[發明專利]基于最大鄰域內差矢量圖的靜脈紋路提取方法

無效

• 申請號: 201010108898.6
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN101751564A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 康文雄;鄧飛其
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東;梁瑩

技術領域

本發明涉及一種靜脈紋路提取方法，特別涉及一種基于最大鄰域內差矢 量圖的靜脈紋路提取方法。

背景技術

人體特征識別是一種利用人體生理特征和行為模式來進行身份識別和認 證的技術，其中，靜脈識別技術作為一種新興的生物特征識別技術，因其具 有非接觸性，高度抗干擾性和防偽性等特點以及活體檢測能力，近些年來得 到了越來越多的研究人員的關注，成為人體特征識別中的一個研究熱點。靜 脈模式獲取的技術基礎是近紅外光譜學(NIRS)和近紅外成像，當 720nm-950nm近紅外光線照射人體的某一部位，它會穿透皮膚表面，其中 進入血管則會被血液中的除氧血紅素吸收，而進入其他組織中的近紅外光線 會被反射或是散射開了，因而血管部分的成像會比其他部位暗淡，進而形成 近紅外靜脈圖像。但是由于皮下脂肪，骨骼以及光照的影響，通過這種采集 方式得到的靜脈圖像存在明暗不一，紋路粗細不均勻，部分紋路比較模糊等 影響后續處理效果的情況。

針對靜脈圖像的這些特點，各國研究人員提出了一些靜脈紋路提取算法， 通常分為兩類：一類是利用或是改進傳統方法對靜脈圖像進行分割而獲得靜 脈紋路，如利用自適應閾值法，組合Hessian濾波器，匹配濾波器，數學形 態學方法，多尺度幾何分析等方法進行分割。其中，自適應閾值法能夠從光 照不均的圖像中提取出靜脈紋路，但在提取出來的靜脈紋路中會包含一些不 規則的陰影和噪音。匹配濾波器和數學形態學方法只是對靜脈紋路粗細均勻 的圖像具有較好的效果，而且提取的靜脈紋路中仍然存在較多噪音。另一類 是完全根據靜脈紋路的特征針對性的提出了一些新的靜脈紋路提取方法，如 利用重復線跟蹤法來提取靜脈紋路，該方法隨機的從不同位置開始進行探測， 探測到局部的黑線后沿著黑線逐坐標跟蹤，多次重復探測并將所有跟蹤過的 黑線軌跡疊加從而實現靜脈紋路的分割，因此該方法能夠從不太清晰的圖像 有效的提取出靜脈紋路，但是對于其中較細或是較短的靜脈紋路，則因為其 上的重復探測次數不足，而使得這部分靜脈紋路不能夠有效提取，容易丟失； 又例如一種基于局部極大曲率的分割方法，該方法分別在四個不同方向上， 將橫斷面局部極大曲率值對應的中心點加權疊加，并連接其余中心點得到最 終的靜脈紋路。以上這些算法分別具有各自的特點，但大部分算法提取出來 的靜脈紋路較粗，且難以分割出較細的靜脈紋路，與真實的靜脈紋路有一定 的距離，不利于靜脈特征的提取，因此，會對后續的處理產生一定的影響。 有的學者針對靜脈圖像提出了基于分水嶺算法的骨架提取方法，該算法首先 通過將分水嶺算法直接應用于靜脈灰度圖像，獲得包含許多多余脊線和噪聲 的靜脈紋路，然后通過形態學處理抑制噪聲以及刪除多余紋路，但是該方法 還存在著一些問題：不能夠提取出含有漂浮端點的靜脈紋路，且會將距離較 近的兩條靜脈紋路誤識為一條靜脈紋路。還有學者提出了一種基于最大鄰域 內差(Maximal?intra-neighbor?difference，MIND)的靜脈圖像分割算法，其核 心是充分利用靜脈圖像的鄰域信息和新設計的距離函數計算出原圖的MIND 圖像，并與經過直方圖修正后的原圖加權相加得到了增強圖像，之后，通過 計算出增強圖像的均值圖像并與增強圖像進行加權比較得到最終的分割結 果，此外，該方法可以根據MIND圖像的直方圖自適應調整算法中的分割參 數提高分割效果，但該方法得到的靜脈紋路中仍然存在一些噪聲。針對這些 問題，有學者提出了一種基于方向場分布率的靜脈圖像分割算法，該算法充 分利用原靜脈圖像特征和方向場圖像的空間屬性，并以方向場分布率作為區 分靜脈和背景的分割準則，對于粗細不均的紋路都可以取得較好的效果，但 相近紋路間仍然存在較多的噪聲，且由于噪聲相對集中而可能會造成少量偽 紋路。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于最大鄰域內差矢量圖的靜脈紋路提取方 法，該方法無須對圖像進行預處理，通過將原圖轉換為VGMIND，充分利用 VGMIND中每個像素點鄰域的矢量信息，消除了紋路粗細不均以及紋路邊界模 糊給分割帶來的干擾，提取出的靜脈紋路清晰均勻且噪聲點少，便于后續的 特征提取。

為達上述目的，本發明采用如下的技術方案：一種基于最大鄰域內差 矢量圖的靜脈紋路提取方法，其特征是，包括下述步驟：

第一步，計算出原靜脈圖像中所有像素的最大鄰域內差及其方向，得到 原靜脈圖像的最大鄰域內差矢量圖；該矢量圖反映像素與其鄰域的相互關系， 從此圖像可以粗略的抽取出靜脈紋路，但存在較多噪聲。