第4期 王科俊，等：手指静脉图像质量评价 ·325· 并将图像质量评价结果应用到光强控制，设计了集 和背景图像，前景图像面积为有效面积，前景图像面 红外采集、红外图像质量评价和红外光源调控于一 积越大，含有的图像信息越多，图像质量越好 体的光源装置，是比较好的一种质量评价方法.但 4)图像模糊度：主要是判断图像纹路是否清 是，目前针对手指静脉图像尚没有一个被广泛认可 晰，可否准确求出方向场.若图像模糊不清晰会导致 的完整的质量评价体系.在采集手指静脉时，由于采 静脉与背景之间的差别变小，使静脉结构不明显，影 集环境光线变化、各人手指厚薄不一、每次放置位置 响特征的提取，如图2(b)所示 不同，经常会出现手指不到位、曝光过度或不足、图 5)信息熵：信息熵表征了图像整体的统计特 像边缘模糊等图像质量问题；导致静脉系统的拒识 征，是信息量的度量。 率和误识率升高，不能进行有效识别。 由此，在前人工作基础上，针对手指静脉本身的 结构特性，以人类视觉对图像的认知功能特征为基 础，综合分析了影响手指静脉图像质量的各种因素 采用对比度、位置偏移、有效区域、方向模糊度、信息 熵5个评价图像的物理参数，将其加权融合，建立了 手指静脉图像的质量评价函数，得到了与主观评价 结果相一致的客观评价值.本文所述方法如图1所 (a)偏亮的图像 )模糊图像 示，它能够在不需要参考图像的情况下，有效地评价 图2手指静脉图像 图像质量的高低，从而降低图像质量对静脉识别结 Fig.2 Finger vein image 果的影响，提高静脉识别的准确率.另外，通过建立 1.2 手指静脉评价系统的设计 采集反馈系统，可指导采集时手指的合理放置，从而 影响手指静脉图像质量的因素有很多，需全面 获得符合标准的图像，并根据图像质量评价结果分 考虑各个因素对系统整体性能的影响.针对整个系 别对图像进行处理.该方法是一种综合了各种质量 统提出一个比较合理的静脉图像质量评估方法，从 评价因素的比较完整的手指静脉图像质量评价方 而降低在手指静脉识别过程中，因图像质量过低的 法。 问题，对整个自动手指静脉识别系统造成的影响.静 获得静咏图像的有效 脉图像质量评估就是对所采集的静脉图像进行系 读入手指静脉图像 X域、对比度、位置 统、科学的分析，并从指导处理识别后续问题的角度 偏移度、模糊度、信 息熵质量分数 出发，对该静脉图像作出评价结果.主要体现为以下 4点： 1)将静脉图像区域从采集图像的背景区域中 建立手指静脉 图像质量分数 将以上质量分数 分离出来，减少背景区域的噪声对后继识别结果的 的综合评价啊数 按照权值累加 影响，从而提高系统的识别精度； 图1方法流程 2)给出一幅静脉图像的有效区域、图像偏移方 Fig.1 Flow chart 向和大小、图像明暗对比度等指标，为现场采集图像 时仪器的调整提供一个合理的依据： 手指静脉图像质量分析和评价系统设计 3)在后继的处理过程中，可以针对这些图像质 1.1手指静脉图像质量的分析 量评价分数进行有针对性的处理，有效地降低了在 图像质量的高低对于静脉识别系统的性能有着 采集图像的过程中由于图像质量问题而对整个识别 重要的影响.通过对大量手指静脉图像的分析，可知 系统所造成的影响； 影响静脉图像质量的主要客观因素： 4)给出一幅静脉图像的总体质量评价函数，完 1)图像对比度：静脉图像采集过程中会发生受 成对质量低劣的手指静脉图像的筛选功能，能准确 光不均的情况，而且光线的明暗会使图像偏亮或者 识别出质量很差的图像，从而实现直接拒绝的功能， 偏暗，降低了图像的对比度，不利于后续处理，如图 既降低了由于静脉图像质量本身的问题而出现的错 2(a)所示. 误率，又有效减少了系统的处理时间 2)图像位置偏移度：图像的非接触式采集方 2手指静脉图像质量评价标准 式，会使手指的位置发生偏移.手指在图像中的位置 太偏会造成图像有效信息量减少，影响图像的识别， 从以上角度综合评价手指静脉图像的质量，并 3)图像有效区域面积：静脉图像包括前景图像 将这几个质量分数按规定的权值累加，得到最终的