[发明专利]一种基于图像处理的手指静脉图像增强方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的手指静脉图像增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取原始采集手指静脉感兴趣区域图片；

2)利用均值滤波和中值滤波滤除图像噪声，得到去除噪声后的图像；

3)利用同态滤波增强去除噪声后的图像的对比度，得到对比度增强后的图像；其中，使用同态滤波增强图像的对比度，增强图像细节信息，即增强静脉纹路与非静脉纹路的区分度，包括以下步骤：

3.1)计算模糊图像

I(i,j)＝L(i,j)R(i,j)

其中，I(i,j)代表采集到的带有乘性环境光照影响的图像，L(i,j)代表背景环境光照分量，R(i,j)代表物体本身图像信息，i代表横坐标，j代表纵坐标；为了估计背景光照分量，使用高斯模糊后的图像作为L(i,j)；

使用的高斯滤波核为

其中，i为滤波核的横坐标，j为滤波核的纵坐标，k为滤波核大小因子，滤波核模板大小为(2k+1)×(2k+1)；σ²代表高斯滤波核的方差；e为自然底数；

3.2)计算R(i,j)

通过对数运算将乘除运算转换为加减运算

log(I(i,j))＝log(L(i,j))+log(R(i,j))

log(R(i,j))＝log(I(i,j))-log(L(i,j))

得到物体本身图像信息的估计值；

3.3)量化R(i,j)

将log(R(i,j))量化到0到255，作为最终的输出图像，公式如下：

其中，R_retinex(i,j)代表对比度增强后的图像；

4)利用方向纹理滤波增强对比度增强后的图像的纹理细节，得到纹理增强后的图像，包括以下步骤：

4.1)使用八个不同方向的谷型滤波器与对比度增强后的图像进行图像卷积操作，提取手指静脉不同方向上的纹路信息，得到八个滤波结果，其中滤波器公式如下：

卷积公式如下：

卷积核大小为(k,k)，×代表乘法运算，*代表卷积运算；I(i,j)代表采集到的带有乘性环境光照影响的图像，i代表横坐标，j代表纵坐标；

4.2)将八个滤波结果取每个像素位置的最大值组成最后的纹理增强结果，公式如下：

其中，f_k代表不同方向的滤波器；

5)利用伽马校正拉伸图像的灰度分布，增强滤波后的图像纹理区分度，以进一步增强滤波后的纹理像素值，完成手指静脉图像增强。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的手指静脉图像增强方法，其特征在于：在步骤1)中，为了不引入冗余信息，使用的原始采集手指静脉感兴趣区域图片为不含有手指边缘的手指静脉感兴趣区域图片，确保不引入边缘信息的干扰。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的手指静脉图像增强方法，其特征在于：在步骤2)中，对原始采集手指静脉感兴趣区域图片使用均值滤波和中值滤波进行椒盐噪声、指纹脏污和高斯噪声的滤除，具体如下：

通过非线性滤波器、中值滤波器对图像进行滤波，去除原始采集手指静脉感兴趣区域图片上的椒盐噪声；

通过线性滤波器、均值滤波器对图像进行滤波，去除原始采集手指静脉感兴趣区域图片上的指纹脏污区域及高斯噪声。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的手指静脉图像增强方法，其特征在于：在步骤5)中，由于滤波后的纹理图像整体像素值偏低，所以需要通过指数函数调整图像的灰度分布，公式如下：

I_gamma(i,j)＝I(i,j)^gamma

其中，gamma为指数函数的指数项，I(i,j)代表采集到的带有乘性环境光照影响的图像，I_gamma(i,j)代表伽马校正处理后的图像信息，i代表横坐标，j代表纵坐标。