手指静脉红外图像血管网络修复新方法

发布时间：2021-07-16 19:18

　　由于手指静脉位于皮下,手指中的生物组织、手指解剖结构、皮肤结构成像特性等固有原因都给手指静脉成像造成不利影响。针对手指静脉图像中普遍存在的局部血管残缺问题,首次提出一种指静脉红外图像血管网络修复方法。首先,利用多尺度Gabor滤波对手指静脉图像进行增强,减少图像整体退化性模糊;然后,对指静脉图像进行二值化并提取血管骨架网,以便对血管网络缺损位置进行判断;再将提取的血管骨架端点、二分叉点作为血管骨架网络修复的源点,根据最小路径原则实现手指静脉图像血管骨架网络修复;最后,将Gabor增强方向图作为约束条件,复原血管网络的管径信息得到修复后的手指静脉二值化图像。实验结果表明:该方法可以实现手指静脉图像局部血管网络残缺修复,得到更加完整、稳定的血管网络结构,利用修复后的图像可以进一步提高手指静脉识别精度。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2019,48(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

手指静脉红外图像采集原理图

红外与激光工程第4期www.irla.cn第48卷0426003-3具有亮度大、发散小的优点。已有实验表明手指静脉在照射850nm的近红外光时成像效果最佳。为避免可见光对摄像头成像造成干扰，镜头前加装850nm带通滤光片。开发的手指静脉成像装置实物如图2所示。采用功率5W的红外激光头作为成像光源。图2手指静脉红外图像系统Fig.2Finger-veinIRimagingsystem图3给出了系统采集的3个人(记作M1、M2、M3)的6幅手指静脉图像，其中编号001、004为M1的手指静脉图，编号022、026为M2的手指静脉图，编号210、218为M3的手指静脉图。由此可以看出，实际获取的手指静脉红外图像的质量较低，呈现出整体退化模糊的特点。利用笔者所在课题组提出的指静脉图像多尺度Gabor增强方法[8]对图3增强后图3手指静脉采集图片实例Fig.3Examplesofthefinger-veinimages的结果如图4所示，可以看出图像整体退化性模糊问题得到较好解决。但是手指静脉图像的支血管信息不稳定，并且存在不同程度的血管网络残缺和断裂。而从手指静脉识别本身的问题来看，决定手指静脉特征唯一性的恰好就在于血管的复杂网络结构。因此，如果能修复残缺的血管信息，获得一个稳定并且完整的手指静脉血管网络，对于后续的手指静脉匹配识别工作有重要的意义。图4图3经过Gabor增强后的结果Fig.4GaborenhancementresultinFig.32手指静脉图像血管网络修复算法设计流程文中提出的手指静脉血管网络修复流程如图5所示，具体算法步骤如下。Step1：图像预处理及增强。为了更加有效得提取指静脉血管网络，首先对原始图像进行背景消除、直方图均衡、中值滤波、归一化的预处理，然后利用前述指静脉Gabor增强方法进行3尺度8方向的图像增强，同时得到指静脉图像的Gabor增强方向图[13]，如图6所示，同

红外与激光工程第4期www.irla.cn第48卷0426003-3具有亮度大、发散小的优点。已有实验表明手指静脉在照射850nm的近红外光时成像效果最佳。为避免可见光对摄像头成像造成干扰，镜头前加装850nm带通滤光片。开发的手指静脉成像装置实物如图2所示。采用功率5W的红外激光头作为成像光源。图2手指静脉红外图像系统Fig.2Finger-veinIRimagingsystem图3给出了系统采集的3个人(记作M1、M2、M3)的6幅手指静脉图像，其中编号001、004为M1的手指静脉图，编号022、026为M2的手指静脉图，编号210、218为M3的手指静脉图。由此可以看出，实际获取的手指静脉红外图像的质量较低，呈现出整体退化模糊的特点。利用笔者所在课题组提出的指静脉图像多尺度Gabor增强方法[8]对图3增强后图3手指静脉采集图片实例Fig.3Examplesofthefinger-veinimages的结果如图4所示，可以看出图像整体退化性模糊问题得到较好解决。但是手指静脉图像的支血管信息不稳定，并且存在不同程度的血管网络残缺和断裂。而从手指静脉识别本身的问题来看，决定手指静脉特征唯一性的恰好就在于血管的复杂网络结构。因此，如果能修复残缺的血管信息，获得一个稳定并且完整的手指静脉血管网络，对于后续的手指静脉匹配识别工作有重要的意义。图4图3经过Gabor增强后的结果Fig.4GaborenhancementresultinFig.32手指静脉图像血管网络修复算法设计流程文中提出的手指静脉血管网络修复流程如图5所示，具体算法步骤如下。Step1：图像预处理及增强。为了更加有效得提取指静脉血管网络，首先对原始图像进行背景消除、直方图均衡、中值滤波、归一化的预处理，然后利用前述指静脉Gabor增强方法进行3尺度8方向的图像增强，同时得到指静脉图像的Gabor增强方向图[13]，如图6所示，同

【参考文献】：
期刊论文
[1]指静脉红外图像特征不变性编码新方法[J]. 贾桂敏,李树一,杨金锋,夏冬.  红外与激光工程. 2018(09)



本文编号：3287603