[发明专利]多光谱三维静脉显像系统

权利要求书

1.一种多光谱三维静脉显像系统，其特征在于，包括：

两路CCD相机，用于在两个不同的波段上通过软件触发同时采集静脉图像；

图像增强和分割模块，用于对两幅静脉图像进行图像增强和图像分割处理，得到分割后图像；

静脉图像立体匹配模块，用于将分割后图像进行图像立体匹配，得到静脉的着色深度图；采用基于低纹理区域的静脉图像立体匹配算法，通过对图像进行归一化和梯度计算，检测图像中的低纹理区域，利用基于像素颜色空间的匹配代价函数，比较像素间的差异；根据像素在聚合窗口中的位置来分配不同的权值并对匹配代价值进行聚合；具体为：

1)基于图像梯度的低纹理区域检测

采用gamma校正法对采集的静脉图像进行颜色空间的归一化，归一化公式为：

I(x,y)＝I(x,y)^gamma (1)

式中I(x,y)为输入的图像，gamma为校正参数；

对归一化后的图像进行梯度计算，分别计算出水平方向的梯度I_g,x和垂直方向的梯度I_g,y；然后建立一个尺寸为5×5的窗口，若窗口内的所有像素都满足以下条件：

{I_g,x(p)≤0.1,I_g,y(p)≤0.1|p∈W} (2)

则该窗口内的像素都标记为低纹理区域，式中W为像素p所在的窗口；

2)基于像素颜色空间的匹配代价计算

匹配代价函数为：

式中p为参考图像中的像素，q为目标图像中的待匹配像素，f(p,q)表示像素p和像素q的匹配代价值，g_p＝[g_p^r,g_p^g,g_p^b]为像素p的RGB三个通道的值，g_q＝[g_q^r,g_q^g,g_q^b]为像素q的RGB三个通道的值；

对颜色内相关进行相应的变化:t¹为R分量到G分量的传递函数，t²为G分量到B分量的传递函数，t³为B分量到R分量的传递函数，具体定义如下：

将像素的颜色内相关用一个三维向量t＝[t¹,t²,t³]来表示，将匹配代价计算函数修正为：

f(p,q)＝1-cos(g_p,g_q)+α₀(1-cos(t_p,t_q)) (5)

3)基于像素窗口位置的代价聚合

利用聚合窗口中像素位置的不同来进行代价聚合，窗口尺寸为7×7，窗口中间三列像素组成了中间部分，其余的区域为边缘部分，在聚合过程中对这两个部分分配不同的权值；每行的代价聚合由三部分组成：

(1)中间部分：位置与中心像素点连贯且值一样的像素点，对这部分进行取平均处理；

(2)边缘部分中，位于窗口边缘，与上述中间部分不连贯，但与中心像素点值相同，对这部分进行折中处理，取平均后乘以加权系数α，0＜α＜1；

(3)边缘部分中，与中心像素点值不同的像素点，对这一部分进行弱化处理，取平均后乘以弱化系数β，0＜β＜α＜1；

该行的代价聚合值为：

式中，val_middle为上述分析中中间部分各像素的代价值之和，val_edge为边缘部分各像素的代价值之和，val_else为边缘部分中与中心像素点值不同的像素点的代价值之和，三者之和构成了窗口内总的代价值val_window，如公式(7)；N_middle为中间部分像素的个数，N_edge为边缘部分像素的个数，N_else为其他部分像素的个数，三者之和构成了窗口内像素总数N_window，如式(8)；

val_window＝val_middle+val_edge+val_else (7)

N_window＝N_middle+N_edge+N_else (8)

多光谱静脉影像融合模块，对采集到的双波段静脉图像经小波变换分解得到低频系数和高频系数，基于局部特征残差与统计匹配确定高频融合系数，再通过小波逆变换得到融合的静脉影像。