由于手指靜脈位于皮下,手指中的生物組織、手指解剖結(jié)構(gòu)、皮膚結(jié)構(gòu)成像特性等固有原因都給手指靜脈成像造成不利影響。針對手指靜脈圖像中普遍存在的局部血管殘缺問題,首次提出一種指靜脈紅外圖像血管網(wǎng)絡(luò)修復方法。首先,利用多尺度Gabor濾波對手指靜脈圖像進行增強,減少圖像整體退化性模糊;然后,對指靜脈圖像進行二值化并提取血管骨架網(wǎng),以便對血管網(wǎng)絡(luò)缺損位置進行判斷;再將提取的血管骨架端點、二分叉點作為血管骨架網(wǎng)絡(luò)修復的源點,根據(jù)最小路徑原則實現(xiàn)手指靜脈圖像血管骨架網(wǎng)絡(luò)修復;最后,將Gabor增強方向圖作為約束條件,復原血管網(wǎng)絡(luò)的管徑信息得到修復后的手指靜脈二值化圖像。實驗結(jié)果表明:該方法可以實現(xiàn)手指靜脈圖像局部血管網(wǎng)絡(luò)殘缺修復,得到更加完整、穩(wěn)定的血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),利用修復后的圖像可以進一步提高手指靜脈識別精度。 

【文章來源】：紅外與激光工程. 2019,48(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

手指靜脈紅外圖像采集原理圖

紅外與激光工程第4期www.irla.cn第48卷0426003-3具有亮度大、發(fā)散小的優(yōu)點。已有實驗表明手指靜脈在照射850nm的近紅外光時成像效果最佳。為避免可見光對攝像頭成像造成干擾，鏡頭前加裝850nm帶通濾光片。開發(fā)的手指靜脈成像裝置實物如圖2所示。采用功率5W的紅外激光頭作為成像光源。圖2手指靜脈紅外圖像系統(tǒng)Fig.2Finger-veinIRimagingsystem圖3給出了系統(tǒng)采集的3個人(記作M1、M2、M3)的6幅手指靜脈圖像，其中編號001、004為M1的手指靜脈圖，編號022、026為M2的手指靜脈圖，編號210、218為M3的手指靜脈圖。由此可以看出，實際獲取的手指靜脈紅外圖像的質(zhì)量較低，呈現(xiàn)出整體退化模糊的特點。利用筆者所在課題組提出的指靜脈圖像多尺度Gabor增強方法[8]對圖3增強后圖3手指靜脈采集圖片實例Fig.3Examplesofthefinger-veinimages的結(jié)果如圖4所示，可以看出圖像整體退化性模糊問題得到較好解決。但是手指靜脈圖像的支血管信息不穩(wěn)定，并且存在不同程度的血管網(wǎng)絡(luò)殘缺和斷裂。而從手指靜脈識別本身的問題來看，決定手指靜脈特征唯一性的恰好就在于血管的復雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，如果能修復殘缺的血管信息，獲得一個穩(wěn)定并且完整的手指靜脈血管網(wǎng)絡(luò)，對于后續(xù)的手指靜脈匹配識別工作有重要的意義。圖4圖3經(jīng)過Gabor增強后的結(jié)果Fig.4GaborenhancementresultinFig.32手指靜脈圖像血管網(wǎng)絡(luò)修復算法設(shè)計流程文中提出的手指靜脈血管網(wǎng)絡(luò)修復流程如圖5所示，具體算法步驟如下。Step1：圖像預(yù)處理及增強。為了更加有效得提取指靜脈血管網(wǎng)絡(luò)，首先對原始圖像進行背景消除、直方圖均衡、中值濾波、歸一化的預(yù)處理，然后利用前述指靜脈Gabor增強方法進行3尺度8方向的圖像增強，同時得到指靜脈圖像的Gabor增強方向圖[13]，如圖6所示，同

紅外與激光工程第4期www.irla.cn第48卷0426003-3具有亮度大、發(fā)散小的優(yōu)點。已有實驗表明手指靜脈在照射850nm的近紅外光時成像效果最佳。為避免可見光對攝像頭成像造成干擾，鏡頭前加裝850nm帶通濾光片。開發(fā)的手指靜脈成像裝置實物如圖2所示。采用功率5W的紅外激光頭作為成像光源。圖2手指靜脈紅外圖像系統(tǒng)Fig.2Finger-veinIRimagingsystem圖3給出了系統(tǒng)采集的3個人(記作M1、M2、M3)的6幅手指靜脈圖像，其中編號001、004為M1的手指靜脈圖，編號022、026為M2的手指靜脈圖，編號210、218為M3的手指靜脈圖。由此可以看出，實際獲取的手指靜脈紅外圖像的質(zhì)量較低，呈現(xiàn)出整體退化模糊的特點。利用筆者所在課題組提出的指靜脈圖像多尺度Gabor增強方法[8]對圖3增強后圖3手指靜脈采集圖片實例Fig.3Examplesofthefinger-veinimages的結(jié)果如圖4所示，可以看出圖像整體退化性模糊問題得到較好解決。但是手指靜脈圖像的支血管信息不穩(wěn)定，并且存在不同程度的血管網(wǎng)絡(luò)殘缺和斷裂。而從手指靜脈識別本身的問題來看，決定手指靜脈特征唯一性的恰好就在于血管的復雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，如果能修復殘缺的血管信息，獲得一個穩(wěn)定并且完整的手指靜脈血管網(wǎng)絡(luò)，對于后續(xù)的手指靜脈匹配識別工作有重要的意義。圖4圖3經(jīng)過Gabor增強后的結(jié)果Fig.4GaborenhancementresultinFig.32手指靜脈圖像血管網(wǎng)絡(luò)修復算法設(shè)計流程文中提出的手指靜脈血管網(wǎng)絡(luò)修復流程如圖5所示，具體算法步驟如下。Step1：圖像預(yù)處理及增強。為了更加有效得提取指靜脈血管網(wǎng)絡(luò)，首先對原始圖像進行背景消除、直方圖均衡、中值濾波、歸一化的預(yù)處理，然后利用前述指靜脈Gabor增強方法進行3尺度8方向的圖像增強，同時得到指靜脈圖像的Gabor增強方向圖[13]，如圖6所示，同

【參考文獻】：
期刊論文
[1]指靜脈紅外圖像特征不變性編碼新方法[J]. 賈桂敏,李樹一,楊金鋒,夏冬.  紅外與激光工程. 2018(09)



本文編號：3287603