手背静脉识别的图像处理算法
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景。
手 背静 脉 图像 由红外摄 像 头拍摄 所 得 。 由于 不 同的时 间 、 点 、 地 光照 强度 ， 以及 不 同人 的手背 大小 、
厚 薄 、 集角 度等 影响 ， 采 所采 集 的 图像 会 有很 大 的差异 ， 些 差异 增加 了后 续 的静 脉 图像 特征 提 取 和特 这
１ １ 灰 度 归 一 化 ．
采 集 的原始 图像 由于 受到 光照 强度 、 手掌 厚 薄等 因素 的影 响 ， 灰 度 分 布上 存 在 很 大 的差 异 ， 且 在 并 手 背部 分与 背景 的灰 度相 近 ， 利 于后续 背景 去 除 的操作 。算法 首先 对 采 集 的原 始 图像 进行 灰 度 归一 不
第 ３ ３卷 第 ５期
２１ ０ ０年 １ 月 ０
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｌｉｏ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｆＵｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｎ ｎ ｙ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ５ １３ ．
理， 最终得 到包 含有 效信 息 的手 背静脉 骨架 。
ｌ 静 脉 图像 的有 效 区域 提 取
采集 到 的图像包 括 背景 和手 背部分 。手背 静脉 识别 系 统 是 以手 背 静脉 血 管 脉 络作 为 识别 依 据 ， 进
而识 别身 份 的 ， 有用 的信 息 主要集 中在 手背 中间部分 ， 之 为有效 区域 。有效 区域具 有包 含尽 量多 的手 称
强 和 平 滑 处 理 ， 用 动 态 阈值 分 割 算 法 对 图像 进 行 分 割 ， 分 割 结 果 进 行 平 滑 细 化 和 去 除“ 刺 ” 理 。仿 真 采 对 毛 处
实验 表 明 ， 算 法 能 够 获得 失 真较 小 的 静 脉 骨 架 。 该
关键 词 ： 图像 处理 ； 手背 ； 脉 ； 静 有效位置
其 他
式 中 ： 叫 为去除 背景 后 图像 （ ， ） ｈ， ｉ 的行 数 和验 ， 阈 值 Ｔ 将 设 定为 ７ 。去 除 背 景 后 图像 如 图 １ ５ ｂ所
示 ， １ 为原 始采 集 图像 。 图 ａ
１ ３ 有 效 区 域 提 取 ．
ａ原 始 采 集 图 像 ｂ去 除 背 景 后 图 像
图 １ 原 始 采 集 图 像 和 去 除 背 景 后 的 图像
收 稿 日期 ： Ｏ ０ ０ — Ｏ ２ ｌ —８ ２ 。
作者简介： 王镇 东 （ ９ ６ ） １ ８ 一 ，男 ， 徽 天 长 人 。 安
辽 宁 科 技 大 学 学 报 出手 背部分
Ｈ
＝：
第 ３ 卷 ３
（） ２
式 中 ： ｉ ） Ｊ ｉ ） 原 图像 和 背 景 Ｆ（， ， （ ， 为 去 除后 图像 在点 （ ， ） 的 灰 度 值 ； ｉ 处 Ｔ
∑ ∑ ｉ（ ｐ ） ，
一
三旦 』三旦—————一 ＿
ｈ
∑ ∑ 户 ， （Ｊ ）
ｉ ０ Ｊ ＝ ０
ｈ
，一 ｇ ｏ
（ ３）
∑ ∑ （ ） ，
∑ ∑ ｐｉ ） （ ，
ｉ － ｉ ０ ＿０ 一
ｆ ０ ｐｉ （， ）一 ｛ ｛ ｌ ＿
（， ）一 ０ ｉＪ
化 处 理
（ — ｊ ．）× ２５ ５ ，
１ ｔ — ］ ＿ 一 ｏ ｕ ＝ ＝ 式 中 ：。 。为原 图像 和归 一化 后 图像灰 度值 ；… ，… 为原 图像 的灰 度最 小值 和最 大值 。 ，
¨
１ ２ 背 景去 除 ． 通过 灰度 归一 化处 理 ， 背 与背景 的灰 度有 着较 为 明显 的差异 。利 用该 灰度 差异 将 背景 去除 ， 手 提取
征 匹配难 度 ， 从而影 响 识别结 果 。
本 文提 出 了一 种 手背静 脉 图像 的有 效 区域 提 取方 法 ， 获得 手背 静脉 图像 的有 效 区域后 ， 图像进 在 对 行 增强 和平 滑处理 ， 用动态 阈值 分 割算 法对 图像 进行 分割 ， 采 对分 割结 果进 行平 滑 细化 和去 除“ 刺” 毛 处
背静 脉血管 脉络 ， 以及 占整个 手背 面积 比例 尽量 小 的特点 。 先 对原 始 图像进 行背 景去 除 ， 得 手背 部分 ， 取 计算 得 到手 背 部分 的质 心 Ｇ和 手 背部 分 的面积 Ｓ， 再
以质心 Ｇ作 为 中心 ． 以手背 部分 面积 ｓ作 为参 考 面积定 义一 个 矩形 ， 作为 包含 静脉 信息 的有 效 区域 。
Ｆｉ １ Ｏ ｒｇ ｎ ｃ ｓｔｏ ｍ ａ ｄ ｒ ｍ ｏｖｎｇ ｂａ ｋｇ ｏ ｄ ｉ ａ ｇ． ｉｉ ａｌａ ｑｕｉｉｉ ｎ ｉ ｇｅａｎ ｅ ｉ ｃ ｒ ｕｎ ｍ ｇｅ
对 去除 背景 后 的图像 Ｊ ｉ ） （ ， 进行 逐
点 扫描 ， 计算 手背 部分 的质 心 Ｇ（ ｇ ）３ ｇ ， ｌ ］
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：６４１４ （０００—４９ ５ Ｔ ３１ Ａ １７—０８２１）５ ９— ０ ０
人体手 背静 脉识 别作 为一 种新 兴 的生 物特征 识别 技术 引， 有非 接触 、 。 具 内部特 征 、 活体识 别 等独 特
优越性 ， 无论 是作 为 主要 身份识 别 方法 ， 与其他 识别 方 法结 合 的辅助 识 别 方 法 ， 有 着 广 阔 的应 用 前 或 都
Ｏ ｃ ．， ｔ ２０１ ０
手 背 静 脉 识 别 的 图像 处 理 算 法
王镇 东 ， 红 星 ， 永娣 ， 楠楠 孙 邓 赵
（ 宁 科 技 大 学 电子 与 信 息 工 程 学 院 ，辽 宁 鞍 山 １ ４ ５ ） 辽 １０ １
摘 要 ： 出了一种手背静 脉 图像的有效 区域提取方 法， 提 在获得手 背静 脉 图像 的有效 区域后 ， 对图像进行 增
手 背静 脉 图像 由红外摄 像 头拍摄 所 得 。 由于 不 同的时 间 、 点 、 地 光照 强度 ， 以及 不 同人 的手背 大小 、
厚 薄 、 集角 度等 影响 ， 采 所采 集 的 图像 会 有很 大 的差异 ， 些 差异 增加 了后 续 的静 脉 图像 特征 提 取 和特 这
１ １ 灰 度 归 一 化 ．
采 集 的原始 图像 由于 受到 光照 强度 、 手掌 厚 薄等 因素 的影 响 ， 灰 度 分 布上 存 在 很 大 的差 异 ， 且 在 并 手 背部 分与 背景 的灰 度相 近 ， 利 于后续 背景 去 除 的操作 。算法 首先 对 采 集 的原 始 图像 进行 灰 度 归一 不
第 ３ ３卷 第 ５期
２１ ０ ０年 １ 月 ０
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｌｉｏ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｆＵｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｎ ｎ ｙ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ５ １３ ．
理， 最终得 到包 含有 效信 息 的手 背静脉 骨架 。
ｌ 静 脉 图像 的有 效 区域 提 取
采集 到 的图像包 括 背景 和手 背部分 。手背 静脉 识别 系 统 是 以手 背 静脉 血 管 脉 络作 为 识别 依 据 ， 进
而识 别身 份 的 ， 有用 的信 息 主要集 中在 手背 中间部分 ， 之 为有效 区域 。有效 区域具 有包 含尽 量多 的手 称
强 和 平 滑 处 理 ， 用 动 态 阈值 分 割 算 法 对 图像 进 行 分 割 ， 分 割 结 果 进 行 平 滑 细 化 和 去 除“ 刺 ” 理 。仿 真 采 对 毛 处
实验 表 明 ， 算 法 能 够 获得 失 真较 小 的 静 脉 骨 架 。 该
关键 词 ： 图像 处理 ； 手背 ； 脉 ； 静 有效位置
其 他
式 中 ： 叫 为去除 背景 后 图像 （ ， ） ｈ， ｉ 的行 数 和验 ， 阈 值 Ｔ 将 设 定为 ７ 。去 除 背 景 后 图像 如 图 １ ５ ｂ所
示 ， １ 为原 始采 集 图像 。 图 ａ
１ ３ 有 效 区 域 提 取 ．
ａ原 始 采 集 图 像 ｂ去 除 背 景 后 图 像
图 １ 原 始 采 集 图 像 和 去 除 背 景 后 的 图像
收 稿 日期 ： Ｏ ０ ０ — Ｏ ２ ｌ —８ ２ 。
作者简介： 王镇 东 （ ９ ６ ） １ ８ 一 ，男 ， 徽 天 长 人 。 安
辽 宁 科 技 大 学 学 报 出手 背部分
Ｈ
＝：
第 ３ 卷 ３
（） ２
式 中 ： ｉ ） Ｊ ｉ ） 原 图像 和 背 景 Ｆ（， ， （ ， 为 去 除后 图像 在点 （ ， ） 的 灰 度 值 ； ｉ 处 Ｔ
∑ ∑ ｉ（ ｐ ） ，
一
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（ ３）
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ｉ － ｉ ０ ＿０ 一
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化 处 理
（ — ｊ ．）× ２５ ５ ，
１ ｔ — ］ ＿ 一 ｏ ｕ ＝ ＝ 式 中 ：。 。为原 图像 和归 一化 后 图像灰 度值 ；… ，… 为原 图像 的灰 度最 小值 和最 大值 。 ，
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１ ２ 背 景去 除 ． 通过 灰度 归一 化处 理 ， 背 与背景 的灰 度有 着较 为 明显 的差异 。利 用该 灰度 差异 将 背景 去除 ， 手 提取
征 匹配难 度 ， 从而影 响 识别结 果 。
本 文提 出 了一 种 手背静 脉 图像 的有 效 区域 提 取方 法 ， 获得 手背 静脉 图像 的有 效 区域后 ， 图像进 在 对 行 增强 和平 滑处理 ， 用动态 阈值 分 割算 法对 图像 进行 分割 ， 采 对分 割结 果进 行平 滑 细化 和去 除“ 刺” 毛 处
背静 脉血管 脉络 ， 以及 占整个 手背 面积 比例 尽量 小 的特点 。 先 对原 始 图像进 行背 景去 除 ， 得 手背 部分 ， 取 计算 得 到手 背 部分 的质 心 Ｇ和 手 背部 分 的面积 Ｓ， 再
以质心 Ｇ作 为 中心 ． 以手背 部分 面积 ｓ作 为参 考 面积定 义一 个 矩形 ， 作为 包含 静脉 信息 的有 效 区域 。
Ｆｉ １ Ｏ ｒｇ ｎ ｃ ｓｔｏ ｍ ａ ｄ ｒ ｍ ｏｖｎｇ ｂａ ｋｇ ｏ ｄ ｉ ａ ｇ． ｉｉ ａｌａ ｑｕｉｉｉ ｎ ｉ ｇｅａｎ ｅ ｉ ｃ ｒ ｕｎ ｍ ｇｅ
对 去除 背景 后 的图像 Ｊ ｉ ） （ ， 进行 逐
点 扫描 ， 计算 手背 部分 的质 心 Ｇ（ ｇ ）３ ｇ ， ｌ ］
中 图分 类 号 ： Ｐ ９ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ：６４１４ （０００—４９ ５ Ｔ ３１ Ａ １７—０８２１）５ ９— ０ ０
人体手 背静 脉识 别作 为一 种新 兴 的生 物特征 识别 技术 引， 有非 接触 、 。 具 内部特 征 、 活体识 别 等独 特
优越性 ， 无论 是作 为 主要 身份识 别 方法 ， 与其他 识别 方 法结 合 的辅助 识 别 方 法 ， 有 着 广 阔 的应 用 前 或 都
Ｏ ｃ ．， ｔ ２０１ ０
手 背 静 脉 识 别 的 图像 处 理 算 法
王镇 东 ， 红 星 ， 永娣 ， 楠楠 孙 邓 赵
（ 宁 科 技 大 学 电子 与 信 息 工 程 学 院 ，辽 宁 鞍 山 １ ４ ５ ） 辽 １０ １
摘 要 ： 出了一种手背静 脉 图像的有效 区域提取方 法， 提 在获得手 背静 脉 图像 的有效 区域后 ， 对图像进行 增