Technologie žil hřbetu ruky

Jaký je princip u technologie žil hřbetu ruky?

Struktura žil hřbetu ruky ve spektru viditelného světla není příliš zřejmá, jak je vidět např. na obrázku 1, a záležela by na různých faktorech jako např. věk, množství podkožního tuku, pigmentace kůže, momentální fyzická aktivita jedince atd.

Obr. 1 - zobrazení viditelným světlem

Použitím zobrazení ve spektru blízkému infračervenému světlu (IR záření) se zvýrazní kontrast mezi cévním řečištěm hřbetu ruky a okolní kůží. Toto je znázorněno na obrázku 2. Odkysličený hemoglobin v žilách pohlcuje světlo o vlnové délce přibližně 7,6x10-4 mm, což je hodnota blízká infračervenému světlu. Hloubka absorpce IR záření živou tkání je přibližně 3 mm, tzn. že termální IR záření proniká do hřbetu ruky jen povrchově a v nasnímaném obrazu je pak nejvíce rozeznatelné právě celé cévní řečiště. Díky tomu jsou žíly na IR snímku vytaženy tmavou (černou) barvou, jak je patrné i z obrázku 2.

Obr. 2 - IR zobrazení

Jakmile je nasnímán potřebný obraz hřbetu ruky, nastupuje další fáze rozpoznání žil ruky, která se může skládat ze 4 kroků:

  • segmentace obrazu, tj. rozdělení na části (hand region segmentation)
  • vyhlazení a redukce šumu (difussion smoothing)
  • prahování (local tresholding)
  • postprocessing

Účel jednotlivých kroků detekce struktury žil

Segmentace obrazu

Účelem tohoto primárního kroku je rozdělit nasnímaný obraz na část ruky, tj. požadované části, a pozadí obrazu. Na obrázku 3 je část ruky zobrazena bíle a pozadí černě. Poslední část obrazu napravo je výstup tohoto kroku, tj. obraz s vycentrovanou částí ruky.

Obr. 3 - segmentace ruky od pozadí obrazu

Vyhlazení a redukce šumu

Pro redukci šumu a vyhlazení obrazu () se používá např. filtr Gaussovské rozmazání (nezachovává hrany) nebo nelineární rozptýlení (zachovává hrany). Tento krok slouží k vyhlazení obrazu cévního řečiště a k potlačení případného vlivu tvaru hřbetu ruky.

Obr. 4 - vyhlazení obrazu

Lokální prahování

Úkolem tohoto kroku je oddělit vzor žilní struktury od zbytku obrazu. Metody pro toto oddělení lze rozdělit do 4 skupin: segmentace prahováním, segmentace pomocí hran, segmentace pomocí oblastí a segmentace porovnáním. Výpočetně nenáročná a rychlá je první z uvedených metod. Používá se technika lokálního prahování, tj. výpočet průměrné hodnoty z okolních pixelů a použití této průměrné hodnoty jako hodnoty prahu.

Obr. 5 - lokální prahování obrazu

Postprocessing

Posledním krokem je postprocessing, kde se již po finálních úpravách na obrázku vyskytuje pouze struktura žil hřbetu ruky ve stavu, který lze již označit jako šablonu. Na obrázku 6 je zobrazena (v pravé části obrázku) výsledná šablona, která se při verifikaci porovnává s uloženou šablonou uživatele.

Obr. 6 - postprocessing

Snímek 2   << >>