[发明专利]一种基于双目摄像头获取三维指静脉图像的方法

说明书

一种基于双目摄像头获取三维指静脉图像的方法，包括：步骤一，采集双目视觉下的指静脉图像，利用双目摄像头获取不同测试者的同一根手指的两幅指静脉图像；步骤二，预处理指静脉图像，对指静脉图像的预处理主要包括图像灰度化、图像双边滤波、图像增强、图像二值化以及图像指静脉纹路的细化；步骤三，对二维指静脉图像进行三维重构，包括：(1)使用张氏标定法，获取双目摄像机的内外参数；(2)利用旋转矩阵进行极线校正；(3)通过立体匹配获取视差图；(4)对指静脉图像进行三维重构。本发明减少了计算量，可快速、便捷得到精准、细致的视差图，能较好地用于指静脉识别。

技术领域

本发明涉及一种基于双目摄像头获取三维指静脉图像的方法。

技术背景

目前市场上主要利用二维单目指静脉图像进行指静脉识别，这无形中对识别系统提出了较高要求，而且识别准确性难以保证，系统识别的拒真率、认假率往往也不够理想。此外，二维单目指静脉图像包含的信息往往没有三维指静脉图像的丰富，也不能给指静脉研究者提供具有真实感的视觉效果，不利于研究者对静脉血管三维形态的观察和理解。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于双目摄像头获取三维指静脉图像的方法。

本发明首先对双目视觉下的两幅指静脉图像进行采集，然后对指静脉图像进行图像灰度化、图像双边滤波、图像增强、图像二值化以及图像指静脉纹路的细化、细化后毛刺修剪等预处理，接着对预处理后的二维指静脉图像进行三维重构，即先使用张氏标定法获取双目摄像机的内外参数，接着利用旋转矩阵进行左右摄像机坐标系的极线校准，使得两幅指静脉图像平面实现完全共面行对准，再接着通过基于全局匹配的SGBM立体匹配算法获取指静脉图像对应点之间的视差图，最后利用三角测量原理获取指静脉血管的空间点云数据，并使用Origin 9.1处理点云数据，得到指静脉三维重构图。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于双目摄像头获取三维指静脉图像的方法，包括如下步骤：

步骤一，采集双目视觉下的指静脉图像；

利用双目摄像头获取不同测试者的同一根手指的两幅指静脉图像；

步骤二，预处理指静脉图像；

本发明对指静脉图像的预处理主要包括图像灰度化、图像双边滤波、图像增强、图像二值化以及图像指静脉纹路的细化；

(一)图像的灰度化；

利用加权平均值法对指静脉彩色图像进行灰度化处理；由于人眼对RGB三颜色的感应强弱各不相同，所以本发明对图像任一像素点(i,j)的RGB三颜色进行加权平均处理，即有：

Gray(i,j)＝0.3R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j) (1)

(二)图像的双边滤波处理；

为了在达到平滑图像的效果之余还能够较好地保护指静脉图像的纹路细节信息，本发明采用双边滤波对相邻像素集内像素进行加权平均来计算某一个像素点的新灰度值，从而降低非结构相似像素对目标像素的影响，即有：

其中，

式中，是双边滤波后的目标像素值；是任意像素q的权重；p是目标像素的位置；q是任意像素的位置；I_p和I_q分别表示p和q的像素值；σ_s和σ_r分别表示滤波半径和滤波模糊度；S是(2σ_s+1)²的相邻像素集大小；是空间距离函数；是像素值距离函数，均使用高斯递减函数来定义，即：