[發明專利]一種基于圖像處理的手指靜脈圖像增強方法

有效

• 申請號: 202010114878.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111368661B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 田聯房;鄺東海;杜啟亮;黎春翔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;華南理工大學珠海現代產業創新研究院
• 主分類號: G06V40/14
• 分類號: G06V40/14;G06V10/25;G06V10/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種基于圖像處理的手指靜脈圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取原始采集手指靜脈感興趣區域圖片；

2)利用均值濾波和中值濾波濾除圖像噪聲，得到去除噪聲后的圖像；

3)利用同態濾波增強去除噪聲后的圖像的對比度，得到對比度增強后的圖像；其中，使用同態濾波增強圖像的對比度，增強圖像細節信息，即增強靜脈紋路與非靜脈紋路的區分度，包括以下步驟：

3.1)計算模糊圖像

I(i,j)＝L(i,j)R(i,j)

其中，I(i,j)代表采集到的帶有乘性環境光照影響的圖像，L(i,j)代表背景環境光照分量，R(i,j)代表物體本身圖像信息，i代表橫坐標，j代表縱坐標；為了估計背景光照分量，使用高斯模糊后的圖像作為L(i,j)；

使用的高斯濾波核為

其中，i為濾波核的橫坐標，j為濾波核的縱坐標，k為濾波核大小因子，濾波核模板大小為(2k+1)×(2k+1)；σ²代表高斯濾波核的方差；e為自然底數；

3.2)計算R(i,j)

通過對數運算將乘除運算轉換為加減運算

log(I(i,j))＝log(L(i,j))+log(R(i,j))

log(R(i,j))＝log(I(i,j))-log(L(i,j))

得到物體本身圖像信息的估計值；

3.3)量化R(i,j)

將log(R(i,j))量化到0到255，作為最終的輸出圖像，公式如下：

其中，R_retinex(i,j)代表對比度增強后的圖像；

4)利用方向紋理濾波增強對比度增強后的圖像的紋理細節，得到紋理增強后的圖像，包括以下步驟：

4.1)使用八個不同方向的谷型濾波器與對比度增強后的圖像進行圖像卷積操作，提取手指靜脈不同方向上的紋路信息，得到八個濾波結果，其中濾波器公式如下：

卷積公式如下：

卷積核大小為(k,k)，×代表乘法運算，*代表卷積運算；I(i,j)代表采集到的帶有乘性環境光照影響的圖像，i代表橫坐標，j代表縱坐標；

4.2)將八個濾波結果取每個像素位置的最大值組成最后的紋理增強結果，公式如下：

其中，f_k代表不同方向的濾波器；

5)利用伽馬校正拉伸圖像的灰度分布，增強濾波后的圖像紋理區分度，以進一步增強濾波后的紋理像素值，完成手指靜脈圖像增強。

2.根據權利要求1所述的一種基于圖像處理的手指靜脈圖像增強方法，其特征在于：在步驟1)中，為了不引入冗余信息，使用的原始采集手指靜脈感興趣區域圖片為不含有手指邊緣的手指靜脈感興趣區域圖片，確保不引入邊緣信息的干擾。

3.根據權利要求1所述的一種基于圖像處理的手指靜脈圖像增強方法，其特征在于：在步驟2)中，對原始采集手指靜脈感興趣區域圖片使用均值濾波和中值濾波進行椒鹽噪聲、指紋臟污和高斯噪聲的濾除，具體如下：

通過非線性濾波器、中值濾波器對圖像進行濾波，去除原始采集手指靜脈感興趣區域圖片上的椒鹽噪聲；

通過線性濾波器、均值濾波器對圖像進行濾波，去除原始采集手指靜脈感興趣區域圖片上的指紋臟污區域及高斯噪聲。

4.根據權利要求1所述的一種基于圖像處理的手指靜脈圖像增強方法，其特征在于：在步驟5)中，由于濾波后的紋理圖像整體像素值偏低，所以需要通過指數函數調整圖像的灰度分布，公式如下：

I_gamma(i,j)＝I(i,j)^gamma

其中，gamma為指數函數的指數項，I(i,j)代表采集到的帶有乘性環境光照影響的圖像，I_gamma(i,j)代表伽馬校正處理后的圖像信息，i代表橫坐標，j代表縱坐標。