[发明专利]手指静脉特征提取与匹配识别方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种生物特征身份识别技术，特别是一种手指静脉特征身份认证技术。

(二)背景技术

随着信息化时代的到来，信息的安全性与保密性引起了人们普遍的高度重视。人体丰富的生理特征，使得生物特征识别技术成为身份认证领域的一项重要手段。

生物特征识别技术(Biometric Identification Technology)是指利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。与传统的方法不同在于，生物特征识别方法的依据是我们人体本身所拥有的东西，是我们的个体特性。事实上，任何生理上的特征都可以用来进行识别。生物特征分为基于身体特征和基于行为特点两类。身体特征包括：指纹、掌型、眼睛(视网膜和虹膜)、人体气味、脸形、皮肤毛孔、手腕/手的血管纹理和DNA等；行为特点包括：签名、语音、行走的步态、击键的力度等。

指纹是目前用得最广的生物认证方式，但是却存在一定的隐忧。其最大的隐忧就是容易复制造假，因为指纹是身体外层的特征，不法分子容易取得指纹的印迹。另外，指纹识别系统是采用光学玻璃或塑料棱镜读取指纹图，在手指与指纹采集器之间要克服许多技术问题。如：人突然失去可用指纹，指纹被外界如过湿，过干的物质覆盖。当指纹过湿，指纹图像会破损或模糊，这样成功比对的可能性就会降低。另外这种接触式的采集仪器是不卫生的。

而手指静脉识别相对于指纹识别及其他识别技术的优势如下：

(1)活体识别

用手指静脉进行身份认证时，获取的是手指静脉的图像特征，是手指活体时才存在的特征。非活体的手指是得不到静脉图像特征而无法识别的，从而也就无法造假。

(2)内部特征

用手指静脉进行身份认证时，获取的是手指内部的静脉图像特征，而不是手指表面的图像特征。因此不存在任何由于手指表面的损伤，磨损，干燥或太湿等带来的识别障碍。完全可以克服指纹的这些缺点。

(3)非接触式

用手指静脉进行身份认证，获取手指静脉图像时，手指无须与设备接触。手指轻轻一伸，即可完成识别。没有像指纹识别的接触设备时的不卫生、手指表面特征可能被复制所带来的安全问题，并避免了被当作审查对象的心理不适。

(4)安全等级高

因为有了前面的活体识别，内部特征和非接触式三个方面的特征，确保了使用者的手指静脉特征很难被伪造，所以安全等级高，特别适合于安全要求高的场所使用。据日立公司提供的试验结果，他们研制的产品拒真率为0.01％，误判率为0.0001％，已经用于银行、安检等领域。

很明显，手指静脉识别克服了指纹识别等的诸多缺点，有着广阔的应用前景。因此近几年来国内外在手指静脉识别方面的研究逐渐增多。

在静脉识别的领域内，研究较多的是手背和手掌的静脉。在这方面，韩国的NEXTERN公司最早开展研究，并且已有成型的产品在销售。该套静脉识别系统识别时快速且准确，解决了在生物识别界通用的通过生物统计ID号进行的比对识别问题。采用红外线CCD摄像头采集图像，分析手背静脉图对人的身份进行识别，操作界面友好且坚实，此系统使生物识别安全级别向前更进一步。

日本富士通公司在2003年3月，宣布了他们研究的手掌静脉识别装置。这种技术通过红外线对人手掌皮下的静脉影像进行记录和分析，并据此进行身份验证。2005年12月，该公司又宣布新型的手掌静脉识别产品。

在2005年，新加坡的南洋理工大学也有关于静脉方面的研究，并发表了一些论文。与日本和韩国的产品不同的是，他们采用的是拍取手背的红热图像来提取手背的静脉，据称FAR和FRR都为0.0％，但环境的温度及湿度对其识别率有很大的影响。

在国内，台湾的国立中央大学在静脉方面也有所研究。Kuo-Chin Fan等人2004年在发表的论文中描述了一种采用手背的红热图像来获取静脉图像，文中给出的FRR＝1.5％及FAR＝3.5％。

清华大学的林喜荣、庄波等人利用自行设计的近红外血管图像采集仪提取血管的原始图像，对采集到的图像样本做归一化、增强、图像分割、细化等处理后，提取端点、交叉点等特征来进行特征比对。文献给出了65个小范围样本的匹配实验结果，在拒真率为4.6％条件下，误识率为0％。

哈尔滨工程大学的王大振、庄大燕、丁宇航等人在其文献中也有关于手背静脉识别的研究，并发表了一些文献。

以上都是基于手掌手背静脉识别的研究，在手指静脉识别方面，在国外仅有日本的日立公司有所研究，并已产品化。