,y-2）- f（x-1,y-3））；
g（x-1,y+1）= f（x-1,y+2）+（f（x-1,y+2）- f（x-1,y+3））；
g（x-1,y）=（f（x-1,y-1）+ f（x-1,y+1））/2；
g（x,y-1）= f（x,y-2）+（f（x,y-2）- f（x,y-3））；
g（x,y+1）= f（x,y+2）+（f（x,y+2）- f（x,y+3））；
g（x,y）=（f（x,y-1）+ f（x,y+1））/2；
g（x+1,y-1）= f（x+1,y-2）+（f（x+1,y-2）- f（x+1,y-3））；
g（x+1,y+1）= f（x+1,y+2）+（f（x+1,y+2）- f（x+1,y+3））；
g（x+1,y）=（f（x+1,y-1）+ f（x+1,y+1））/2；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
5.根据权利要求2所述的指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：当指静脉图像像素点的方向为45°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x-1,y-1）= f（x-2,y-2）+（f（x-2,y-2）- f（x-3,y-3））；
g（x+1,y+1）= f（x+2,y+2）+（f（x+2,y+2）- f（x+3,y+3））；
g（x,y）=（f（x-1,y-1）+ f（x+1,y+1））/2；
g（x-1,y）= f（x-2,y-1）+（f（x-2,y-1）- f（x-3,y-2））；
g（x,y+1）= f（x+1,y+2）+（f（x+1,y+2）- f（x+2,y+3））；
g（x,y-1）= f（x-1,y-2）+（f（x-1,y-2）- f（x-2,y-3））；
g（x+1,y）= f（x+2,y+1）+（f（x+2,y+1）- f（x+3,y+2））；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
6.根据权利要求2所述的指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：当指静脉图像像素点的方向为135°时，所述步骤7通过以下顺序依次计算指静脉图像I3中对应的指静脉图像像素点及其八邻域内的部分像素点的像素值，并按照计算所得的像素值对相应区域进行填充：
g（x+1,y-1）= f（x+2,y-2）+（f（x+2,y-2）- f（x+3,y-3））；
g（x-1,y+1）= f（x-2,y+2）+（f（x-2,y+2）- f（x-3,y+3））；
g（x,y）=（f（x+1,y-1）+ f（x-1,y+1））/2；
g（x,y-1）= f（x+1,y-2）+（f（x+1,y-2）- f（x+2,y-3））；
g（x-1,y）= f（x-2,y+1）+（f（x-2,y+1）- f（x-3,y+2））；
g（x+1,y）= f（x+2,y-1）+（f（x+2,y-1）- f（x+3,y-2））；
g（x,y+1）= f（x-1,y+2）+（f（x-1,y+2）- f（x-2,y+3））；
公式中，x为像素点的横向坐标，y为像素点的纵向坐标，f为指静脉图像I1中像素点的像素值，g为指静脉图像I3中像素点的像素值。
7.根据权利要求1所述的指静脉图像中指纹的去除方法，其特征在于：所述步骤3遍历指纹二值图I2时，采用从左到右、从上到下的顺序进行遍历。
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