用于人體靜脈檢測(cè)的高光譜

HSI 圖像數(shù)據(jù)集，其中包含從 100 名膚色各異的受試者身上拍攝的左手和右手圖像。使用解剖數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行注釋，

以表示圖像中的靜脈和非靜脈區(qū)域。該數(shù)據(jù)集用于探索降維技術(shù)的有效性，

即：用于靜脈檢測(cè)的主成分分析 (PCA)、折疊 PCA (FPCA) 和使用互信息的 Ward 鏈接策略 (WaLuMI)。為了生成實(shí)驗(yàn)結(jié)果，

將 HSI 圖像數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測(cè)試數(shù)據(jù)集。使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集確定每種降維技術(shù)與支持向量機(jī) (SVM) 二元分類結(jié)合的最佳執(zhí)行參數(shù)。

然后使用測(cè)試圖像數(shù)據(jù)集評(píng)估和比較了基于三維降維的靜脈檢測(cè)方法的性能。結(jié)果表明，基于 FPCA 的方法在準(zhǔn)確性方面優(yōu)于其他兩種方法。

為了實(shí)現(xiàn)可視化，使用形態(tài)學(xué)算子對(duì)每種技術(shù)的分類預(yù)測(cè)圖像進(jìn)行后處理，結(jié)果顯示 HSI 成像在靜脈檢測(cè)方面具有巨大潛力。

為了捕獲高光譜 (HS) 圖像數(shù)據(jù)，使用了臺(tái)式 HSI 系統(tǒng)。臺(tái)式 HSI 系統(tǒng)包括 FX10相機(jī)、物鏡、線性平移臺(tái)、安裝塔、帶穩(wěn)定電源的鹵素線燈、

校準(zhǔn)板以及預(yù)裝了 Insight軟件的系統(tǒng)。HSI 圖像中的每個(gè)像素都包含一系列跨不同光譜波長(zhǎng)的反射值，從而揭示該特定像素的光譜特征。

圖 1示出了捕獲的樣本 HSI 圖像的示意圖。

                                                                                                           ( b ) 

                                      高光譜圖像：( a ) 人手高光譜圖像示意圖。

                                                        ( b ) 手部像素光譜的光譜圖。該圖表示像素捕獲的每個(gè)波長(zhǎng)的反射值。

為了設(shè)置 HSI 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將相機(jī)安裝在塔架上，位于電動(dòng)線性平移臺(tái)的正上方。照明組件定位并固定在塔架上，

從上方照亮平臺(tái)底板的方向。鹵素線燈作為光源，為要捕獲的人手提供穩(wěn)定的寬帶照明。

為了優(yōu)化設(shè)置并提高數(shù)據(jù)采集能力，相機(jī)和照明沿著塔架的長(zhǎng)度進(jìn)行了仔細(xì)調(diào)整。圖 2顯示了 HS 圖像數(shù)據(jù)采集設(shè)置。

為了開始數(shù)據(jù)采集，相機(jī)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)以確保測(cè)量精確。在整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，相機(jī)鏡頭和平臺(tái)底板之間保持一致的距離。

在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，線性平移平臺(tái)移動(dòng)，導(dǎo)致手在相機(jī)下方平移。HSI 相機(jī)采用推掃技術(shù)進(jìn)行成像。相機(jī)可以捕獲不同光譜波長(zhǎng)的光。

當(dāng)線性平移平臺(tái)沿掃描方向移動(dòng)時(shí)，相機(jī)會(huì)依次從物體的不同部分捕獲 HSI 信息。這允許構(gòu)建每個(gè)波長(zhǎng)的光譜強(qiáng)度

從而產(chǎn)生全面的 HSI 圖像集。上圖顯示了正在捕獲的人手。

                                                                                              數(shù)據(jù)注釋/真實(shí)值創(chuàng)建

為了便于后續(xù)的靜脈檢測(cè)分析，數(shù)據(jù)集中的每個(gè) HSI 手部圖像都經(jīng)過(guò)手動(dòng)注釋，以突出顯示手中的靜脈。

通過(guò)這樣做，為每個(gè)捕獲的 HSI 圖像創(chuàng)建了真實(shí)圖像作為參考標(biāo)簽。