手背静脉图像采集与局域波处理方法研究

摘要

生物特征识别应用较多的是人脸、指纹的识别。但人脸识别系统比较昂贵，手指的表皮破损、干湿度等影响指纹识别的应用范围。采用手背皮表下的静脉特征作为识别依据的手背静脉识别，可以完全克服以上诸多缺陷，并且能有效防止识别特征的伪造。手背静脉识别的关键步骤之一就是要准确的提取出手背静脉血管，但手背静脉血管成像是散射光成像，和普通的成像不同，静脉血管图像模糊，且没有清晰的血管结构。本文在总结归纳现有的手背静脉血管的提取方法的基础上，给出一种准确度、清晰度更高的手背静脉血管提取方法。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)根据手背静脉血管图像的特殊性以及采集要求，设计亮度灵活可调的近红外LED照明光源，尽可能的提高手背静脉图像的采集质量。
　　(2)针对采集过程中不同时刻手背放置的高低、倾斜角度会有所不同，获取图像的灰度也有可能不同的问题，对采集得到的图像进行预处理，解决采集过程中手背的位置、角度不统一的问题。预处理包括图像有效区域提取及归一化，归一化又包括尺寸归一化和灰度归一化。然后对归一化之后的有效区域通过不同的方法进行增强处理。
　　(3)对现有的手背静脉提取方法进行归纳和总结:基于边缘检测的手背静脉提取方法;基于模板的阈值分割的手背静脉提取方法;基于小波分析的手背静脉提取方法。并对现有手背静脉血管提取方法进行测试。由于利用局域波分解得到的残余图像能够代表原始图像的基本结构，为了提高手背静脉血管的提取准确度，本文给出了利用这一特性并结合傅里叶变换提取静脉血管结构的方法。与传统的手背静脉血管提取方法对比，该方法提取的血管结构准确度较高。
　　(4)针对由局域波分解结合傅里叶变换方法提取的手背静脉血管存在的信息冗余问题进行改进和完善，从而准确剔除非需成分的干扰，使静脉信息得到较好的凸显。
　　利用局域波分解结合傅里叶变换的方法提取手背静脉血管，能够克服传统血管提取算法的缺点，从而准确的剔除血管边缘中存在的非需特征信息，突出静脉的主体轮廓，增强需要识别的结构信息，在细节特征的显示上相对更为清晰。

目录

摘要

1 绪论

1．1 目的和意义

1．2 生物识别技术概述

1．2．1 手背静脉识别理论

1．2．2 手背静脉识别的发展

1．3 局域波分解概述

1．3．1 局域波分解的应用领域

1．3．2 局域波分解发展现状

1．4 本文内容安排

2 手背静脉图像采集

2．1 手背静脉图像的采集原理

2．2 近红外LED照明光源的设计

2．2．1 近红外光源LED排布

2．2．2 照明光源的设计

2．3 图像采集装置及相关器件

2．3．1 光源的选择

2．3．2 CCD的选择

2．3．3 滤光片的选择

2．4 手背静脉图像的采集过程

2．5 本章小结

3 手背静脉图像预处理

3．1 图像归一化

3．1．1 有效区域提取

3．1．2 尺寸归一化

3．1．3 灰度归一化

3．2 手背静脉图像的增强

3．2．1 基于直方图均衡化的静脉图像增强

3．2．2 基于线性对比度拉伸的静脉图像增强

3．2．3 基于小波变换的静脉图像增强

3．4 本章小结

4 手背静脉血管提取

4．1 基于边缘检测的手背静脉血管提取

4．1．1 微分法

4．1．2 Canny算子法

4．2 基于阈值分割的手背静脉提取

4．3 基于小波变换的手背静脉提取

4．4 基于二维局域波分解的手背静脉提取

4．4．1 局域波分解基本思想

4．4．2 二维局域波分解步骤

4．4．3 基于二维局域波分解的手背静脉提取

4．5 本章小结

5 局域波分解法提取手背静脉的改进及完善

5．1 区域生长原理

5．2 区域生长类型

5．3 区域生长准则

5．4 手背外形轮廓提取

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文工作总结

6．2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

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