[发明专利]基于二维正交Log－Gabor滤波的高精度掌纹识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于生物特征的身份识别方法，具体的说是一种基于二维正交Log-Gabor滤波的高精度掌纹识别方法。

背景技术

在高度信息化的今天，随着计算机技术和网络技术的迅速发展，信息安全显示出前所未有的重要性。在日常生活中以及金融、司法、安检、电子商务等很多场合都需要准确的身份识别。目前，人类的身份识别方式主要有三种：第一种是基于知识的方法，如使用密码、口令等；第二种是基于物品的方法，如使用钥匙、ID卡等；第三种是基于人体的生物特征的方法，如人脸、指纹、掌纹，语音等。前两种方法存在着很多的缺陷：基于物品的方法携带不方便且容易丢失、损坏、被盗用或伪造；基于知识的方法容易被遗忘、破解等。因此这两种方法越来越不适合现代科技发展和社会进步。基于人体生物特征的身份识别方法克服了上述缺陷，使用生物特征方法是基于人体所固有的特征，不会丢失或忘记。同时，人体的生物特征各不相同，即使是双胞胎，他们的指纹、虹膜等信息也各不相同，所以生物特征很难被冒充和复制。

掌纹识别作为一项新兴的生物识别技术，与其他生物特征相比主要有以下优点：掌纹的面积较大，涵括的信息比一枚指纹丰富得多，因此，从理论上来讲掌纹具有比指纹更好的可区分性。同时，掌纹的主要特征是手掌上的几条主线和褶皱线，因此在低分辨率图像下提取的特征也足以提供身份识别所需的信息，并且提取的特征不易受噪声的干扰。与虹膜特征相比，掌纹图像采集设备简单易行，成本远低于虹膜图像的采集设备。和手型特征相比，掌纹特征稳定，唯一性更强，不易伪造，且识别精度更高。掌纹获取方式与刑事和诉讼关联较小，用户接受程度较高。

目前，研究人员已经对基于掌纹的生物特征识别方法进行了较深入的研究，并取得了一定的成果。Duta[N.Duta，A，Jain and K.Mardia，“Matching of Palmprint”，Pattern RecognitionLetters，vol.23，no.4，pp 477-485，2001]采用与指纹识别相似的方法，从掌纹的纹线中提取点特征进行脱机掌纹验证。这种方法对掌纹图像的质量要求较高，且计算的复杂度较高。Han[C.Han，H.Chen，C.Lin and K.Fan，Personal authentication using palmprint features，”PatternRecognition，vol.36，no.2，pp.371-381，2003]利用Sobel算子和形态学算法从掌纹图像中提取掌纹的线特征，利用这些线特征来实现身份识别。W.Li和D.Zhang[Wenxin Li，David Zhang，Zhoqun Xu，“Palmprint Recognition Based on Fourier Transform.”，Journal of Software，2002，13(5)：879-886.]等人用傅立叶变换将掌纹图像从空域变换到频域，然后在频域中提取能反映空域中掌纹纹线深浅度的R特征和反应掌纹纹线方向的Theta特征，并用这两种特征实现了联机掌纹鉴别。Zhang[D.Zhang，W.Kong，J.You and M.Wong，“Online palmprint identification”，IEEE Trans.Pattem Anal.Machine Intell，vol.25，no.9，pp.1041-1050，2003]将Gabor滤波器用于提取掌纹图像的纹理特征，称为PalmCode。但这种算法对只采用了掌纹图像的一个方向的信息，其他的方向信息丢失，其掌纹识别精度低。Kong[A.Kong，D.Zhang and M.Kame，”Palmprintidentification using feature-level fusion”.Pattern Recognition，vol.39，no.3，pp.478-487，2006.]对Palmcode方法进行改进，采用四个方向的Gabor滤波器分别提取四个方向的掌纹图像的纹理特征，然后通过融合准则将提取的特征进行融合编码，称为FusionCode。因此，这种算法使得特征提取阶段的计算复杂度明显增加。同时，由于Gabor滤波器中直流分量的存在，使其提取的特征受光照的影响较大。Zhang[L.Zhang and D.Zhang，”Characterization of palmptints bywavelets signature via directional context modeling”，IEEE Trans.Syst.Man，Cybern.B，vol.34，no.3，pp.1335-1347，2004]利用小波变换的方法进行掌纹识别。邬向前等人在专利[基于差分运算的高精度掌纹识别方法，申请号2006100110548，发明人邬向前，张大鹏，王宽全]中提供了一种基于差分运算的掌纹识别方法。You[J.You，W.K.Kong，D.Zhang andK.H.Cheung，”Online hierarchical palmprint coding with multiple features for personalidentification in large databases”，IEEE Trans.Circuits Syst.Video Technol，vol.14，no.2，pp.234-243，2004]利用多种特征对掌纹进行分层编码，以实现在大规模掌纹数据库中进行身份识别。