本發(fā)明提供一種基于秩和比方法的掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法，屬于生物特征識(shí)別領(lǐng)域，具體地，涉及掌紋識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
：掌紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相對(duì)于其他生物特征識(shí)別技術(shù)具有極好的準(zhǔn)確性及較高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，當(dāng)前的應(yīng)用前景非常明朗。掌紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是影響掌紋識(shí)別準(zhǔn)確性最直接、最重要的因素之一。高質(zhì)量的掌紋圖像可以確保掌紋識(shí)別系統(tǒng)提取到更多掌紋特征數(shù)據(jù)，可以讓掌紋比對(duì)算法更高效的區(qū)分掌紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的全部掌紋數(shù)據(jù)。雖然掌紋圖像與指紋圖像在紋理及形態(tài)上類似，而且常見的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法也與指紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法接近，但是傳統(tǒng)的指紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法無(wú)法直接照搬到掌紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題中，原因在于：(1)掌紋圖像面積比指紋圖像面積大了很多倍，如果仍采用指紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方式進(jìn)行掌紋評(píng)價(jià)，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能完成；(2)由于手掌生理結(jié)構(gòu)不同于手指，手掌的按壓力度更為不均勻且著力點(diǎn)更為分散，這導(dǎo)致掌紋圖像各區(qū)域之間的差異性大，不適宜采用全圖全局質(zhì)量統(tǒng)一評(píng)價(jià)的方式評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量；(3)當(dāng)有多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)用于掌紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，缺少將這些指標(biāo)凝練并給出為一個(gè)綜合、科學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果的策略。當(dāng)前的掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法中尚未有在上述三個(gè)方面都有效的解決方案及成功應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題：針對(duì)掌紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題，克服現(xiàn)有技術(shù)人評(píng)價(jià)時(shí)間長(zhǎng)；按壓力度不均勻、著力點(diǎn)分散；無(wú)科學(xué)且有效的評(píng)價(jià)人不足，提供一種基于秩和比方法的掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法，通過(guò)掌紋圖像質(zhì)量初步評(píng)價(jià)及基于秩和比方法的掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)兩級(jí)評(píng)價(jià)模式可以快速、準(zhǔn)確的完成對(duì)掌紋圖像質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)。本發(fā)明整體流程如圖1所示，包括以下步驟：步驟s01：對(duì)掌紋圖像質(zhì)量做初步評(píng)價(jià)，對(duì)于達(dá)不到初步評(píng)價(jià)要求的掌紋圖像認(rèn)定為掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)不合格；其中，所述的初步評(píng)價(jià)一般而言包括如下的質(zhì)量評(píng)價(jià)：掌紋圖像是否完整及掌心空白區(qū)域大小兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。上述評(píng)價(jià)指標(biāo)的特點(diǎn)在于計(jì)算方法簡(jiǎn)單，計(jì)算快捷。其中，所述的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體解釋如下：假定掌紋圖像的高度為h像素，寬度為w像素，則(1)掌紋圖像是否完整?？梢园凑照萍y區(qū)域占全圖的比率進(jìn)行評(píng)價(jià)：cpalm＝ipalm/(h×w)，其中ipalm為圖像中掌紋區(qū)域內(nèi)的像素個(gè)數(shù)；(2)掌心空白區(qū)域大小?？紤]到方便設(shè)計(jì)閾值，該指標(biāo)采用掌心空白區(qū)域內(nèi)像素個(gè)數(shù)的倒數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。其計(jì)算公式為bpalm＝1/iblank，iblank為掌心空白區(qū)域的像素個(gè)數(shù)。其中，所述掌心空白區(qū)域，是指手掌中心沒有被掌紋圖像采集設(shè)備采集到掌紋紋線的區(qū)域。其形成的原因是由于掌心在生理結(jié)構(gòu)上相比手掌外圍輪廓略微向手背方向凹陷，造成掌心部分沒有被掌紋采集設(shè)備采集上。圖2中三角形abc所標(biāo)識(shí)的區(qū)域就是掌心空白區(qū)域。在掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中，該區(qū)域的面積越小越好。其中，所述達(dá)不到初步評(píng)價(jià)要求是指針對(duì)各個(gè)初步評(píng)價(jià)指標(biāo)中的任何一項(xiàng)沒有超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值，則認(rèn)為該掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)為不合格，不再進(jìn)行后繼的掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)。步驟s02：將掌紋圖像切塊、編號(hào)，形成掌紋圖像塊質(zhì)量評(píng)價(jià)序列；其中，所述掌紋圖像切塊是指按照一定尺寸將掌紋圖像切割成若干圖像塊，其目的在于將掌紋圖拆分為若干掌紋圖像塊，方便采用并行方式進(jìn)行后續(xù)s03步驟計(jì)算各掌紋圖像塊的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。假定每個(gè)掌紋圖像塊的高度為hblock像素，寬度為wblock像素，則掌紋圖像一共可以切割出的圖像塊的個(gè)數(shù)為其中h和w分別能被hblock和wblock整除。步驟s03：分別計(jì)算各個(gè)掌紋圖像塊的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)；其中，所述各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)一般包括：(1)掌紋區(qū)域在圖像塊占比；(2)圖像塊干濕程度；(3)圖像塊清晰程度；(4)掌紋紋線方向一致性程度。這些評(píng)價(jià)指標(biāo)從不同角度對(duì)掌紋圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，所述掌紋區(qū)域在圖像塊占比的計(jì)算方法為：cblock＝iblock/(hblock×wblock)，iblock為圖像塊中掌紋區(qū)域內(nèi)的像素個(gè)數(shù)。其中，所述圖像塊干濕程度定義為dryblock＝|128-eblock|，eblock為圖像塊中全部像素灰度值的期望值。dryblock越高，說(shuō)明掌紋塊在采集時(shí)，手掌要么偏干，要么偏濕。其中，所述圖像塊清晰程度可以用掌紋圖像塊中全部像素灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差sblock進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，掌紋紋線方向一致性程度可以利用圖像處理中g(shù)abol濾波的方法對(duì)該圖像塊進(jìn)行濾波計(jì)算，得到紋理方向一致性的程度。在本發(fā)明中，其計(jì)算結(jié)果用conblock表示。步驟s04：采用秩和比方法對(duì)全部掌紋圖像塊進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)；其中，所述采用秩和比方法對(duì)全部掌紋圖像塊進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)又分成如下的幾個(gè)子步驟：步驟s041：對(duì)掌紋圖像塊的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行排秩；步驟s042：定義全部掌紋圖像塊的秩和比矩陣；步驟s043：依次計(jì)算各掌紋圖像塊的秩和比。其中，步驟s041所述各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行排秩，一般對(duì)掌紋圖像塊中(1)掌紋區(qū)域在圖像塊占比；(2)圖像塊干濕程度；(3)圖像塊清晰程度；(4)紋線方向一致性程度，四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行排秩。其中(1)、(3)、(4)三個(gè)指標(biāo)為高優(yōu)秩，(2)為低優(yōu)秩。其中，步驟s042所述定義全部掌紋圖像塊的秩和比矩陣，其具體做法為：定義秩和比矩陣為一共有n個(gè)塊圖像參與質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，4代表步驟s041中所述的4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。矩陣中任一元素為rij，代表第i個(gè)掌紋圖像塊的第j個(gè)指標(biāo)的排秩結(jié)果。其中，步驟s043所述依次計(jì)算各掌紋圖像塊的秩和比，其具體做法為：對(duì)任一掌紋圖像塊i，其秩和比為：步驟s05：預(yù)設(shè)若干秩和比閾值，統(tǒng)計(jì)大于不同閾值的掌紋圖像塊個(gè)數(shù)，確定各掌紋圖像的質(zhì)量級(jí)別；其中，所述預(yù)設(shè)若干秩和比閾值，其具體做法為設(shè)定秩和比閾值y1和y2，其中y1的值大于y2的值。其中，統(tǒng)計(jì)大于不同閾值的掌紋圖像塊個(gè)數(shù)，其具體做法為依次分別統(tǒng)計(jì)各掌紋圖像塊rsri值大于等于y1和y2的個(gè)數(shù)分別為z1和z2，其中大于等于y1的rsri值也同時(shí)大于y2。其中，確定各掌紋圖像的質(zhì)量級(jí)別，其具體做法為設(shè)定掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)為“優(yōu)秀”的閾值為z1，掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)為“良好”的閾值為z2。其判斷法則如下：如果z1≥z1，則最終認(rèn)定掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果為優(yōu)秀；如果z1<z1且z2≥z2，則最終認(rèn)定掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果為良好；如果上述兩個(gè)判斷條件均不滿足，則最終認(rèn)定掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果為“合格”。本發(fā)明具有如下有益的技術(shù)效果：(1)本發(fā)明一種基于秩和比方法的掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法，能夠?qū)φ萍y圖像質(zhì)量進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，篩選出質(zhì)量不合格的掌紋圖像；對(duì)掌紋圖像切塊，采用并行方式計(jì)算每塊圖像塊的各項(xiàng)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。該方式在降低評(píng)價(jià)時(shí)間的同時(shí)，也避免了手掌按壓力度不均勻、著力點(diǎn)分散對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)帶來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)不易把控問(wèn)題；秩和比方法可以科學(xué)、有效的將各項(xiàng)掌紋圖像評(píng)價(jià)指標(biāo)凝練并給出一個(gè)綜合的評(píng)價(jià)結(jié)果。(2)本發(fā)明方法針對(duì)有多個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)掌紋圖像質(zhì)量時(shí)，給出了可將各項(xiàng)指標(biāo)凝練并給出一個(gè)綜合、科學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果的策略。隨著掌紋識(shí)別應(yīng)用的日益廣泛，本發(fā)明的有益技術(shù)效果更加明顯；(3)本發(fā)明構(gòu)造的掌紋切塊及并行計(jì)算各項(xiàng)掌紋質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的方式一方面有效的克服了掌紋圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)的不足；另一方面還克服了手掌采集時(shí)因按壓力度不均勻及著力點(diǎn)分散，導(dǎo)致掌紋圖像各區(qū)域之間的差異性大，不適宜采用全圖全局質(zhì)量統(tǒng)一評(píng)價(jià)的缺點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1本發(fā)明實(shí)施方法的流程圖；圖2掌心空白區(qū)域示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，該方法包括以下步驟：步驟s01：對(duì)掌紋圖像質(zhì)量做初步評(píng)價(jià)，對(duì)于達(dá)不到初步評(píng)價(jià)要求的掌紋圖像認(rèn)定為掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)不合格；對(duì)于給定的某張采集到的掌紋圖像，假定其圖像高度h＝2304像素，寬度w＝2304像素。初步計(jì)算如下的指標(biāo)：(1)掌紋圖像是否完整。利用掌紋區(qū)域與背景區(qū)域各像素的灰度值的不同，采用圖像處理技術(shù)的相關(guān)方法，將圖像切割為掌紋區(qū)域與背景區(qū)域，統(tǒng)計(jì)掌紋區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)ipalm＝4034396，由此cpalm＝4034396/(2304×2304)＝0.76；(2)掌心空白區(qū)域像素個(gè)數(shù)的倒數(shù)。針對(duì)已從圖像中剝離出來(lái)的掌紋區(qū)域，在其中心位置處隨機(jī)采樣像素點(diǎn)。如果像素點(diǎn)灰度值與圖像背景區(qū)域灰度值接近，則采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的種子填充等方法逐步找到掌心空白區(qū)域。統(tǒng)計(jì)掌心空白區(qū)域的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)為ipalm＝4290個(gè)，則bpalm＝1/iblank＝1/4290。設(shè)定cpalm的閾值為0.5，bpalm＝1/9000，則此次完成掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的初步評(píng)價(jià)后排除不合格的情況，轉(zhuǎn)而進(jìn)入步驟s02。步驟s02：將掌紋圖像切塊、編號(hào)，形成掌紋圖像塊質(zhì)量評(píng)價(jià)序列；將掌紋圖像按照每個(gè)塊尺寸為hblock＝128像素，wblock＝128像素進(jìn)行切割。則共計(jì)有個(gè)圖像塊。每個(gè)塊之間無(wú)重疊區(qū)域，按照從左至右從上到下的順序給這324個(gè)塊編號(hào)。步驟s03：分別計(jì)算各個(gè)掌紋圖像塊的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)；假定當(dāng)前正在處理的是第150個(gè)圖像塊，分別計(jì)算該掌紋圖像塊的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)：(1)掌紋區(qū)域在圖像塊占比。該指標(biāo)可以通過(guò)圖像處理的方法求得iblock＝15564，然后計(jì)算公式cblock＝15564/(128×128)＝0.95。(2)圖像塊干濕程度?？梢韵惹蟮迷搱D像塊的eblock＝176，dryblock＝|128-176|＝48。(3)圖像塊清晰程度。圖像塊中全部像素灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差sblock＝1333。(4)紋線方向一致性程度。通過(guò)圖像處理中g(shù)abol濾波的方法對(duì)該圖像塊的方向一致性程度進(jìn)行計(jì)算，conblock＝202。步驟s04：采用秩和比方法對(duì)全部掌紋圖像塊進(jìn)行質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)；當(dāng)全部324個(gè)掌紋圖像塊的四項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算完畢后，可以開始步驟s04，該步驟又分成如下的幾個(gè)子步驟：步驟s041：對(duì)掌紋圖像塊的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行排秩；由于本例中采用了前述四個(gè)指標(biāo)作為質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)依據(jù)，因此針對(duì)全部324個(gè)圖像塊分別對(duì)這四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行排秩，其中(1)、(3)、(4)三個(gè)指標(biāo)為高優(yōu)秩，(2)為低優(yōu)秩。給出排秩結(jié)果如下，其中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為排秩結(jié)果。塊編號(hào)cblockdryblocksblockconblock10.21(272)80(4)160(241)140(32)20.37(180)82(6)303(181)210(23)30.33(202)120(30)411(156)71(245)40.59(165)170(88)632(121)41(291)50.41(172)75(3)523(133)69(249)……………3230.66(143)70(1)872(76)82(182)3240.72(123)73(2)753(82)119(158)步驟s042：定義全部掌紋圖像塊的秩和比矩陣；步驟s043：依次計(jì)算各掌紋圖像塊的秩和比。按照公式計(jì)算掌紋圖像塊的秩和比：后面各圖像塊的秩和比值依據(jù)公式逐一計(jì)算。步驟s05：預(yù)設(shè)若干秩和比閾值，統(tǒng)計(jì)大于不同閾值的掌紋圖像塊個(gè)數(shù)，確定各掌紋圖像的質(zhì)量級(jí)別；預(yù)設(shè)秩和比閾值y1＝0.560和y2＝0.303，依次對(duì)324個(gè)掌紋圖像塊統(tǒng)計(jì)其rsri值，其中大于等于y1的個(gè)數(shù)z1＝35個(gè)，大于y2的個(gè)數(shù)z2＝212個(gè)。預(yù)設(shè)掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)為“優(yōu)秀”的閾值為z1＝50，掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)為“良好”的閾值為z2＝190。做如下判斷：由于z1<z1且z2≥z2，則最終認(rèn)定當(dāng)前掌紋圖像質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果為良好。上面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。當(dāng)前第1頁(yè)12