基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法，首先對(duì)通過近紅外采集得到的手背靜脈原始圖像采用直方圖均衡化方法進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，再對(duì)得到的圖像進(jìn)行高通濾波以去除噪聲，然后采用開運(yùn)算的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)圖像進(jìn)行處理，去除圖像中的紋理特征，再用連續(xù)測(cè)地膨脹方法進(jìn)行圖像重構(gòu)，最后采用高斯掩模運(yùn)算去除開運(yùn)算和圖像重構(gòu)帶來的二次噪聲，從而得到清晰的手背靜脈圖像。本發(fā)明還可采用原始圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)之后的圖像與結(jié)果圖像進(jìn)行圖像融合，進(jìn)一步提高手背靜脈圖像的清晰度。
【專利說明】基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于靜脈成像【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜脈穿刺是一種常見的醫(yī)療手段，例如日常醫(yī)療中廣泛應(yīng)用的靜脈注射。但是在臨床上，準(zhǔn)確、迅速地進(jìn)行靜脈穿刺卻并非易事。國外統(tǒng)計(jì)資料表明:普通成人靜脈注射的首次穿刺失敗率為28% ;兒童靜脈注射的首次穿刺失敗率為44% ;兒童中需嘗試穿刺3次以上才能進(jìn)行靜脈注射的比例為43% ;靜脈注射時(shí)，發(fā)生“漏針”現(xiàn)象的比例為23-28% ;癌癥患者中穿刺完全失敗的比例為12%;住院病人中，患者入院三天后發(fā)生穿刺困難的比例為25% ;穿刺成功率低還是許多人不愿獻(xiàn)血的最大原因之一。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國民生活水平的提高，人們就醫(yī)時(shí)對(duì)醫(yī)療條件和服務(wù)水平的要求也越來越高。而靜脈成像技術(shù)能夠顯著提高靜脈穿刺的成功率，其意義在于減輕醫(yī)護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、減輕病患者痛苦和緩解其緊張情緒、縮短開放靜脈通道的時(shí)間以便提高危重傷病員的救治存活率、皮下血管成像的一些成果還可以用于生物信息安全領(lǐng)域。
[0004]紅外成像系統(tǒng)是指采用近紅外成像技術(shù)，利用攝像機(jī)的成像器件來記錄觀測(cè)目標(biāo)的輻射信息，經(jīng)過相應(yīng)的圖像處理后，顯示在終端上。因此，紅外成像顯示系統(tǒng)可以豐富觀察內(nèi)容，通過它人們可以看得到許多僅憑肉眼無法得到的有用信息。
[0005]傳統(tǒng)的靜脈顯像大多是通過圖像增強(qiáng)、二值化處理然后再通過濾波去噪進(jìn)行靜脈顯像，然而針對(duì)采集的圖像紋理較多的時(shí)候，這種方式并不能得到很好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法，提高手背靜脈顯像的清晰度。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法，包括以下步驟:
[0008]S1:對(duì)通過近紅外采集得到的手背靜脈原始圖像采用直方圖均衡化方法進(jìn)行處理，增強(qiáng)原始圖像的對(duì)比度；
[0009]S2:采用高通濾波器對(duì)步驟SI得到的圖像進(jìn)行濾波；
[0010]S3:采用開運(yùn)算的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)步驟S2得到的圖像進(jìn)行處理，去除圖像中的紋理特征；
[0011]S4:采用連續(xù)測(cè)地膨脹方法對(duì)步驟S3得到的圖像進(jìn)行圖像重構(gòu)；
[0012]S5:確定高斯掩模模板，對(duì)步驟S4得到的圖像進(jìn)行高斯掩模運(yùn)算，去除步驟S3和
S4帶來的二次噪聲。
[0013]進(jìn)一步地，步驟S2中的高通濾波器采用巴特沃斯高通濾波器。
[0014]進(jìn)一步地，步驟S2中的高通濾波器采用高頻強(qiáng)調(diào)濾波器。[0015]進(jìn)一步地，步驟S3中的開運(yùn)算中采用階數(shù)小于等于5的結(jié)構(gòu)矩陣。
[0016]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括步驟S6:對(duì)原始圖像重新進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，再將得到的圖像與步驟S5中得到的圖像進(jìn)行圖像融合，得到最終圖像。
[0017]進(jìn)一步地，步驟S6中的對(duì)比度增強(qiáng)采用對(duì)比度拉伸方法。
[0018]進(jìn)一步地，步驟S6中的圖像融合采用圖像相加融合。
[0019]本發(fā)明基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法，首先對(duì)通過近紅外采集得到的手背靜脈原始圖像采用直方圖均衡化方法進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，再對(duì)得到的圖像進(jìn)行高通濾波以去除噪聲，然后采用開運(yùn)算的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)圖像進(jìn)行處理，去除圖像中的紋理特征，再用連續(xù)測(cè)地膨脹方法進(jìn)行圖像重構(gòu)，最后采用高斯掩模運(yùn)算去除開運(yùn)算和圖像重構(gòu)帶來的二次噪聲，從而得到清晰的手背靜脈圖像。本發(fā)明還可采用原始圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)之后的圖像與結(jié)果圖像進(jìn)行圖像融合，進(jìn)一步提高手背靜脈圖像的清晰度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法的一種【具體實(shí)施方式】流程圖；
[0021]圖2是近紅外原始圖像示例圖；
[0022]圖3為圖2所示圖像的直方圖；
[0023]圖4是直方圖均衡化后得到的圖像；
[0024]圖5是圖4所示圖像的直方圖；
[0025]圖6是對(duì)圖4高頻強(qiáng)調(diào)濾波后的圖像；
[0026]圖7是對(duì)圖6膨脹后的圖像；
[0027]圖8是對(duì)圖6腐蝕后的圖像；
[0028]圖9是對(duì)圖像6開運(yùn)算后的圖像；
[0029]圖10是三種結(jié)構(gòu)矩陣對(duì)圖像6開運(yùn)算后的圖像；
[0030]圖11是對(duì)圖9重構(gòu)后得到的圖像；
[0031]圖12是對(duì)圖11進(jìn)行聞斯掩I旲后的圖像；
[0032]圖13是對(duì)圖12進(jìn)行圖像融合后的圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0034]實(shí)施例
[0035]圖1是本發(fā)明基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法的一種【具體實(shí)施方式】流程圖。如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0036]SlOl:直方圖均衡化:
[0037]對(duì)通過近紅外采集得到的手背靜脈原始圖像采用直方圖均衡化方法進(jìn)行處理，增強(qiáng)原始圖像的對(duì)比度。
[0038]由于采集設(shè)備的緣故，目前通過近紅外采集的圖片大多對(duì)比度不高，采集的圖像灰度級(jí)大多集中在某個(gè)區(qū)域。圖2是近紅外原始圖像示例圖。圖3為圖2所示圖像的直方圖。如圖3所示，本實(shí)施例的原始圖像中，灰度值的階數(shù)為256，灰度值集中在100-150之間。這樣的圖像反差小，看起來比較暗淡。本發(fā)明通過改變直方圖的形狀來達(dá)到改善視覺效果，增強(qiáng)圖像的目的。
[0039]記原始圖像中某像素(x，y)的灰度值為f，直方圖均衡化后將該灰度值映射為g，直方圖均衡化即是提供從f到g的映射函數(shù)。采用累積分布函數(shù)(Cumulativedistribution function,⑶F)即可實(shí)現(xiàn)原始圖像的直方圖均衡化,其映射函數(shù)為:
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算的手背靜脈顯像方法，其特征在于包括以下步驟: S1:對(duì)通過近紅外采集得到的手背靜脈原始圖像采用直方圖均衡化方法進(jìn)行處理，增強(qiáng)原始圖像的對(duì)比度； 52:采用高通濾波器對(duì)步驟SI得到的圖像進(jìn)行濾波； 53:采用開運(yùn)算的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理方法對(duì)步驟S2得到的圖像進(jìn)行處理，去除圖像中的紋理特征； 54:采用連續(xù)測(cè)地膨脹方法對(duì)步驟S3得到的圖像進(jìn)行圖像重構(gòu)； 55:確定高斯掩模模板，對(duì)步驟S4得到的圖像進(jìn)行高斯掩模運(yùn)算，去除步驟S3和S4帶來的二次噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手背顯像方法，其特征在于，所述步驟S2中的高通濾波器采用巴特沃斯高通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手背靜脈顯像方法，其特征在于，所述步驟S2中的高通濾波器采用高頻強(qiáng)調(diào)濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手背靜脈顯像方法，其特征在于，所述步驟S3中的開運(yùn)算中采用階數(shù)小于等于5的結(jié)構(gòu)矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的手背靜脈顯像方法，其特征在于，還包括步驟S6:對(duì)原始圖像重新進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，再將得到的圖像與步驟S5中得到的圖像進(jìn)行圖像融合，得到最終圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手背靜脈顯像方法，其特征在于，所述步驟S6中的對(duì)比度增強(qiáng)采用對(duì)比度拉伸方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手背靜脈顯像方法，其特征在于，所述步驟S6中的圖像整合采用圖像相加融合。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK103593829SQ201310611888
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】劉健, 隆克平, 馮家剛 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)