[发明专利]基于手掌图像信息的手机解锁系统及解锁方法

权利要求书

1.一种基于手掌图像信息的手机解锁系统，包括：

交互层（2），用于实现用户（1）与用户注册模块（4）的交互；

屏幕控制模块（3），用于用户（1）与用户身份验证模块（5）进行交互，实现解锁功能；

用户注册模块（4），用于新用户的信息注册，即拍摄新用户手掌照片，通过提取手掌照片上的感兴趣区域，找出其中的指节纹和掌纹的特征信息进行注册；

用户身份验证模块（5），用于验证用户身份信息，并与屏幕控制模块（3）交互，用户尝试解锁时自动启动摄像头拍摄手掌照片，进行身份验证；

手掌特征信息库（6），用于存储用户注册信息和用户手掌图像信息，用户手掌图像信息包括：指节纹和掌纹；

所述的交互层（2）分别与用户注册模块（4）和用户（1）双向传输；屏幕控制模块（3）分别与用户身份验证模块（5）和用户（1）双向传输；手掌特征信息库（6）与用户注册模块（4）单向传输，与用户身份验证模块（5）双向传输。

2.一种基于手掌图像信息的手机解锁方法，包括如下：

A．选择操作步骤

打开手机解锁按键，如果用户已注册，则直接执行步骤C；如果没有注册则先执行步骤B，再执行步骤C；

B.注册步骤

B1)首次使用解锁的用户启动手机摄像头，拍摄自己的手掌照片；

B2)每次拍摄完一张手掌照片后，将合格的手掌照片存入手机存储卡相应目录下，删除不完整或不清晰的不合格手掌照片，并反馈给用户相应的提示信息，然后重新调用摄像头拍摄手掌照片；

B3)当拍摄完设定张数的合格手掌照片后，从保存在手机存储卡下的每张手掌照片中提取出感兴趣的区域，保存成图片存储；

B4)对感兴趣区域的图片进行特征提取，并存入手掌特征信息库中，完成手掌信息录入；

B5)手掌信息成功录入后，设置备用密码，防止手掌信息验证失败时用户一直无法解锁的情况，完成用户注册；

C.验证步骤：

C1)手机自动启动摄像头，用户拍摄手掌照片；

C2)对拍摄的手掌照片提取出感兴趣的区域，将其保存成图片存储，再从感兴趣区域中提取用于验证的手掌图片的特征；

C3)将提取的手掌图片的特征与注册时保存在手掌特征信息库中的特征进行比对，若匹配成功则屏幕解锁，若匹配失败用户则选择输入备用密码解锁，密码输入次数限制为3次。

3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤B3)所述的从保存在手机存储卡下的每张手掌照片中提取出感兴趣的区域，按如下步骤进行：

B3a)对照片进行扫描，获取每个像素的灰度值，进行5*5的高斯滤波；

B3b)对得到的灰度图进行二值化处理；

B3c)按照二值化图像上的每个点的四周都是黑色则设置该点为白色的原则，得到手掌轮廓线；

B3d)跟踪手掌轮廓线，利用滚轮法依次搜索大拇指与食指之间的基准点a、食指与中指之间的基准点b、中指与无名指之间的基准点c、无名指与小拇指之间的基准点d和食指指尖p这五个点；

B3e)连结b点与d点，从c点向线段bd作垂线，交于e点，得到线段ce，从a点向线段ce的延长线作垂线，交于f点，以交点f为坐标原点，以fa连线为x轴，以fe连线为y轴，建立直角坐标系Q；

B3f)利用建立的直角坐标系Q，在手掌照片中剪切出感兴趣的掌纹区域；

B3g)以食指为例，根据得到手掌轮廓线和食指指尖p，找到图像上食指两边的轮廓线，确定中线为y轴，以p点为坐标原点建立直角坐标系W，在食指图像上剪切出感兴趣的指节纹区域，按照相同的方法提取中指、无名指和小拇指的感兴趣指节纹区域。

4.根据权利要求2所述的方法，其中步骤B4)所述的对感兴趣区域的图片进行特征提取，按如下步骤进行：

B4a)采用基于全局均值和局部方差的图像二值化方法，对图片进行二值化处理，得到二值化后的图像；

B4b)对二值化后的图像进行膨胀，删除面积小于图片尺寸0.1%的区域；

B4c)采用查找索引表细化的方法对步骤B4b)处理后的图像进行细化处理；

B4d)将细化后的图像划分成不重叠的小方块，求出每一个小方块内的掌纹和指节纹线在方块中所处的位置向量和能量向量作为特征信息。

5.根据权利要求2所述的方法，其中步骤C3)所述的将提取的手掌图片的特征与注册时保存在手掌特征信息库中的特征进行比对，是通过计算归一化的海明距离的方法进行，海明距离越小则相似性越高，对于给定长度为N的两个掌纹或者指节纹特征编码A和B，其海明距离可定义为:其中表示异或操作，H(A,B)的值在0和1之间。