[发明专利]一种虹膜血管成像方法及装置

权利要求书

1.一种虹膜血管成像方法，其特征在于，包括：

步骤1、在虹膜的采样位置上采集P张截面图，将所述截面图转换为灰度图像，对P张所述灰度图像进行空间对齐，其中P为大于1的正整数；

步骤2、对每张所述灰度图像中相邻两条A扫描线进行相位补偿，并将P张B扫描方向的灰度图像的幅值取平均，作为采样位置的特征图像；

步骤3、采用主成分分析法提取所述特征图像中的血管图像，并计算所述特征图像中血管图像的对比度；

步骤4、计算所述血管图像中的血管密度，对所述血管图像进行投影成像；

所述步骤2包括：

步骤2.1、对所述灰度图像进行空间域到频率域的变换，变换公式如下：

其中，f(x,y)为任一所述灰度图像的空间域函数，任一所述灰度图像的尺寸为M×N，M为A扫描线的像素点总数，N为B扫描方向的总线数，x为所述灰度图像的横坐标，y为所述灰度图像的纵坐标，f(x,y)的表达式为：

F(u,v)为所述灰度图像的频率域函数，u为所述灰度图像的波矢，v为所述灰度图像的频率；

步骤2.2、计算相邻两张灰度图像的互相关函数：

其中，f(x,y)和g(x-x₀,y-y₀)表示相邻两张灰度图像的空间域函数，g^*(x-x₀,y-y₀)表示g(x-x₀,y-y₀)的复共轭函数，r_fg(x₀,y₀)表示相邻两张灰度图像的互相关值；

步骤2.3、获取所述互相关函数的峰值，所述峰值为所述互相关函数的最大幅值；

步骤2.4、获取所述峰值的坐标位置，计算出峰值下相邻两张灰度图像的相对位移值Δx＝x-x₀,Δy＝y-y₀，以所述相对位移值调整其中一张灰度图像的位置坐标，使得所述相邻两张灰度图像对齐；

步骤2.5、依次选取下一张相邻的灰度图像，迭代执行步骤2.2到步骤2.4，直至对P张所述灰度图像全部对齐。

2.根据权利要求1所述的虹膜血管成像方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3.1、沿C扫描方向依次读取P张所述特征图像的灰度值，得到数组X＝[x(1),x(2),x(3)…x(N×P)]，根据以下公式计算X的协方差矩阵：

步骤3.2、根据协方差矩阵求出所述特征图像的特征值和特征向量，根据以下公式计算所述特征图像在去除杂波分量后的多普勒信号：

其中Y是去除杂波分量后的多普勒信号，所述多普勒信号即为血管图像的灰度值；

步骤3.3、获取所述多普勒信号的光强值所述光强值为所述特征图像中所有像素值的平均值，根据以下公式计算出所述特征图像中血管图像的对比度：

其中，I_i,j是尺寸为M×N的特征图像中坐标为(i,j)的元素，i∈[0,N-1]，j∈[0,M-1]。

3.根据权利要求1所述的虹膜血管成像方法，其特征在于，所述步骤4中所述血管图像中的血管密度的计算方式为：

步骤4.1、将所述血管图像中大于设定阈值的像素点作为噪声进行消除，然后对所述消除噪声后的血管图像进行归一化操作，生成二值化图像；

步骤4.2、统计所述二值化图像中数值为1的像素点总数S1、数值为0的像素点总数S0，通过以下公式计算血管密度ρ：

4.一种虹膜血管成像装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的模块中：

灰度图像生成模块，用于在虹膜的采样位置上采集P张截面图，将所述截面图转换为灰度图像，对P张所述灰度图像进行空间对齐，其中P为大于1的正整数；

特征图像生成模块，用于对每张所述灰度图像中相邻两条A扫描线进行相位补偿，并将P张B扫描方向的灰度图像的幅值取平均，作为采样位置的特征图像；

血管图像生成模块，用于采用主成分分析法提取所述特征图像中的血管图像，并计算所述特征图像中血管图像的对比度；

血管图像投影成像模块，用于计算所述血管图像中的血管密度，对所述血管图像进行投影成像；

所述特征图像生成模块具体用于：

步骤2.1、对所述灰度图像进行空间域到频率域的变换，变换公式如下：

其中，f(x,y)为任一所述灰度图像的空间域函数，任一所述灰度图像的尺寸为M×N，M为A扫描线的像素点总数，N为B扫描方向的总线数，x为所述灰度图像的横坐标，y为所述灰度图像的纵坐标，f(x,y)的表达式为：

F(u,v)为所述灰度图像的频率域函数，u为所述灰度图像的波矢，v为所述灰度图像的频率；

步骤2.2、计算相邻两张灰度图像的互相关函数：

其中，f(x,y)和g(x-x₀,y-y₀)表示相邻两张灰度图像的空间域函数，g^*(x-x₀,y-y₀)表示g(x-x₀,y-y₀)的复共轭函数，r_fg(x₀,y₀)表示相邻两张灰度图像的互相关值；

步骤2.3、获取所述互相关函数的峰值，所述峰值为所述互相关函数的最大幅值；

步骤2.4、获取所述峰值的坐标位置，计算出峰值下相邻两张灰度图像的相对位移值Δx＝x-x₀,Δy＝y-y₀，以所述相对位移值调整其中一张灰度图像的位置坐标，使得所述相邻两张灰度图像对齐；

步骤2.5、依次选取下一张相邻的灰度图像，迭代执行步骤2.2到步骤2.4，直至对P张所述灰度图像全部对齐。