I n t e r n at ion al  Jou r n al   of   E lec t r ical  an d   Com p u t e r   E n gin e e r in g  ( I JE CE )   Vol.   16 ,   No.   5 ,  Oc tober   20 26 ,   pp .   2622 ~ 2640   I S S N:  2088 - 8708 ,   DO I :  10 . 11591/i jec e . v 16 i 5 . pp 2 622 - 2640             2622       Jou r n al  h omepage :  ht tp: // ij e c e . iaes c or e . c om   C on t o u r - g u id e d   c on v e xi t y d e f e c t  g e om e t r y f or   p r e c is e   R OI   e xt r a c t io n  i n  d o r sal  h an d  ve i n  r e c og n ition       Hab ib   Kad e m ,   M os t e f a  M e r ah   D e pa r tm e nt  of  E le c tr ic a l  E ngi ne e r in g a nd L a bor a to r y o f  S ig na l s  a nd S ys te ms  ( L S S ) , F a c ul ty  of  S c ie nc e s  a nd T e c hnol ogy,    U ni ve r s it y A bde lh a mi d I bn B a di s  of  M o s ta ga ne m, M o s ta ga n e m, Alge r ia       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  J a n  31,   2026   R e vis e d  Apr   28,   2026   Ac c e pted  J ul  22,   2026       D o r s al   h an d   v e i n   b i o met r i cs   d ep e n d   s t r o n g l y   o n   accu r at e  reg i o n - of - i n t eres t   (RO I)  ex t ract i o n ,   y e t   c o n v en t i o n a l   co n v e x i t y - d efect - b a s ed   me t h o d s   rema i n   v u l n era b l e  t o   co n t o u r  n o i s e,   s k i n   t ex t u re,   an d   s h a d o w - i n d u ce d   art i fact s .   T h i s   p ap er  i n t r o d u ces   co n t o u r - g u i d e d   co n v ex i t y   d efect   g e o met ry   ( CG - CD G ),   a   g eo me t ry - d ri v en   R O I  ex t ract i o n   framew o rk   i n   w h i ch   a   can d i d a t e  co n v e x i t y   d efect   i s   accep t ed   as   a n   an a t o m i cal   v a l l e y   o n l y   i f  i t   j o i n t l y   s at i s f i es   t w o   i n d ep e n d e n t   cri t eri a :   ch o rd - c o n t o u r  t o p o l o g i ca l   co n s i s t e n c y ,   en s u r i n g   an at o mi ca l   rel e v an ce,   a n d   a  m i n i mu m  e n cl o s e d - area   t h re s h o l d ,   en s u ri n g   p h y s i cal   p l au s i b i l i t y .   U n l i k e  p ri o r  co n v ex i t y - d efect - b a s ed   met h o d s ,   w h i ch   accep t   a  ca n d i d a t e  v al l ey   o n   t h e   b a s i s   o f  a  s i n g l e  d e p t h -   o r  a n g l e - b a s ed   cri t er i o n   ev a l u a t ed   i n   i s o l at i o n ,   CG - CD G   ap p l i e s   t h i s   j o i n t   p l a u s i b i l i t y   t e s t   b efo re  d ef i n i n g   t h e  reg i o n   o f  i n t eres t ,   a  s q u are  RO I  c en t ere d   o n   t h e  h a n d   cen t r o i d   an d   a l i g n e d   w i t h   t h e  d o m i n a n t   v al l ey   o ri e n t a t i o n .   E x p er i men t s   o n   a   p u b l i c  d o rs a l   h a n d   v ei n   d a t ab a s e  o f  1 , 0 2 4   i mag e s   fro m  1 3 8   s u b j ect s   s h o w   t h a t ,   co mb i n e d   w i t h   h i s t o g ram  o f  o r i en t ed   g ra d i e n t s   ( H O G )   d es cr i p t o r s   an d   Ci t y   B l o c k   d i s t a n ce,   CG - CD G   ach i ev es   an   eq u al   err o r  rat e  (E E R)  o f  0 . 0 2 6 6 ,   w i t h   a  9 5 %   b o o t s t ra p   co n f i d e n ce  i n t er v al   o f  [0 . 0 2 4 1 ,   0 . 0 2 8 9 ]  o v er  t h e   mat ch i n g   s co re s   (B  =   1 , 0 0 0   res amp l es ),   t h e  n arr o w e s t   i n t er v al   amo n g   t h e   fo u r  RO I  e x t rac t i o n   me t h o d s   co m p ared   u n d er  t h e  p ri ma ry   ev al u at i o n   s e t t i n g .   A   p o s t - h o c  W i l c o x o n   s i g n e d - ran k   t es t   w i t h   Bo n ferr o n i   co rrect i o n   c o n f i rms   t h a t   t h i s   i m p ro v emen t   i s   s t at i s t i ca l l y   s i g n i f i ca n t   o v er  a l l   co mp e t i n g   me t h o d s   (p   <   0 . 0 0 1 ).   O n   t h i s   d at a s et ,   g e o met r i c  v a l i d at i o n   s u b s t a n t i al l y   red u ces   i n t ra - cl as s   v ari an ce  an d   y i e l d s   s t at i s t i ca l l y   v al i d a t e d   p erfo rman ce  w i t h o u t   req u i ri n g   an y   t ra i n i n g   d at a,   mak i n g   CG - CD G   a   s t ro n g   can d i d a t e  b o t h   as   a  s t a n d a l o n e,   t rai n i n g - free  b i o met r i c  s o l u t i o n   an d   as   a n   an at o m i cal l y   g r o u n d ed   p rep r o ces s i n g   s t ag e  f o r  h y b ri d   d ee p - l ear n i n g   p i p el i n e s .   K e y w o r d s :   B iom e tr ics   Dor s a l  ha nd  ve in  r e c ognit ion   R OI   e xtr a c ti on   C onve xit y  de f e c t   Ge ometr ic  va li da ti on   H is togr a m  of   o r iente d  gr a dients   E qua l  e r r o r   r a te   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din g  A u th or :   Ha bib  Ka de m   De pa r tm e nt  of   E lec tr ica l  E nginee r ing  a nd   L a bor a tor y  of   S ignals   a nd  S ys tems   ( L S S ) ,   F a c ult y  of   S c ie nc e s   a nd  T e c hnology,   Unive r s it y  Abde lhamid  I bn  B a di s   of   M os taga ne m   R oute  B e lahc e ne .   B p  277,   M os taga ne m,   Alge r ia   E mail:   ha bib . ka de m@uni v - mos ta. dz       1.   I NT RODU C T I ON   B iom e tr ic  r e c ognit ion   s ys tems   a r e   c r it ica l  c ompo ne nts   of   s e c ur e   identi f ica ti on  in f r a s tr uc tur e s ,   with   dor s a l  ha nd  ve in   r e c ognit ion   of f e r ing  d is ti nc t  a dva ntage s   s uc h  a s   high  dis ti nc ti ve ne s s   a nd  s poof ing   r e s is tanc e   [ 1] .   How e ve r ,   unli ke   pa lm - ve in  r e c ognit ion   [ 2] ,   dor s a l  ve in   pa tt e r ns   f a c e   s e ve r e   c ha ll e nge s   in   r e gion - of - int e r e s t  ( R OI )   e xtr a c ti on   due   to   low  c ont r a s t  a nd   a   lac k  of   c lea r   a na tom ica l  r e f e r e nc e s .   As   e mphas ize d  by  J a in  e t  al.   [ 3 ] ,   s ys tem  pe r f or manc e   de pe nds   he a vil y  on  r obus t  p r e pr oc e s s ing  to  mi ti ga te  s e ns or   nois e   a nd  int r a - c las s   va r iations .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   &  C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontour - guided  c onv e x it y   de fec t  ge ome tr y   for   pr e c is e   R OI   e x tr ac ti on  in  …  ( Habib  K ade m )   2623   I n  dor s a l  ha nd  ve in   biom e tr ics ,   r e c ognit ion  s tr ug gles   mor e   with  int r a - c las s   va r iabili ty  than  f e a tur e   qua li ty.   C ha nge s   in  ha nd  pos e ,   wr is t  a ngle,   f ing e r   pos it ion,   a nd  c a ptur e   c ondit ions   de s tabili z e   a na tom ica l   loca li z a ti on,   dr ivi ng  up  f a ls e   r e jec ti on  r a te  ( F R R ) .   C ons is tent  R OI   e xtr a c ti on  r e mains   a   c r it ica l  pr e r e quis it e   f or   r e li a ble  ve in - ba s e d  identif ica ti on  s ys tems .   P r e c is e   R OI   loca li z a ti on   is   pa r a mount ,   a s   e xt r a c ti on  e r r o r s   p r opa ga te  ir r e ve r s ibl y  th r ough   matc hing   s tage s   [ 4] .   E xis ti ng  a ppr oa c he s   e xhibi t  dis ti nc t  li mi tations   in  thi s   r e ga r d:  dis tanc e - tr a ns f or m - ba s e d   methods   [ 5]   de tec t   f inger ti ps   a s   e xtr e mal  point s   but  lac k   r obus tnes s   to  pos e   va r iation,   c ontour - ba s e d  a ppr oa c he s   [ 6]   a r e   s us c e pti ble  to  s pur ious   de f e c t s   c a u s e d  by  v e in  s ha dows ,   a nd  c onve xit y  de f e c t  methods   [ 7]   r e main   s e ns it ive  to  s e gmenta ti on  nois e .   F ur ther mo r e ,   t r a dit ional  r e c tangula r   R OI s   of ten   tr unc a te  va lua ble  ve in  pa tt e r ns   a long  the  ha nd  bor de r s   [ 8] ,  [ 9] ,   li mi ti ng   dis c r im inative  c a pa c it y.   Ada pti ve   r e gion - gr owing  [ 10]   a nd  de e p  lea r ning  a ppr oa c he s   [ 11] ,  [ 12]   ha ve   a dva nc e d  the  f ield,   ye t  a   c r it ica l  ga p  pe r s is ts   a c r os s   thes e   pa r a digm s   ( s e e   s e c ti on  2  f or   de tailed  a na lys is ) :   they  typi c a ll y  ope r a te  withou t  r igor ous   va li da ti on  o f   a na tom ica l  landma r ks   pr ior   to   s e gmenta ti on,   lea ving   e xtr a c ti ons   vulner a ble  to  no is e ,   s pur ious   de f e c ts ,   a nd  f a ls e   pos it ives .   Unde r   da ta - s c a r c e   c ondit ions   c omm on  to  dor s a l  ha nd  ve in  r e c ognit ion,   whe r e   publi c ly   a va il a ble  da tas e ts   a r e   typi c a ll y  ins uf f icie nt  f o r   c omp r e he ns ive  de e p  ne twor k  t r a ini ng  [ 13]   a nd   li mi ted   da ta  ha s   be e n   s hown  to  de gr a de   e ve n  s ophis ti c a ted  a r c hit e c tur e s   [ 14] ,   ge ometr y - dr iven  pr e pr oc e s s ing  that  e nc ode s   a na tom ica l  pr ior s   of f e r s   a   mo r e   r obus t  a l ter na ti ve   t o  pur e ly  da ta - dr iven  a ppr oa c he s .   W e   pr opos e   c ontour - guided  c onve xit y  de f e c t  ge ometr y   R OI   ( C G - C DG   R OI ) ,   whic h  int r oduc e s   two   ge ometr ica ll y - gr ounde d  va li da ti on  c r it e r ia:   i)   c hor d - c ontour   topol ogica l  c ons is tenc y  e ns ur ing  va ll e ys   c or r e s pond  to  s im ple  int e r - f inger   indenta ti ons   a nd  ii )   mi nim u m  e nc los e d  a r e a   thr e s hold  gua r a ntee ing  phys ica l  plaus ibi li ty  by  dis c a r ding  s ha ll ow  a r t if a c ts   T he   va li da ted  va ll e ys   de f ine  a   s qua r e   R OI   c e nt e r e d  on  the  ha nd  c e ntr oid   a nd  a li gne d  with  the   domi na nt  va ll e y  or ienta ti on .   C ompr e he ns ive  e va l ua ti on  on  a   publ ic  da taba s e   de mons tr a tes   that  our   method  a c hieve s   0. 0266  e qua l  e r r or   r a te  ( E E R )   [ 0 . 024 1 - 0. 0289]   with  his togr a m  of   or iente d  g r a dients   ( HO G)   de s c r ipt or s ,   s igni f ica ntl y  outper f or mi ng  f our   s tate - of - the - a r t  tec hniques   ( W il c oxon  s igned - r a nk  pos t - hoc   tes t   with  B onf e r r oni   c or r e c ti on ,   a ll   p  <   0 . 001   ve r s us   C G - C DG ;  boots tr a p  95 %   C I   f or   the   p r opos e d  method:  [ 0. 0241 - 0. 0289] ) .   Our   method  pr oc e s s e s   im a ge s   in  44  ms   on  s tanda r d  ha r dwa r e ,   of f e r ing  r e a l - ti me  c a pa bil it y  without   tr a ini ng   da ta.   W e   e mphas ize   that  the  c ontr ibut ion  of   C G - C DG   is   not  a   ne w  pr oc e dur e   f or   c omput ing  c onve xit y   de f e c ts ,   the  unde r lyi ng  hull   a nd  de f e c t  c ons tr uc ti on  f oll ow  the  s tanda r d  f or mul a ti on ,   but  a   va li da ti on  laye r   a ppli e d  to  c a ndidate   de f e c ts   be f or e   they   a r e   tr us t e d  a s   a na tom ica l  landma r ks .   P r ior   c onve xit y - de f e c t - ba s e d   methods   [ 7] ,   [ 14] – [ 16]   us e   the  de f e c t's   de pth  ( a nd ,   in  s ome  c a s e s ,   it s   int e r io r   a ngle)   d ir e c tl y  a s   the  l a ndmar k  s e lec ti on  c r it e r ion;   none   of   them  ve r if ies   that  the  de f e c t  c hor d  c los e s   int o  a   topol ogica ll y  c o ns is tent,   phys ica ll y  plaus ibl e   va ll e y  be f or e   it   is   us e d  to  de f i ne   the  R OI .       2.   RE L AT E D  WORK   R OI   e xtr a c ti on  r e li e s   he a vil y  on   the   a c c ur a te  loca li z a ti on  of   a na tom ica l  r e f e r e nc e   point s .   Ove r   the  ye a r s ,   a ppr oa c he s   ha ve   e volved  f r om  t r a dit ional   im a ge   pr oc e s s ing  a nd  manua l   s e gmenta ti on  to  a da pti ve   ge ometr ic  methods   a nd,   mor e   r e c e ntl y,   de e p  lea r n ing - ba s e d  s olut ions .   De s pit e   the s e   a dva nc e ments ,   e xis ti ng   methodologi e s   e xhibi t  dis ti nc t  li mi tations   r e ga r ding  ge ometr ic  va li da ti on,   r obus tnes s   to  nois e ,   a nd  ge ne r a li z a ti on  a c r os s   diver s e   im a ging  c ondit ions .     2. 1.    Color   an d   in t e n s it y - b as e d   m e t h od s   E a r ly   a ppr oa c he s   e xploi ted  s kin   c hr omaticity   a nd  pixel   int e ns it y  f or   s e gmenta ti on  [ 17 ] .   W hil e   e f f e c ti ve   in  vis ibl e   li ght ,   thes e   methods   a r e   uns uit a ble  f or   dor s a l  ha nd  ve in  r e c ognit ion,   whic h  r e li e s   on  ne a r - inf r a r e d  ( NI R )   im a ge r y  whe r e   c olor   c ue s   a r e   a bs e nt.   F ur ther mo r e ,   they  de pe nd  on  global  th r e s holdi ng  a nd  s table   a na tom ica l  pr opo r ti ons ,   lac king  loca l   g e ometr ic  va li da ti on .   T his   r e nde r s   them   s us c e pti ble  to   il lum ination  a nis otr opy  a nd  s kin  tone  diver s it y,   of ten  f a il ing  to  ve r i f y  the  a na tom ica l  plaus ibi li ty  of   de tec ted   r e gions .     2. 2.     Geom e t r ic   lan d m ar k   an d   c on t ou r   an alys is   Ge ometr ic  a ppr oa c he s   loca te  int e r - f inger   va ll e ys   us ing  c onve xit y   de f e c ts ,   dis tanc e   t r a ns f or ms ,   or   c ur va tur e   a na lys is .   C ha i  e t   al.   [ 14 ]   a nd   Z ha ng   e t  al .   [ 15]   uti li z e d  c onve x   hull s   a nd  tange nt - ba s e d  d e tec ti on,   while  other s   [ 6] ,  [ 16]   a ppli e d  f il ter s   or   E uc li de a n  metr ics   to  identif y  va ll e y  mi nim a .   De s pit e   their   c omput a ti ona l  e f f icie nc y,   thes e   methods   s ha r e   a   f unda menta l  we a kne s s :  they  d e tec t  loca l  e xtr e ma   ( de pth,   a ngle,   or   c ur va tu r e )   without   va li da ti ng  the  a na tom ica l  f e a s ibi li ty  of   the  unde r lyi ng  indenta ti on .   S pe c if ica ll y,   pr ior   c onve xit y - de f e c t - ba s e d  methods   [ 7] ,   [ 14] – [ 1 6] ,  us e   the  de f e c t's   de pth  ( a nd,   in  s ome   c a s e s ,   it s   int e r io r   a ngle)   dir e c tl y  a s   the  landma r k  s e lec ti on  c r it e r ion ;  none   of   them  ve r if ies   that  the  de f e c t  c hor d  c los e s   int o  a   topol ogica ll y  c ons is tent,   phys ica ll y  plaus ibl e   va l l e y  be f or e   it   is   us e d  to   de f ine  the  R OI .   L a c king  c ons tr a int s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   &  C omp   E ng ,   Vol .   16 ,   No.   5 ,   Oc tober   20 26 :   2622 - 2640   2624   s uc h  a s   c hor d – c ontour   c ons i s tenc y  or   e nc los e d - a r e a   c r it e r ia,   they  a r e   highl y  vulne r a ble  to  s pur ious   de f e c ts   c a us e d  by  c ontour   nois e ,   s ha dows ,   a nd  s e gmenta ti on  e r r or s .   T r a dit ional   manua l  a ppr oa c he s   [ 18] ,  [ 19 ]   f ur the r   highl ight   thes e   li mi tations ,   be ing   ti me - c ons umi ng,   p r one   to   human  e r r or ,   a nd  incons is tent  whe n  a p pli e d  to   s mall  da tas e ts .     2. 3.     Adap t ive,   h ar d war e - b as e d ,   a n d   p os t - p r oc e s s in g  m e t h od s   T o  ha ndle  pos e   va r iations ,   a da pti ve   methods   dyn a mi c a ll y  a djus t  R OI   bounda r ies .   Da mak  e t   al.   [ 9]   a nd  Noz a r i  P ou r   e t  al .   [ 20]   pr opos e d  w r is t - dis tan c e   pr of il e s   a nd   f loating   R OI s   to   maximi z e   ve in   c ove r a ge .   W hil e   f lexible,   thes e   tec hniques   r e ly  on  unva li d a ted  e xtr e mal  point s   a nd  lac k  dua l  ge ometr ic   pl a us ibi li ty  tes ts .   Ha r dwa r e - ba s e d  s olut ions   s u c h  a s   mul ti s pe c tr a l  im a ging  [ 21]   of f e r   pr e c is ion  but  im pos e   pr ohibi ti ve   c os ts .   P os t - s e gment a ti on  a li gnment  methods   [ 11 ]   f oc us   on  nor malizing   pos e   a f ter   R OI   e xt r a c ti on  b ut  do  not   a ddr e s s   the  pr im a r y   c ha ll e nge   of   dis ti nguis hing  va li d  int e r - f inger   va ll e ys   f r om  s pur ious   de f e c ts   dur in g  ini ti a l   R OI   c ons tr uc ti on.     2. 4.     De e p   lear n in g   an d   d at a - d r iven  ap p r oac h e s   T he   tr a ns it ion  to   de e p  lea r ning  ha s   ma r ke d  a   s igni f ica nt  a dva nc e ment  in  R OI   e xtr a c ti on   methodologi e s .   C onvolut ional  ne ur a l  ne twor k  ( C NN ) - ba s e d  s olut ions   s uc h  a s   F a s ter   R - C N N  [ 10] ,  [ 22]   a nd  pa lm pr int   C NN s   [ 18 ]   e li m inate   manua l  s e gmenta ti on,   p r ovidi ng   a utom a ti c   R OI   loca li z a ti on  with   i mpr ove d  a c c ur a c y  a nd  r e duc e d  human  e r r or .   Da i  e t  al .   [ 23]   f ur the r   int r oduc e d  a   li ghtwe ight   HR Ne t  f or   ke ypoint   loca li z a ti on  in  nonc ontac t  pa lm   ve in  R OI   e xtr a c ti on,   a c hieving  97. 36%   a c c ur a c y  with  c ompac t  model  s ize   a nd  f a s t  inf e r e nc e .   R e c e nt  wor k  c onti nue s   to  a dva nc e   the  f ield:  Z ha ng   e t   al .   [ 2 4]   pr opos e d   a n   im pr o v e d  U - Ne t   f or   ke ypoint   ba s e d,   non - c ontac t  dor s a l - ha nd  R OI   e xtr a c ti on   unde r   c ompl e x   ba c kgr ounds ;  Z ha o  e t   al.   [ 25 ]   int r oduc e d  VPC F or mer ,   a   tr a ns f or me r - ba s e d  mul ti - view   f inger - ve in  r e c ognit ion  model;   a nd  L i   e t   al.   [ 26 ]   de mons tr a ted  f us ion  of   R e s Ne t   a nd  HO G  f e a t ur e s   f or   s mall - s c a le  dor s a l  ha nd  ve in  da taba s e s .   W he n  s uf f icie nt  a nnotate d,   in - domain   da ta  a r e   a va il a ble ,   s uc h   lea r ne d  loca li z e r s   c a n  matc h  o r   e xc e e d   r ul e - ba s e d   ge ometr ic  methods ;   thi s   is   a n   e mpi r ica l,   da ta - a va il a bil it y - c ondit ioned  li mi tation   of   the   lea r ni ng - ba s e d   pa r a digm ,   not  a   s tr uc tur a l  one .   How e ve r ,   lea r ni ng - ba s e d  method s   r e main  " blac k  boxe s , "   lac king  e xpli c it   ge ometr ic  r e a s oning.   B ounding   box   r e gr e s s ion  doe s   not  gua r a ntee   a na tom ica l   va li dit y,   lea ving   models   vulner a ble  to  out - of - dis tr ibut ion  pos e s .   M or e ove r ,   their   r e li a nc e   on  lar ge   a nnotate d  da tas e ts   li mi ts   their   pr a c ti c a li ty,   a s   publi c ly   a va il a ble  ve in  da tas e ts   a r e   typi c a ll y  not   lar ge   e nough   to  pe r f or m   c ompr e he ns ive   tr a ini ng  of   de dica ted  ne twor ks   [ 12] .   B a gc hi  e t   al.   [ 13]   f ur ther   de mons tr a te  thi s   on  dor s a l  ha nd  ve ins   s pe c if ica ll y,   s howing   that   li mi ted   da tas e t  a va il a bil it y  c a us e s   mor e   c ompl e x   de e p   a r c hit e c tur e s   ( S iame s e ,   T r ipl e t   ne twor ks )   to  unde r pe r f or m   s im pler   C NN s .   C G - C DG   is   s c ope d  to  c ompl e ment ,   r a ther   than  r e plac e ,   thes e   a ppr oa c he s :  it   tar ge ts   the  no - tr a ini ng - da ta,   l ow - da ta,   a nd  c r os s - domain  r e gim e ,   whe r e ,   a s   B a gc hi  e t  a l.   [ 13]   a nd,   mor e   br oa dly ,   He mi s   e t   al.   [ 27] ,   c ompl e x  lea r ne d   a r c hit e c tur e s   a r e   known   to   unde r pe r f o r m   s im pler   models   whe n  a nnotate d  da ta  a r e   s c a r c e .     2. 5.     M u lt im od al ,   h y b r id ,   an d   ad van c e d   s e gm e n t at ion   m e t h od s   B y  c ombi ning  the  ve in  pa tt e r n  with   pa lm pr int   or   ge ometr y   f e a tur e s ,   hybr id  s ys tems   im pr ove   r e c ognit ion  [ 1] ,  [ 5] ,  [ 28] ,  [ 29] .   T hough   f us ion  e nh a nc e s   matc hing  pe r f o r manc e ,   thes e   s ys tems   inher it   the   R OI   e xtr a c ti on  li mi tations   o f   thei r   ge ometr ic  modul e s .   I n   ge ne r a l,   they   a pply  a   s tr a ight f or wa r d   c e ntr oi d - ba s e d   wa y,   whe r e   no   va li da ti on  wa s   done   to   c he c k  it s   e xtr a c ti on  s tr uc tur a l  in tegr it y,   thus   e r r or s   in   the  f ir s t  R OI   s tage   will   pr opa ga te  thr oughout   the  matc hing   pipel ine.   R e c e nt  r e s e a r c h  s tudi e d  a dva n c e d  s e gmenta ti on  tec hniques   in  hybr id  f r a mew or ks .   Ac c or ding  to   L a gha r i  e t  al .   [ 19] ,   the   pr opos e d  hyb r id  a uto matic  s e gmenta ti on  method   ( HH M )   ut il ize s   hi s togr a m  e qua li z a ti on  a long  with  mo r phologi c a l  a nd  thr e s holdi ng - ba s e d  a lgor it hms   to  a c hieve   84%   a c c ur a c y  whe n  a utom a ti c   s e gmente d  a nd  a ugmente d   the  i mage s .   Ndu   e t  al .   [ 30]   pr opos e d   a n  a ppr oa c h   whic h  us e s   a   c ombi na ti on  of   d im e ns ionalit y  r e duc ti on   methods   P C A,   F olded - P C A,   K - mea ns   c lus ter ing  to  3D - C NN - ba s e d   ve in  de tec ti on  on  hype r s pe c tr a l  im a ge s .   E ve n  though  thes e   methods   im pr ove   s e gmenta ti on  qua li ty,   they  do  not  im pos e   ge ometr ic  c ons tr a int s   on   the  e xtr a c ted  l a ndmar ks .     2. 6.     M ot iva t ion   a n d   r e s e ar c h   gap   A  r e c ur r in g  li mi t a ti on  a c r o s s   the  g e ome tr ic,   a d a pt ive,   a nd  l e a r ni ng - ba s e d  li ter a tur e   r e vi e we d  a bo ve   is   th a t  a na tom i c a l  l a nd mar k s   a r e   v a li d a te d  a g a i ns t  a   s ingl e ,   lo c a l   c r it e r ion  ( a   d e f e c t - de pt h  thr e s hol d,   a n   int e r ior   a ngle,   or   a   le a r ne d  c onf i de n c e   s c or e )   e va lu a ted  in  i s ol a ti o n,   with  no  s ub s e q ue n t  c he c k   that  the   c a nd idat e   i s   ge ometr ica ll y  c on s i s tent   with   a   g e nu ine  int e r - f ing e r   va l ley.   T hi s   li mi tat ion  i s   mo s t  e x pli c it   i n   c onv e xit y - de f e c t - b a s e d  meth od s :  S a le hin  e t  al.   [ 7 ] ,   C ha i  e t  al.   [ 14] ,   Z ha ng  e t  al.   [ 15] ,   a nd  Ke kr e   e t   al.   [ 16]   a ll   r e ta in  a   c a ndi da t e   onc e   it s   d e f e c t  de pth  ( a n d,   in  s ome  v a r ia nts ,   it s   int e r ior   a n gle)   e xc e e d s   a   f ixed   thr e s hold,   witho ut  v e r if yin g  th a t  th e   c hor d  s p a nn ing  th e   d e f e c t  a c tua ll y  c lo s e s   i nto  a   bo unde d,   ph ys i c a ll y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   &  C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontour - guided  c onv e x it y   de fec t  ge ome tr y   for   pr e c is e   R OI   e x tr ac ti on  in  …  ( Habib  K ade m )   2625   plau s ibl e   va ll e y.   Ada pti ve   va r i a nt s   [ 9] ,  [ 20]   r e l a x   thi s   t hr e s hol d  to  a c c omm od a te  po s e   v a r iat ion  b u t  inher it   the  s a m e   we a kn e s s ,   s inc e   e x tr e ma l  poin ts   a r e   s t il l  a c c e p ted  witho ut  a n y  ind e pe nde nt  pla us ibi li t y  c he c k.   C on s e que n tl y,   a ll   the s e   meth od s   r e main  s e n s it iv e   to  s pur iou s   de f e c t s   pr oduc e d  by  c onto ur   ir r e g ular it i e s ,   s kin  f ol ds ,   or   s e g ment a ti o n  noi s e ,   wh ich  c a n   loca ll y  mi mi c   a   ge nuin e   int e r - f i nge r   in de nt a t ion.   T he   c ontr ib uti on  of   the  pr e s e nt  wor k  i s   pr e c i s e ly  t his   mi s s ing  ve r if i c a ti on  s tep,   r a t he r   th a n  a   ne w   wa y  of   de te c ti n g  c o nve xit y  de f e c t s .   W e   pr op os e   CG - C D G   in  whic h  a   c a ndid a te   va ll e y  iden ti f ied   by  the  c a ndid a te - s e l e c ti on  s t a ge   C S - C DG   i s   r e tain e d  only  if   it   joi ntl y  s a ti s f ie s   i)   a   c hor d - c on tour   topol o gic a l  c on s i s te nc y  te s t,   ve r if yin g  that  t he   c hor d  a s s o c iat e d  wi th  the  de f e c t   int e r s e c ts   th e   h a nd  c onto ur   in  a   ma nne r   c omp a ti b le  with  a   ge nui ne   int e r - f in ge r   va ll e y,   a nd  ii )   a   mi nim um  e nc l os e d - a r e a   te s t,   dis c a r di ng  c a n dida te s   who s e   bound e d   r e gion  i s   t oo  s mall   to  c or r e s pon d  to  a n  a na to mi c a ll y  pl a u s ibl e   no tch  ( s e c ti o n  3. 6,   e q ua ti on   ( 6) ) .   U nli ke   t he   s ingl e - c r it e r ion   a c c e ptan c e   r ule s   of   [ 7] ,   [ 9] ,   [ 14 ] ,   [ 16] ,   [ 20] ,   thi s   joi nt  te s t  d oe s   not   mer e ly  ti g hten  t he   de te c ti o n  thr e s hol d;  it   a d ds   a n  ind e pe nde nt  ge o metr ic  c on s i s ten c y  r e q uir e m e nt  th a t  a   s pur io us   de f e c t  i s   unli ke ly  to  s a ti s f y  by  c ha nc e .   T hi s   dis ti nc ti on  ( a   ve r if iabl e   dua l  te s t  r a th e r   than  a   s ingl e   de pt h -   or   a ngle - ba s e d  s c or e )   i s   the  pr inci pa l  m e th odolo gic a l  no ve lt y  of   thi s   s tudy,   a c hi e v e d  wi thout   tr a ini ng  d a ta  a nd  with   f ull   int e r pr e ta bil it y  of   th e   de c i s ion  c r it e r i a .   R e c e nt  de e p - le a r ning - ba s e d  loc a li z e r s ,   incl uding  U - N e t - ba s e d   ke ypo int   de t e c ti on  [ 24] ,   tr a n s f or m e r - ba s e d  m ult i - view   a r c hit e c tur e s   [ 25] ,   a nd  R e s Ne t - H OG   f u s ion  s c h e me s   [ 26] ,   c a n  matc h  or   e xc e e d  the  a c c ur a c y  of   ge o metr y - ba s e d  meth od s   onc e   tr a ine d  on  s uf f ic ient ly  lar ge ,   r e pr e s e nt a ti v e   d a ta,   a nd,   unli ke   f ix e d  g e ome tr ic  r ules ,   c a n  i n  pr in c ipl e   be   r e tr a in e d  t o  a c c omm od a te  n e w   a c qu is i ti on  c ondit ion s ;  e m e r ging  e xpl a in a bil it y  to ols   ( e . g. ,   a tt e nti o n  a nd  s a li e n c y  map s )   a r e   a l s o  na r r owing   their   his tor ic a l  int e r pr e ta bil it y  ga p.   T he ir   a ppli c a bil it y  to  dor s a l  ha nd  ve in  im a ge r y,   how e v e r ,   r e main s   c on s tr a i ne d  by  the  s c a r c it y  of   a nnota ted  tr a in ing  d a ta  f or   thi s   modal it y  [ 12] ,   a nd,   a s   B a g c hi  e t  al.   [ 13]   r e por t  s pe c if ic a ll y  f or   thi s   moda li ty,   mor e   c o mpl e x  lea r ne d  a r c hit e c tur e s   c a n  und e r pe r f or m  s im pl e r   mod e ls   wh e n   da ta  i s   li mi ted.   C G - C D G  is   a c c or di ngly  pr op o s e d  not  a s   a   c om pe ti t or   to  thes e   a ppr o a c he s   but  a s   a   c ompl e me ntar y,   z e r o - s h ot  s olu ti on  f or   the  low - d a ta  a nd  c r o s s - dom a in  r e gim e   in  whic h  th e y  r e m a in  lea s t   r e li a bl e ,   a nd  a s   a   c a n did a te  a n a tom i c a ll y  gr oun de d  pr e pr o c e s s ing  s t a ge   f or   hybr id  pipe li ne s   on c e   lar ge r   a nnot a te d  da t a s e t s   be c ome  a va i labl e .   R e lative  to  thi s   r e gim e ,   C G - C DG   of f e r s   z e r o - s hot  ge ne r a li z a ti on,   lowe r   c omput a ti ona l   c os t,   a nd  f u ll   int e r pr e tabili ty   of   it s   va li da ti on   c r it e r ia .   T a ble  1   s ys tema ti c a ll y  c ompar e s   c ur r e nt  R OI   e xtr a c ti on  methods   with  r e s pe c t  to  ge ometr ic  va li da ti on  c r it e r ia,   a na to mi c a l  va li da ti on,   tr a ini ng  de pe nde nc y,   int e r p r e tabili ty,   a nd   r obus tnes s ,   s umm a r izing  the  s tr uc tur a l  a dva ntage s   of   the  p r opos e d  a ppr oa c h.       T a ble  1.   C ompar is on  of   R OI   e xtr a c ti on   methods   f o r   dor s a l  ha nd  ve in   r e c ognit ion   M e th od   G e ome tr ic  va li da ti on c r it e r ia   A na to mi c a l  va li da ti on   T r a in in g   I nt e r pr e ta bi li ty   R obus tn e s s   K e kr e   e t  al .   [ 16]   N one   No   No   H ig h   M e di um   D a ma k  e t  al .   [ 9]   E xt r e ma l  poi nt s  onl y   No   No   H ig h   H ig h   H a o  e t  al .   [ 21]   N one   No   No   M e di um   M e di um   I z a dpa na h  e t  al .   [ 10]   N one   No   Y e s *   M e di um   H ig h   P r opos e d   C hor d - c ont our  i nt e r s e c ti on +   e nc lo s e d a r e a  t hr e s hol d   Y e s   No   V e r y H ig h   H ig h   * T r a ns f e r  l e a r ni ng on pr e tr a in e d I ma ge N e t  w e ig ht s .   N ot e :  N o  in di c a te s   a b s e nc e   of   e xpl ic it   ge ome tr ic   pl a u s ib il it y  te s t  pr io r   to   R O I   c ons tr uc ti on.  T he   pr opos e d  me th od  is   th e   onl y   a ppr oa c h  e nf or c in g  dua l   ge ome tr ic   c ons tr a in ts   ( to pol ogi c a l   c ons is te nc y   a nd  phy s ic a l  a r e a   th r e s hol d)   be f or e   va ll e y - to - R O I   ma ppi ng       3.   P ROP OS E D  M E T HO DOL OG Y   W e   pr e s e nt  C G - C DG   R OI ,   a   ge ometr y - dr iven  pip e li ne   f or   r obus t   R OI   e xtr a c ti on   f r om   dor s a l   ha nd   ve in  im a ge s .   F igur e   1   il lus tr a tes   the  ove r a ll   wor k f low  o f   the  p r opos e d  method ,   whic h  ope r a tes   on   s tanda r d   gr a ys c a le  input s   without   r e quir ing   tr a ini ng   da ta  or   s pe c ialize d  ha r dwa r e ,   a nd  c ompr is e s   the  f oll owing   s e que nti a l  s teps :  S tep  ( 1)   input   gr a ys c a le  do r s a l  ha nd  im a ge ;   S tep   ( 2)   bina r y  s e gmenta ti on   us ing  Ga us s ian   s moot hing  f oll owe d  by  Ots u  thr e s holdi ng;  S tep  ( 3)   ha nd  c ontour   ( gr e e n)   a nd  c onve x  hull   ( o r a nge )   e xt r a c ti on;  S tep  ( 4)   r a w  c onve xit y   de f e c ts   de tec ti on  with  c ho r d  e ndpoint s   ( r e d  point s ) ;   S tep  ( 5)   ge omet r ica ll y  va li da ted  va ll e ys   ( V1,   V2,   V3)   us ing   int e r s e c ti on   a nd  a r e a - ba s e d  c r it e r ia;   S tep   ( 6)   domi na nt   or ienta ti on  e s ti mate d  via   lea s t - s qua r e s   f it ti ng  ( θ   =   - 14. 81° ) ;   S tep   ( 7)   R O I   c ons tr uc ted   a r ound   the   ha nd  c e ntr o id  a li gne d   with  the   e s ti mate d  or ienta ti on;  a nd  S tep  ( 8 )   f inal   R OI   f or   s u bs e que nt  f e a tur e   e xtr a c ti on.   A  high - leve l  ove r view   of   the  pr opos e d  pipeline  is   s hown  in  F igur e   2.   T he   pr oc e s s   c ons is ts   of   f ive  main  s tage s :  pr e pr oc e s s ing  to  e xtr a c t  the   ha nd  c ontour ,   de f e c t   a na lys is   to  loca te  va ll e y   point s ,   s ur f a c e   de tec ti on  to  f or m   polygonal   r e gions ,   gr oup   s e lec ti on  to   identif y   the   opti mal   2 - 3  a li gne d  va ll e ys ,   a nd  R OI   e xtr a c ti on  to  ge ne r a te  a   r otate d  s qua r e   r e gion  c e nte r e d  a t  the  ha nd   c e ntr oid.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   &  C omp   E ng ,   Vol .   16 ,   No.   5 ,   Oc tober   20 26 :   2622 - 2640   2626       F igur e   1.   W or kf low  of   the  C G  C DG   method   f or   R OI   e xtr a c ti on             F igur e   2.   W or kf low  of   the  C G  C DG   method   f or   R OI   e xtr a c ti on       3. 1.     P r e p r oc e s s in g  a n d   h an d   s e gm e n t at ion   T he   pr opos e d  f r a mew or k  be gins   by  pr e pr oc e s s ing  the  input   gr a ys c a le  im a ge s   ( , ) .   A  Ga us s ian  s moot hing  f il ter   wi th  a   5 × 5  ke r ne l   is   a ppli e d.   T his   c onf igur a ti on  wa s   s e lec ted  a s   it   is   opti mal  f or   a t t e nua ti ng   high - f r e que nc y  nois e   ( e . g. ,   s kin  textur e   a nd  ha ir )   while  pr e s e r ving  the  s tr uc tur a ll y  wide r   dor s a l  ve in   bounda r ies ,   whic h  ult im a tely  f a c il it a tes   the  e xtr a c ti on  of   a   s ha r pe r   c ontour   a f ter   s e gmenta ti on  [ 2 8] ,  [ 31 ] .  S ubs e que ntl y,   the  ha nd  r e gion  is   s e gmente d  f r om   t he   ba c kgr ound  us ing  Ots u's   thr e s holdi ng  method   [ 32] ,   a nd   the  r e s ult ing  binar y  mas k  I bin  is   r e f ined  th r ough  mor phologi c a l  c los ing  a nd  ope ning  ope r a ti ons   with  a   7x7  e ll ipt ica l  s tr uc tur ing  e leme nt   to  e li m inate   a r ti f a c ts   a nd  e ns ur e   a   c onti guous   r e gion  [ 33] ,  [ 34] .     _  = ( _ ℎ ℎ • ) ◦   ( 1)     I mpl e menta ti on  de tails .   T he   r e f e r e nc e   pipeline  wa s   im pleme nted  in  P ython  with  Ope nC V  a nd   NumP y.   C ontour s   we r e   e xtr a c ted   with   2 .     (  _  ,  _  _ ) ;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   &  C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontour - guided  c onv e x it y   de fec t  ge ome tr y   for   pr e c is e   R OI   e x tr ac ti on  in  …  ( Habib  K ade m )   2627   the  c onve x  hull   with   2 .  ;  a nd   c onve xit y  de f e c ts   with   2 .     .   Ope nC V   r e por ts   de f e c t  de pth  a s   a   f ixed - point   va lue  s c a led   by  256;  a ll   c ompar is ons   a ga ins t  m i n   ( 2)   a r e   pe r f o r med   a f ter   div idi ng   the  r e por ted   va lue  by   256 . 0.   T he   pa r a mete r s   α de pth,   β ,   δ ,   a nd  α   ( 2) - ( 4)   a nd   ( 7)   a r e   li s ted  with   their   numer ica l  va lues   a nd  r ole  in   T a ble  2;  ℓ   ( 3)   is   u s e d  only  to  de r ive  m i n   a na lyt ica ll y  a nd  is   not  a ppli e d  a s   a n  indepe nde nt  f il ter .       T a ble  2.   P a r a mete r   r e gis tr y  f or   the  C G - C DG   pipeline.   All  thr e s holds   a r e   e xpr e s s e d  a s   s c a le - nor malize d  ge ometr ic  invar iants   r e lative   to  the   ha nd  bounding - box  he ight   ( H bbox )   a nd   pa lm   width   ( L p a l m )   S ymbol   V a lu e   R ol e   E qua ti on   α d e p th   0.02   M in im um va ll e y de pt h f a c to r   ( 2)   β   0.20   M in im um va ll e y w id th  f a c to r  ( a na ly ti c a l  onl y)   ( 3)   δ   0.002   C ompos it e  a r e a  f a c to r  ( αde pt h   ·   β   /  2)   ( 4)   α   30°   A ngul a r  t ol e r a nc e  f or  va ll e y - gr oup pa r a ll e li s m   ( 7)       Algor it hm  1 .   CG - C DG   R OI   –   c ontour - guided  c on ve xit y  de f e c t  ge ometr y   f or   R OI      Input : Grayscale dorsal hand vein image   I(x, y)      Output : Extracted square ROI   R     1      I blur   ←  GaussianBlur (I, (5, 5));     2      B ←  OtsuThreshold (I blur );     3      I bin   ←  MorphClose/Open (B,  elliptical   kernel   7×7);     4      C ←  LargestExternalContour (Ibin);     5      H ←  ConvexHull (C);     6      D ←  ConvexityDefects (C, H);     7      F il te r   D:   k ee p  de fe ct s  sa ti sf yi ng  t he  de pt h  co ns tr ai nt   δ i   ≥  δ m in   ( Eq .  (2 )) ;  th e  ang ul ar   t ol er an ce  α  i s  ap pl ie d  la te r,  d ur in g  va ll ey - gr ou p  se le ct io n   (A lg or it hm  2 ,  Eq .  (7 )) ;     8      V ←  ∅ ;     9      foreach   defect   d i   ∈   D  do   10               Let   s i , e i   =  endpoints , v i   =  valley   point ;   11               Compute   chord   ℓ i   = ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ;   12               Compute   contour   segment   C [si,ei] ;   13               Compute   enclosed   area   A i   =  Area (ℓ i , C [si,ei] );   14               Find   intersections   P = ℓ i   ∩ C;   15               if   |P | ≥ 2  and   A i   ≥ area_threshold  then   16                       V ← V  ∪   {v i };     17      V ∗   ←  SelectBestGroup (V ) // Algorithm   2 ;   18      (c x , c y   ) ← Centroid(C);   19      Fit   line   L  through   V  ∗ ;  compute   orientation   θ;   20      L ← 0.95 ·  max v ∈   V ∗   ∥ v − (c x , c y   ) ∥ ∞;   21      Rotate   I  by   −θ  around   (c x , c y   );   22      Crop   square   of   size   L × L → R;   23      return   R;     3. 2.     Cont o u r   e xt r ac t ion   an d   c on ve x  h u ll   c om p u t at ion   F r o m   the   r e f ined   bina r y   mas k   I bin ,   th e   e xte r na l   ha nd   c on tou r   is   e x tr a c ted   us i ng   bo r de r   f oll owin g.     T h e   la r g e s t   c on to u r   b y   a r e a   is   s e lec te d   a s   t he   ha nd   b ou nd a r y .   T he   c o nv e x   h ul l   = ( )   i s   t he n  c om pu te d   f r o m   t he   c on to u r   = { 1 , 2 , . . . , } ,   f o r mi ng   th e   m in i ma l   c o n ve x   po ly go n   e nc los in g   t he   ha nd   s ha p e .     3. 3.     Convexit y   d e f e c t   d e t e c t ion   an d   in it ial   f il t e r in g   L e t  = { 1 , 2 , . . . , }   r e pr e s e nt  the  ha nd  c ontour   poin ts   a nd  = ( )   it s   c onve x  hull .   T he   c onve xit y   de f e c ts   = { 1 , 2 , . . . , }   a r e   c omput e d   a s   the  s e t   of   loca l  maximum   de viations   be twe e n  C   a nd  H .   E a c h  de f e c t  d i   ∈   D   is   de f ined  a s :  = ( , , , )   whe r e :    a.   , ∈   :  s tar t   a nd  e nd  point s   o f   de f e c t   i  on   the  c onve x  hul l.   b.   ∈   :  de e pe s t  point   ( f a r thes t  f r om   H  withi n   de f e c t  i ) .   c.   =   ( , )   :  pe r pe ndicula r   dis tanc e   f r om     to  the  li ne   s e gment      T he   ini ti a l  f il ter ing  f unc ti on  :     → ′ , ( whe r e   ′ ⊆ )   a ppli e s   two  ge ometr ic  c ons tr a int s   De pth  a nd  Angula r   C ons tr a int :   a.   De pth  C ons tr a int :  δ i   ≥   δ m i n   whe r e   δ m i n   is   the  mi nim um  de pth  thr e s hold   b.   Angula r   C ons tr a int :  ≤     ≤      whe r e   = ∠ ( ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗   , ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗   )   is   the  int e r ior   a ngle   a t  .   T he   f il ter e d   de f e c t   s e t  ′   c ontains   only   de f e c ts   s a ti s f ying  both   c ons tr a int s ,   e li mi na ti ng   s ha ll ow   c ontour   nois e   a nd  e xtr e me   indenta ti ons   unli ke ly  to   r e pr e s e nt  va ll e ys .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   &  C omp   E ng ,   Vol .   16 ,   No.   5 ,   Oc tober   20 26 :   2622 - 2640   2628   Algor it hm  2 .   B e s t - va ll e y  gr oup  s e lec ti on       Input : All Valid Inter - Finger Valleys   V       Output : Best Valley Combination   V*     1      SelectBestGroup(V)     2      V* ←  ∅ ; d min   ← +∞;     3      Step 1 : Try all 3 - valley combinations     4      foreach   triplet I = {i, j, k}  ⊆   V, |I| = 3  do     5              { v i , v j , v k }   ←  the valley points in I;     6              if   3  points are collinear   then     7                      Verify: all valley parallel to   L (angle ≤ α);     8                      Compute mean pairwise distance   =  1 3 ∑ | |   −   | | ℓ <     9                      if   d pair   < d min   then   10                              V* ← I, d min   ← d pair ;     11      Step 2 : If no triplet is found, try all pairs   12      if   V* =  ∅   then   13              foreach   pair I = {i, j}  ⊆   V, |I| = 2  do   14                      { v i , v j }   ←  valley point in   I;   15                      Fit line   L  through   { v i , v j };   16                      Verify: both start – end segments parallel to   L (angle ≤ α);   17                      d pair   ← ||v i   − v j ||;   18                      if   d pair   < d min   then   19                              V* ← I,   d min   ← d pair ;     20      Step 3 :   If   |V*| = 2,  try adding a third valley   21      if   |V*| = 2  then   22              foreach   candidate   k  ∉   V*  do   23                      Merge   V*  with candidate   k  to form a triplet ;   24                      Fit line   L  through the triplet; Check collinearity;   25                      if   collinear, parallelism is valid,   and   compactness is improved   then   26                              V* ← V*  ∪   { k } ,    d min   ← d pair ;   27                              break ;     28      return   V*;     3. 4.     Adap t ive  ge om e t r ic   t h r e s h old s   f or   va ll e y  f i l t e r in g   T o  r e jec t  non - s igni f ica nt  va ll e ys   ( nois e   or   s mall   c ontour   ir r e gular it ies ) ,   we   int r oduc e   ge ometr ic   thr e s holds   de f ined  r e lative  to  the   ha nd’ s   a na tom ica l  s ize ,   e ns ur ing  s c a le - invar ianc e   a nd  a   z e r o - s hot  na tur e   of   the  method.   T he s e   thr e s holds   a r e   c omput e d  f r om   t he   global  ha nd  c ontour   dim e ns ions      a nd   :   a.    :  He ight   of   the  ha nd’ s   bound ing  box   a f ter   s e gmenta ti on.   b.    :   P a lm   width,   de f ined   a s   the   hor izonta l   dis tanc e   be twe e n  the  two   c ontour   point s   a t   the   meta c a r popha lange a l  joi nts   ( typi c a ll y  the  maximu m  loca l  width   in  the   uppe r   ha lf   of   the  ha nd   c ontour ) .   T he   mi nim um   a dmi s s ibl e   va ll e y  de pth  is   de f ined  a s :   a.   De pth  thr e s hold  ( mi ni mum   a dmi s s ibl e   va ll e y  de pt h) :     δ m i n =   α d e pt h   .     H b b ox ,   with       α d e pt h =   0 . 02 .    ( 2)     F or   the  mea n  im a ge   r e s olut ion  of   the  da tas e t  us e d  ( 640× 480  pixels   [ 35] ) ,   thi s   c or r e s ponds   e mpi r ica ll y  to   a ppr oxim a tely  15  pixels .   b.   W idt h  thr e s hold  ( e s ti mating  the  mi nim um   va ll e y  width) :     ℓ m i n   =   β   .     L pa lm ,   e   with   β = 0 . 20 .         ( 3)     T r e a ti ng  the   va ll e y  c r os s - s e c ti on  a s   a   tr iangula r   r e gion  bounde d  by   the  c hor d   a nd  the  c ontour ,   the   m ini mum   a dmi s s ibl e   a r e a   is :   c.   Ar e a   thr e s hold:     A m i n   =   δ m i n · ℓ m i n 2 = δ   .     H b b ox   . L pa lm ,   whe r e   δ   =   α d ep th · β 2 = 0 . 002 .               ( 4)     T hus ,   A m i n   =   0. 002   H b b o x   ·   L p a l m ,   whic h   is   ≈   300   pi xe ls 2   f or   a   typi c a l   ha nd   s ize .   T he s e   c ons tants   ( α d e p t h   a nd  β ,   he nc e   δ )   we r e   f ixed   onc e   a nd   f or   a ll   by   de s c r ipt i ve   s tatis ti c a l  a na lys is   of   our   da ta  [ 35] .   T he   r a w  c onve xit y  de f e c t  de pths   s how  a   bim oda l  dis tr ibu ti on,   with  c ontour   a r ti f a c ts   c e nter e d  be low  1%   of   H bbox   a nd  tr ue   int e r - f inger   va ll e ys   a bove   5% .   W e   c hos e   δ d e p t h   =   2%   a s   a   r obus t  s e pa r a tor .   S im il a r ly,   a na lys is   of   the   c los e d - polygon  a r e a s   ( via  the  s hoe lac e   f or mul a )   r e ve a ls   a   c lea r   ga p  be twe e n  non - phys ica l  indenta ti on s   ( < 0. 1%   of   H b b o x .  L p a l m )   a nd  plaus ibl e   va ll e ys   ( > 0. 4% ) .   S e tt in g  δ   =   0. 2%   e li mi na tes   ove r   90%   of   s pur ious   de f e c ts   while  r e taining  ≈   98%   of   va li d  va ll e ys .   T he s e   thr e s holds   r e main  c ons tant  a c r os s   a ll   e xp e r im e nts   ( no  pe r - s u bjec t  or   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   &  C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontour - guided  c onv e x it y   de fec t  ge ome tr y   for   pr e c is e   R OI   e x tr ac ti on  in  …  ( Habib  K ade m )   2629   pe r - s e s s ion  tuni ng) ,   pr e s e r ving  the  f ull y   ge ometr ic ,   z e r o - s hot  na tur e   of   C G - C DG .   Ac c or dingl y,   a ny  c a ndidate   va ll e y  of   de pth     a nd  a r e a     is   r e taine d  if :        ≥   ( 0 . 02 .  ≈ 15      on  da tas e t  [ 35] )   a nd    ≥ ( 0 . 0 0 2 ⋅  ⋅  ≈ 300 2 )   on  the  da tas e t  [ 35 ]   ( 5)     other wis e ,   it   is   d is c a r de d.   T his   a da pti ve   c r it e r ion   e f f e c ti ve ly   r e moves   s ha ll ow  c ontour   a r ti f a c ts   ( s kin   textur e ,   ve in   s ha dows )   while  pr e s e r ving  a ll   a na tom ica ll y   va li d  int e r - f inge r   va ll e ys ,   e ve n  f or   s mall   ha nds .   W hil e   thes e   thr e s holds   a r e   gr ounde d  in  a na tom ica l  invar iants   a nd  nor malize d  by  ha nd  s c a le,   we   a c knowle dge   that  their   numer ica l  va lues   we r e   de r ived  f r om   the  s a me  da tas e t  us e d  f or   pe r f o r manc e   e va luation.   T his   c ons ti tut e s   a   li mi tat ion  in he r e nt  to   the  a bs e nc e   of   a   s e pa r a te  c a li br a ti on   c or pus .   F ut ur e   wor k   will   va li da te   thes e   c ons tants   on  a n  ind e pe nde nt  be nc hmar k  to  r ule   out  a ny   da ta - s nooping  bias .     3. 5.     P ar a m e t e r   s e lec t ion   an d   s e n s it ivi t y   an alys i s   T he   a ngular   tol e r a nc e   pa r a mete r   α   plays   a   c r i ti c a l  r ole  in  s tabili z ing  va ll e y   gr oup   s e lec ti on  unde r   pos e   va r iations .   I n   dor s a l   ha nd  ve in   a c quis it ion,   wr is t  r otation   a nd  f inger   s pr e a d  int r oduc e   or ienta t ion  nois e   that  c a n  lea d   to   a na tom ica ll y  i mpl a us ibl e   c onve xit y  de f e c ts   be ing   s e lec ted.   B y   c ons tr a ini ng  va ll e y   or ienta ti on  withi n  a   bounde d  a ngular   r a nge ,   C G - C DG   e xpli c it ly  f il ter s   pos e - induce d  a r ti f a c ts   r a ther   than   r e lyi ng   on  loca l   e xtr e ma  a lone.   T he   a ng ula r   to ler a nc e   α   wa s   e xpe r im e ntal ly   de te r mi ne d   thr ough   g r i d   s e a r c h   o ve r   [ 20 °,   6 0° ]   wit h  5°   incr e ments .   F igu r e   3   s hows   that   α   =   3 0°   o pti mi z e s   the   t r a de - o f f   be t we e n   va ll e y   r e jec t ion   ( t oo   s t r ic t)   a nd   f a ls e   pos it i ve   incl us ion   ( to o  pe r mi s s ive ) ,   a c hiev ing   s ta ble  E E R   a c r os s   99 . 1 %   o f   tes t   c a s e s .   S e ns it ivi ty   a na lys is   c onf ir ms   that   the   p r op os e d   me thod   r e ma ins   s tab le   f or   α   va l ue s   wit hin   thi s   r a nge ,   de mons t r a t ing   that   C G - C DG   doe s   n ot   de pe nd   on   f ine   pa r a me ter   t unin g  a nd   e xh i bit s   r o bus t   be ha vio r   a c r os s   va r yi ng   a c qu is it i on   c on dit i ons .           F igur e   3.   P a r a mete r   s e ns it ivi ty  a na lys is   of   the  p r op os e d  method       3. 6.     Geom e t r ic   vali d at ion   an d   vall e y   gr ou p   s e le c t ion   F oll owing  ini ti a l   c onve xit y  de f e c t  de tec ti on,   our   pipeline  a ppli e s   dua l  ge ometr ic   c r it e r ia  to   f il ter   a na tom ica ll y  plaus ibl e   va ll e ys   f r om   s pur ious   c ontour   a r t if a c ts   a nd   then   s e lec ts   the  opt im a l   va ll e y  c onf igur a ti on  f o r   r obus t  R OI   a li gn ment.   F igur e   4  p r e s e nts   the  ove r a ll   pipeline,   a s   il lus tr a ted  in  F igur e   4( a )   f o r   the  va ll e y  va li da ti on   modul e ,   F igu r e   4 ( b)   f or   th e   gr oup   s e lec ti on  modul e ,   a nd  F igur e   4( c )   f or   t he   R OI   e xtr a c ti on  modul e .   E a c h  c a ndidate   de f e c t   unde r go e s   two  va li da ti on  tes ts :   a.   C hor d - c ontour   int e r s e c ti on :  T he   ba s e li ne   s e gment  c onne c ti ng  de f e c t  e ndpoint s   mus t  int e r s e c t  the  ha nd  c ontour   a t  e xa c tl y  two  point s   ( int e r s e c ti on  pa r a mete r   0  ≤   t  ≤   1) ,   e ns ur ing  a   tr ue   int e r - knuc kle  va ll e y  r a ther   than  s upe r f icia l  c ontour   nois e .   b.   M ini mum   a r e a   thr e s hold :  T he   polygon   f o r med  by   the  c hor d  a nd   int e r ve ning  c ontou r   mus t   e nc los e   a n  a r e a   ≥  m i n   ( e mpi r ica ll y  s e t  to  a ppr oxim a tely  5 % – 10%   o f   t he   pa lm   width) ,   ther e by  e li m inating  non - phys ica l  indenta ti ons .   T he   a r e a   is   c omput e d  us ing  the   S hoe l a c e   f or mul a :     = 1 2 | ∑ + 1 − 1 = 1 + 1 − ∑ + 1 − 1 = 1 − 1 |   ( 6)     Only  de f e c ts   s a ti s f ying  both  c r it e r ia   a r e   r e taine d  a s   va li da ted  va ll e ys .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2088 - 8708   I nt  J   E lec   &  C omp   E ng ,   Vol .   16 ,   No.   5 ,   Oc tober   20 26 :   2622 - 2640   2630   Va ll e y  gr oup  s e lec ti on:  va li da ted   va ll e ys   a r e   a na lyze d  us ing  ge ometr ic  c ohe r e nc e   c r i ter ia  a nd   pa r a ll e li s m  thr ough   a   hier a r c hica l   thr e e   s tage   s e a r c h  s tr a tegy.   T he   a lgor i thm   p r ior it ize s   3   va ll e y  g r oups   f or   a na tom ica l  c ompl e tene s s ,   f a ll s   ba c k  to  2  va ll e y  p a ir s   whe n  ne c e s s a r y,   a nd  a tt e mpt s   int e ll igent  pa ir - to - tr ipl e t  e xpa ns ion.   T he   gr oups   mus t  s a ti s f y  a   ge ometr ic   c ompac tnes s   thr e s hold.     ˗   Va ll e y  s ur f a c e   va li da ti on   modul e ,   a s   s hown  in   F ig ur e   4( a ) :   thi s   c omponent  pr oc e s s e s   c onve xit y  de f e c ts   to  identif y  a na tom ica ll y   va li d  int e r - f inger   va l leys .   F or   e a c h  de f e c t,   it   ( a )   e xtr a c ts   the   c ontour   s e gment  be twe e n  s tar t  a nd   e nd   point s   to  f or m   a   polygon a l  s ur f a c e ,   ( b )   c omput e s   the   e nc los e d  a r e a   us in g  the   s hoe lac e   f or mul a ,   a nd  ( c )   a ppli e s   a   mi ni mum   a r e a   thr e s hold  f il ter   ( a r e a   ≥   thr e s hold  px2)   to   r e tain  only  phys ica ll y  plaus ibl e   va ll e y  s ur f a c e s   while  r e jec ti ng   s ha ll ow  c ontour   a r t if a c ts .   ˗   Va ll e y  gr oup  s e lec ti on  modul e   a s   s hown  in  F igur e   4( b) :  the  a lgo r it hm  e mpl oys   a   hier a r c hica l  th r e e - s tage   s tr a tegy  to  identif y  the  opti mal  va ll e y  c onf igur a ti on:  ( 1)   pr i mar y  s e a r c h  f or   qua li f ying  3 - va ll e y  gr oups   s a ti s f ying  ge ometr ic  c ons tr a int s   of   a li gnment,   pa r a ll e li s m,   a nd  c ompac tnes s ;  ( 2)   f a ll ba c k  to  2 - va ll e y  pa ir s   if   no  va li d   tr ipl e t   is   f ound;   ( 3)   e xpa ns ion  pha s e   that  a tt e mpt s   to  upg r a de   va li d  pa ir s   to   tr ipl e t s   by  incor por a ti ng  a ddit ional   c oll inea r   c a ndidate s .   S e le c ti on  pr io r it ize s   gr oups   with   mi ni mi z e d  mea n  pa i r wis e   dis tanc e ,   f a vor ing  t ight ly  c lus ter e d  va ll e y   f or matio ns   f or   s table   R OI   or ienta ti on  e s ti mation .   ˗   R oi   e xt r a c t i on   m od ul e   a s   s ho wn   in   F ig u r e   4 ( c ) :   t his   m od ul e   t r a ns f o r ms   va li da ted   va l le ys   i nt o  a   s ta nd a r d iz e d   R OI   t h r o ug h   g e o me t r ic   n o r ma l iza ti on :   c o mp ut in g  t h e   h a n d   c e n t r o id ,   de te r mi ni ng   o r i e n ta ti on   v ia   le a s t - s qua r e s   va l ley   f it t in g ,   r ot a t i ng   to   a l ig n   w it h   c o o r d in a t e   a x e s ,   a nd   c r op pi ng   a   s q ua r e   r e gi on   c e n te r e d   a t   t he   c e n t r o id .   T he   o u tp ut   p r o vi de s   c ons is ten t ,   or ie nt a t io n - n o r m a l ize d   r o is   f o r   r e l iab le   f e a t u r e   e xt r a c t i on .               ( a )   ( b)   ( c )     F igur e   4.   T he   C G - C DG   pipeline:  modul e s   f or   do r s a l  ha nd  ve in  va ll e y  s e lec ti on  a nd   R OI   e xtr a c ti on   ( a )   va ll e y  va li da ti on  modul e ,   ( b)   gr oup   s e lec ti on  modul e ,   a n d  ( c )   R OI   e xtr a c ti on  modul e .       3. 7.     Valley  gr ou p   s e lec t ion   via   ge om e t r ic  c oh e r e n c e   T o  is olate   the  s pe c if ic  s e t  of   knuc kles ,   we   e mpl oy  a n  int e ll igent  gr oup  s e lec ti on  a lgor it hm   that   e va luate s   c ombi na ti ons   of   va li d  va ll e ys   ba s e d  on  t wo  pr inciples   of   ge ometr ic  c ohe r e nc e :   a.   C oll inea r it y:  Knuc kles   a r e   e xpe c ted  to  be   a ppr ox im a tely  a li gne d.   T his   is   ve r if ied  by  f it ti ng  a   li ne   to  a   c a ndidate   gr oup  o f   va ll e ys   a nd   e ns ur ing  the  pe r pe ndicula r   dis tanc e   of   e a c h  va ll e y   to  the  li ne   is   wit hin  a   s mall  tol e r a nc e   .   b.   P a r a ll e l is m:   T he   o r ien tati on   o f   the   va ll e ys   mus t  be   c ons is ten t.   F or   a ny   two   va ll e ys ,   th e   a lgo r i thm   c o m pa r e s   the  a ngle   o f   the ir   ba s e li ne   s e g ments .   T he   mi n im u m   a ng ula r   di f f e r e nc e .             =    ( | 1   −   2 | , 180°   −   | 1   −   2 | )   ≤     ( 7)     mus t  not  e xc e e d  a   pr e de f ined   tol e r a nc e   α   ( s e t  to  30 °) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J   E lec   &  C omp   E ng     I S S N:   2088 - 8708         C ontour - guided  c onv e x it y   de fec t  ge ome tr y   for   pr e c is e   R OI   e x tr ac ti on  in  …  ( Habib  K ade m )   2631   3. 8.     ROI   p ar am e t e r   d e t e r m in a t ion   T he   ge ometr ica ll y  va li da ted  va ll e y   gr oup  e s tabli s he s   the  pa r a mete r s   f or   pr e c is e   R OI   e xtr a c ti on   thr ough  thr e e   c omput a ti ona l  s teps :   a.   Or ienta ti on  e s ti mation:   A  lea s t - s qua r e s   li ne   f it ted   to   the  s e lec ted  va ll e ys   yields   the  o r ienta ti on   a ngle  ϕ ,  f r om  i ts   dir e c ti ona l  ve c tor   ( dx ,   dy ):       = 2 (  ,  )   ( 8)     b.   I mage   nor maliza ti on:  T he   i mage   is   r otate d  by  − ϕ   a bout  the  ha nd  c e ntr oid  ( C x ,   C y )   via  the  a f f ine  matr ix  R ,  a li gning  the  va ll e y  a xis   ho r izonta ll y:         =   g e tRo ta ti o nM a tr ix2 D ( ( , ) , − , 1 . 0 )             ( 9)     c.   R e gion  e xtr a c ti on:  A  s qua r e   R OI   is   c r oppe d,   c e nter e d  on  the  c e ntr oid   ( C x ,   C y )   o f   the  ha nd  mas k,   with   s ide  length:     L = 0 . 95 × m in ( W b b ox , H b b ox )               ( 10)     W b b o x   a nd   H b b o x   a r e   the   width   a nd  he ight ,   r e s pe c ti ve ly,   o f   the  bounding   box   ( a xis - a li gne d  r e c tangle )   a r ound   the  s e gmente d  ha nd.   T he   95%   f a c tor   wa s   s e t  e mpi r ica ll y  to  r e tain  pe r ipher a l  va s c ular   de tail  while  e xc ludi ng  ba c kgr ound  nois e   a nd  s e gmenta ti on  a r ti f a c ts ;  the  5%   mar gin  a bs or bs   r e s idual  c ontour   ir r e g ular it ies .   C ombi ne d  with   the   a da pti ve   de f e c t   f il ter ing   ( s e c ti on  3. 4 )   a nd   ge ometr ic   va ll e y   gr oup   s e lec ti on  ( s e c t ion  3 . 7) ,   thi s   tr a ini ng - f r e e ,   thr e e - s tep  pipeline  yields   c on s is t e nt,   or ienta ti on - nor malize d  R OI s   r obus t  to  pos e ,   s c a le,   a nd  plac e ment  va r iation.     3. 9.     Com p u t at io n al  c om p lexit y   L e t   W   ×   H   de note  the  input   im a ge   r e s olut ion,   N   the  number   of   e xtr a c ted  c ontour   point s ,   M   the   number   of   r a w  c onve xit y  de f e c ts   pa s s ing  the  de pth  f il ter ,   k   the  a ve r a ge   loca l  c ontour - s e gment  length  e xa mi ne d  pe r   c a ndidate   de f e c t  dur ing  ge ometr ic  va li da ti on,   a nd  | V |  the  number   o f   ge ometr ica ll y  v a li da ted  va ll e ys .   P r e pr oc e s s ing  ( Ga us s ian  s moot hing,   Ots u  thr e s holdi ng,   mo r phologi c a l   c los ing/ ope ning)   is   O ( W   ·   H ) ;   c ontour   e xtr a c ti on   is   O ( N ) ;   c onve x - hull   c omput a ti on  is   O ( N   log   N ) ;   c onve xit y - de f e c t  de tec ti on  is   O ( N ) ;  c hor d – c ontour   int e r s e c ti on  a nd  s hoe lac e - a r e a   va li da ti on  ( 6 )   is   O ( M   ·   k )   wi th   k   ≪   N ;   a nd   hier a r c hica l  va ll e y - gr oup  s e lec ti on  ( Algor it hm  2)   is   O (| V | 3 )   in  the  wo r s t  c a s e ,   with  | V |  a na tom ica ll y  bounde d  to  a   s mall  c ons tant   ( typi c a ll y  ≤   10) .   T he   ov e r all   c ompl e xit y  is   ther e f or e ,     (   ·     +         +     ·     +   | | 3 )                 ( 11)     domi na ted  in  pr a c ti c e   by   the  O( W · H)   pr e pr oc e s s ing  ter m,   c ons is tent  with  the  ne a r - r e a l - ti me  r u nti me  of   44   3 . 61      pe r   i mage   mea s ur e d  on  De ll   L a ti tude  5520  laptop  r unning   Ubuntu  24 . 04  L T S ,   e quipped   with  a n   I ntel®  C or e ™   i7 - 1185G7  pr oc e s s or   a nd  16   GB   of   R AM .       4.   E XP E RI M E NT AL   RE S U L T S   AN D  DI S CU S S I ON   T his   s e c ti on  pr e s e nts   a   c ompr e he ns ive  e va luation   of   R OI   e xtr a c ti on   qua li ty  us ing  f e a tu r e   dis tanc e   a na lys is   a s   a n  objec ti ve   pr oxy  f or   R OI   c ons is tenc y  a nd  dis c r im inabili ty .       4. 1.     E xp e r im e n t al   S e t u p   T he   pr opos e d  C G - C D G  R OI   method  wa s   e va l ua ted  on  a   publi c ly  a va il a ble  dor s a l  ha nd  ve in   da taba s e   [ 35]   c ompr is ing  1, 024   im a ge s   f r om   1 38  s ubjec ts   ( r ight   a nd   lef t   ha nds ) .   T he   da tas e t  pr e s e nts   s igni f ica nt  c ha ll e nge s ,   including   va r iations   in   il lu mi na ti on,   pos e ,   a nd   s kin  textur e .   E a c h   s ubjec t  c o ntr ibut e s   f our   im a ge s   of   the  lef t  ha nd  a nd  f our   i mage s   of   the  r ight   ha nd.   Due   to   the  inher e nt  a na tom i c a l  a nd  mor phologi c a l  dif f e r e nc e s   be twe e n  the  two  ha nds   of   the  s a me  indi vidual,   lef t  a nd  r igh t  ha nds   a r e   tr e a ted  a s   indepe nde nt  biom e tr ic  ins tanc e s .   Ac c or dingl y,   a ll   e xpe r im e nts   a r e   c onduc ted  in  a   s ubje c t - wi s e   mann e r ,   with   matc hing  a nd  dis tanc e   c omput a ti ons   pe r f or med  s e pa r a tely  f or   lef t - ha nd  a nd  r ight - ha nd  im a ge s .   W it h  f our   im a ge s   pe r   ha nd  pe r   s ubjec t,   138  s ubjec t s   a nd  2  ha nds   ( tr e a ted  a s   indepe nde nt  in s tanc e s )   yield  C ( 4, 2)   =   6   ge nuine  c ompar is ons   pe r   s ubjec t - ha nd,   i. e . ,   1 , 656   ge nuine  c ompar is ons   in  tot a l;   im pos tor   c ompar i s ons   a r e   dr a wn  be twe e n  dif f e r e nt   s ubjec ts   withi n  the  s a me  ha nd  s ide.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.