使用不变特征点定位掌纹图像中的大鱼际区域

李燕

德州职业技术学院计算机系 山东德州 253034

使用不变特征点定位掌纹图像中的大鱼际区域

李燕

德州职业技术学院计算机系 山东德州 253034

用计算机对大鱼际掌纹图像进行处理，首先要从整个手掌图像中截取出大鱼际区域。大鱼际掌纹区域的定位分割是实现大鱼际掌纹客观量化识别的关键步骤，针对所要截取区域的特殊性，提出一套适合提取大鱼际掌纹区域的方法。

大鱼际区域；不变特征点；谷点

Abstract We need Thenar palmprint from the palm image when processing the Thenar palmprint by using computer technology. Achieve the objective of Thenar palmprint quantitative identify key steps is how to get Thenar area orientation, to be intercepted area of specialization in, we madea suit from the area of Thenar palmprint.

Key words the area of thenar palmprint; invariant feature points; node area

1 引言

掌纹医学是一门传统而又先进的中医学科，它通过观察手掌的颜色、形状、纹理等特征对病人进行疾病的诊断。临床医学者根据传统中医的望诊观察及触诊信息，并结合患者的大鱼际掌纹走向、皮肤润泽程度、掌纹纹理特征，将大鱼际掌纹分为3级。

I级：大鱼际表面皮肤润泽，触感柔软；纹理细致紧密，掌纹纹线较浅，无特征性花纹分布。

II级又可分为2度。I度：大鱼际表面皮肤润泽，触感柔软光滑；纹理清晰，但掌纹交叉形成格子型分布，且格子较紧密狭窄。II度：大鱼际表面皮肤较干燥，触感有粗糙感；纹理较深，掌纹交错形成较明显的格子型分布，且格子较大，间隙较宽。

III级：大鱼际表面皮肤粗糙，干燥无润泽度，触感粗糙且较硬，似皮革；掌纹较深，交错形成明显可见的格子型分布，且格子明显较深，格子间隙明显较II级II度增宽，格子分布均匀。

通过观察大鱼际掌纹体征，其分级程度在II级以上者，可以早期、快速做出诊断。在传统的临床上医生用肉眼观察患者的大鱼际掌纹，不同的医生对同一个病人的掌纹可能会得到不同的结论。为使临床诊断具有一定的客观性，因此考虑用计算机技术对大鱼际掌纹图像进行预处理、特征提取、分类，以实现对大鱼际掌纹客观量化识别，为后续的诊断和基因相关分析提供一个客观量化的标准。

有效区域的定位是大鱼际图像处理与识别的关键。用计算机对大鱼际掌纹图像进行处理，首先要从整个手掌图像中截取出大鱼际区域。

2 大鱼际区域的定位

由于使用数码相机获取的手掌图像是彩色图像，因此首先需要对其进行灰度转换，在定位大鱼际区域之前，还需要得到平滑的手掌轮廓线，为此再对手掌灰度图像进行二值化，以得到手掌的轮廓图。采集手掌图像时要求五指自然伸展开，这样在得到的图像中，5个手指之间就具有4个谷点。手掌轮廓线在谷点处的起伏较大，容易从手掌图像中提取出来，且谷点的位置稳定，因此采用4个谷点作为不变特征点，确定坐标系，进而对大鱼际区域进行定位。谷点位置如图1所示。

由于大鱼际区域在纵坐标位置上更靠近谷点D，因此在算法中利用谷点D的坐标来协助确定大鱼际区域的位置。在确定谷点A、B、C的同时，再次从下而上横向扫描手掌图像，获得扫描线与拇指、手掌的4个交点，再运用上述方法，从第二、三个交点出发，沿边界线向下寻找谷点D的位置。

下面是利用谷点特征点对大鱼际区域进行定位的算法步骤。

第一步：搜寻八交点。自上而下横向遍历手掌轮廓线图像，检测扫描线与手掌轮廓线是否有8个交点。若有8个交点，则记录下8个交点的坐标，并将8个交点分别记为G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8，结束扫描进行下一步骤；若无8个交点，则继续进行遍历搜索。

第二步：搜寻四交点。自下而上横向遍历手掌轮廓线图像，检测扫描线与手掌轮廓线是否有4个交点。若有4个交点，则记录下4个交点的坐标，并将4个交点分别记为G9、G10、G11、G12，结束扫描进行下一步骤；若无4个交点，则继续进行遍历搜索。

上述两步步骤得出的交点如图2所示。

第三步：搜索谷点。首先搜寻食指与中指的谷点A。具体搜寻方式为：以交点G2作为当前点，在当前点的8-邻域像素点中，如果在图3所示5个方向上有轮廓线像素，则将当前像素点删除，并把该邻域像素点作为当前点，继续按上述方式向下搜寻，直至当前点在8-邻域的这5个方向上都没有像素点。记录当前像素点为A1。以G3为当前点，按照上述搜寻方式同样进行搜索，得到A2点。比较A1、A2两点的坐标值，如果两点坐标相同，即两点重合，则该点为食指

与中指的谷点A；若两点坐标不同，取两点连线的中点作为食指与中指的谷点A。以同样方式搜索得到谷点B、C、D。

该步骤中，每个谷点的取得，都是由相应的2个交点分别搜索，然后对得出的2个“谷点”进行比较后得出的。这一设计是考虑到谷点可能出现在一段水平线上。增加这一简单的步骤，所付出的计算代价很小，但使手形特征谷点的定位更加准确。

第四步：确定大鱼际区域。连接谷点，形成线段AB、BC，分别求得两线段的中点M1、M2，连接2个中点形成线段M1M2。过谷点D做线段M1M2的平行线L1，过谷点A做M1M2的垂线L2，两者相交于一点O。以定点O为原点，L1为x轴，L2为y轴，建立坐标系。取以（-128,0）（128,0）（128,-256）（-128,-256）4个点为顶点的矩形区域，即大鱼际区域为-256×256大小的区域，如图4中阴影区所示。

确定大鱼际区域后，按照大鱼际区域的定位坐标，就可以从手掌图像中提取大鱼际区域掌纹信息。

3 结论

通过实验证明，本文提出的以5个手指间的谷点作为手掌特征点，进而寻找更为稳定的谷点连线中点作为定位点，以此确立原点和坐标系，可以很好地定位分割出掌纹大鱼际区域。由于定位结果的好坏直接影响其量化识别中的特征提取，因此这在研究大鱼际掌纹量化识别过程中具有非常重要的意义。

[1]林郎晖.手纹与诊病[M].呼和浩特:内蒙古科学技术出版社,2000:36

[2]束为,荣钢,边肇祺,等,基于方向投影的自动掌纹基准点检测[J],清华大学学报:自然版,1999,39(1):98-100

Get Thenar Area Orientation by Using Method of Invariant Feature Points/

/Li Yan

R241.29

B

1671-489X(2011)09-0093-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.09.093

Author’s address Dezhou Vocational and Technical College, Dezhou, Shandong, China 253034