CN101477622A - 手指静脉识别系统 - Google Patents
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Abstract
手指静脉识别系统，属于生物特征识别技术领域。设备包括手指静脉图像采集装置、图像处理装置、图像识别、存储装置；图像采集装置通过USB接口与图像处理装置连接，图像处理装置通过USB接口与图像识别、存储装置连接。手指静脉图像识别系统包括认证模式和识别模式两种模式：认证模式是验证待检人“是否是指定人员”，即用户在进行系统验证时候，首先选定相应的用户号，采集到待检人的手指静脉图像后，将其与数据库中该用户号所对应的模板进行比对，以确定用户是否是合法用户；识别模式是验证待检人“是哪个已注册的人员”，即用户手指静脉图像特征与数据库中所有用户的模板进行比对，找出相似度最大的一个模板号，以确定该待检人是谁。
Description
技术领域
本发明涉及一种手指静脉识别系统，属于生物特征识别技术领域。
背景技术
随着进入信息技术的迅猛发展，安全的计算机系统和电子事物处理变得越来越重要。如今口令和密码技术在电子商务以及计算机安全领域应用较为广泛，然而各个以口令和密码为基础的安全系统却无法保障口令和密码不被非法用户使用。
人们越来越多的考虑生物特征识别，即利用人体自身的某些因人而异的特征对身份进行验证，以获取更高级别的安全认证等级。然而，现有的生物特征识别技术，如人脸，虹膜，指纹，掌纹都极易被仿造。此外，人的指纹虽然在现实生活中已经得到广泛应用，但其两大不足之处，会使安全系统产生巨大隐患。这两大不足在于：1、手指由于是人体主要触物器官，故指纹极易产生磨损；2、指纹容易被盗取。为此使用更为安全和有效的生物特征模态为安全系统保驾护航显得尤为迫切和重要。
研究中，发现近红外线成像设备适用于手指静脉图像的采集工作。由于每个人的每根手指的手指静脉图像都不相同，近红外线穿过人类的手指时，部分射线就会被血管中的血色素吸收，从而捕捉到独有的手指静脉图样，然后再和预先注册的手指静脉图样进行比对，实现对个人进行身份鉴定，将是人体生物特征识别技术的一大突破。
发明内容：
本发明是为了克服现有生物特征识别技术的不足，即解决人的生物特征识别中易仿冒，易受损的缺陷，提供一种利用手指静脉图像特征进行人的身份验证的手指静脉识别系统。
一种手指静脉识别系统，设备包括手指静脉图像采集装置、图像处理装置、图像识别、存储装置；图像采集装置通过USB接口与图像处理装置连接，图像处理装置通过USB接口与图像识别、存储装置连接。
所述的图像采集装置为高性能逐行扫描CCD相机。
所述的图像处理装置为DSP处理器。
所述的图像识别、储存装置为PC机。
本发明所提供的手指静脉图像识别系统包括两种模式：认证模式和识别模式。所谓认证模式，该模式验证待检人“是否是指定人员”，即用户在进行系统验证时候，首先选定相应的用户号，采集到待检人的手指静脉图像后，将其与数据库中该用户号所对应的模板进行匹配计算，以确定用户是否是合法用户；所谓识别模式，该模式识别待检人“是哪个已注册的人员”，即用户手指静脉图像特征与数据库中所有用户的模板进行匹配计算，找出相似度最大的一个模板号，以确定该待检人是谁。
上述识别系统的工作方法如下：
1)将图像采集模块经USB连接线接至计算机后，光电耦合控制器即启动，需注册的手指伸入设备后即可触发光电耦合装置向图像采集装置发出脉冲，控制照明单元和拍摄单元同步工作，静脉图像采集开始；
2)将采集到的手指静脉图像传送至图像处理单元，进行图像预处理；
3)通过GABOR滤波器对预处理后的图像滤波，得到手指静脉特征；
4)用竞争编码方式对手指静脉特征编码，得到手指静脉图像的特征编码向量；
5)将静脉特征编码向量存储进静脉特征数据库，建立每个人的静脉特征编码向量档案，完成人员注册过程；
6)待检测的手指伸入设备，触发光电耦合装置向图像采集装置发出脉冲，控制照明单元和拍摄单元同步工作，静脉图像采集开始；
7)将采集到的手指静脉图像传送至图像处理单元，进行图像预处理；
8)通过GABOR滤波器对预处理后的图像滤波，得到手指静脉特征；
9)用竞争编码方式对手指静脉特征编码，得到手指静脉图像的特征编码向量；
10)待检测的手指静脉特征编码向量与数据库中注册的手指静脉特征编码向量在特征匹配单元中进行比对，计算相似度，由相似度与系统预先设定的相似度阈值相比较，如果大于该阈值，则认证通过，如果低于该阈值，则认证被拒绝，识别过程结束。
步骤2)和7)所述的图像预处理，是用中值滤波器对手指静脉图像去噪，并用骨骼化算法对手指静脉曲线细化。
本系统采用基于USB接口的相机。图像处理算法主要在DSP处理芯片上实现，本系统中的DSP芯片采用TI的TMS320C6711，这是一种高性能DSP处理器，其工作频率为150MHz，最大处理能力高达900MFLOps，该DSP既可满足高速处理要求，又可满足高精度运算时的浮点要求。
同其它生物识别技术相比较，手指静脉识别技术具备以下四大优势：
(1)由于手指静脉藏匿于身体内部，所以不存在被仿冒或者被偷窃的风险，并且由于受到外部软组织的保护，手指静脉不易受到破坏。
(2)利用近红外线对手指静脉成像，具有非侵入性和非接触性优点，可以确保使用者的便捷性和清洁性，更容易为使用者所接受。
(3)由于手指静脉形状的相对稳定性且获取方便清晰，所以可用低分辨率近红外相机拍摄，获取设备成本较低。
(4)可以确保能够拍摄到高对比度的手指静脉影像，而不受皮肤表面的褶皱、纹理、粗糙度、干湿度等任何缺陷和瑕疵的影响。
(5)即使是长相非常相像的双胞胎的手指静脉特征也不会相同，而且这种差异将会在他们的一生中都不会消失。
附图说明
图1是本发明的软件流程图。
图2是本发明的硬件结构框图。
其中，1、图像采集装置，2、图像处理装置，3、图像识别、存储装置。
具有实施方式
实施例：
一种手指静脉识别系统，设备包括手指静脉图像采集装置、图像处理装置、图像识别、存储装置；图像采集装置通过USB接口与图像处理装置连接，图像处理装置通过USB接口与图像识别、存储装置连接。
所述的图像采集装置为高性能逐行扫描CCD相机。
所述的图像处理装置为DSP处理器。
所述的图像识别、储存装置为PC机。
本发明所提供的手指静脉图像识别系统包括两种模式：认证模式和识别模式。所谓认证模式，该模式验证待检人“是否是指定人员”，即用户在进行系统验证时候，首先选定相应的用户号，采集到待检人的手指静脉图像后，将其与数据库中该用户号所对应的模板进行匹配计算，以确定用户是否是合法用户；所谓识别模式，该模式识别待检人“是哪个已注册的人员”，即用户手指静脉图像特征与数据库中所有用户的模板进行匹配计算，找出相似度最大的一个模板号，以确定该待检人是谁。
上述识别系统的工作方法如下：
1)将图像采集模块经USB连接线接至计算机后，光电耦合控制器即启动，需注册的手指伸入设备后即可触发光电耦合装置向图像采集装置发出脉冲，控制照明单元和拍摄单元同步工作，静脉图像采集开始；
2)将采集到的手指静脉图像传送至图像处理单元，进行图像预处理；
3)通过GABOR滤波器对预处理后的图像滤波，得到手指静脉特征；
4)用竞争编码方式对手指静脉特征编码，得到手指静脉图像的特征编码向量；
5)将静脉特征编码向量存储进静脉特征数据库，建立每个人的静脉特征编码向量档案，完成人员注册过程；
6)待检测的手指伸入设备，触发光电耦合装置向图像采集装置发出脉冲，控制照明单元和拍摄单元同步工作，静脉图像采集开始；
7)将采集到的手指静脉图像传送至图像处理单元，进行图像预处理；
8)通过GABOR滤波器对预处理后的图像滤波，得到手指静脉特征；
9)用竞争编码方式对手指静脉特征编码，得到手指静脉图像的特征编码向量；
10)待检测的手指静脉特征编码向量与数据库中注册的手指静脉特征编码向量在特征匹配单元中进行比对，计算相似度，由相似度与系统预先设定的相似度阈值相比较，如果大于该阈值，则认证通过，如果低于该阈值，则认证被拒绝，识别过程结束。
步骤2)和7)所述的图像预处理，是用中值滤波器对手指静脉图像去噪，并用骨骼化算法对手指静脉曲线细化。
Claims (6)
1、一种手指静脉识别系统，其特征在于，设备包括手指静脉图像采集装置、图像处理装置、图像识别、存储装置；图像采集装置通过USB接口与图像处理装置连接，图像处理装置通过USB接口与图像识别、存储装置连接。
2、如权利要求1所述的手指静脉识别系统，其特征在于，所述的图像采集装置为高性能逐行扫描CCD相机。
3、如权利要求1所述的手指静脉识别系统，其特征在于，所述的图像处理装置为DSP处理器。
4、如权利要求1所述的手指静脉识别系统，其特征在于，所述的图像识别、储存装置为PC机。
5、一种权利要求1所述的手指静脉识别系统的工作方法，其特征在于，工作方法如下：
1)将图像采集模块经USB连接线接至计算机后，光电耦合控制器即启动，需注册的手指伸入设备后即可触发光电耦合装置向图像采集装置发出脉冲，控制照明单元和拍摄单元同步工作，静脉图像采集开始；
2)将采集到的手指静脉图像传送至图像处理单元，进行图像预处理；
3)通过GABOR滤波器对预处理后的图像滤波，得到手指静脉特征；
4)用竞争编码方式对手指静脉特征编码，得到手指静脉图像的特征编码向量；
5)将静脉特征编码向量存储进静脉特征数据库，建立每个人的静脉特征编码向量档案，完成人员注册过程；
6)待检测的手指伸入设备，触发光电耦合装置向图像采集装置发出脉冲，控制照明单元和拍摄单元同步工作，静脉图像采集开始；
7)将采集到的手指静脉图像传送至图像处理单元，进行图像预处理；
8)通过GABOR滤波器对预处理后的图像滤波，得到手指静脉特征；
9)用竞争编码方式对手指静脉特征编码，得到手指静脉图像的特征编码向量；
10)待检测的手指静脉特征编码向量与数据库中注册的手指静脉特征编码向量在特征匹配单元中进行比对，计算相似度，由相似度与系统预先设定的相似度阈值相比较，如果大于该阈值，则认证通过，如果低于该阈值，则认证被拒绝，识别过程结束。
6、如权利要求5所述的手指静脉识别系统的工作方法，其特征在于，步骤2)和7)所述的图像预处理，是用中值滤波器对手指静脉图像去噪，并用骨骼化算法对手指静脉曲线细化。
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2009
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