[发明专利]手指静脉特征提取与匹配识别方法

说明书

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。

背景技术

生物特征识别技术是指利用人体生物特征进行身份认证的一种技术。依据的是我们人体本身所拥有的身体特征(指纹、掌型、虹膜视、人体气味、脸形等)和行为特点(签名、语音、步态等)两类。在这些生物特征识别技术中，由于指纹识别具有很强的唯一性、稳定性、易用性等特点，应用极为广泛，但在实际应用中发现存在一些瓶颈问题：

(1)由于手指有污物、过湿、过干，或指纹仪不清洁导致采集的指纹图像不够清晰，直接影响指纹的识别率；

(2)美国国家标准技术研究所的报告指出，由于手指受伤(疤痕、磨损)，或爆皮大约有2％的人，不能提供好质量的待验和注册图像，因此这些人就不能通过指纹来进行身份鉴别。

(3)手指生物特征被盗取的事件已经发生，出现一种用硅树脂制造的克隆指纹。

指纹识别方式是一种外在的生物特征，安全系数较低。近年，出现了一种新的生物特征识别技术——静脉识别。现在主要的研究有手背静脉、手掌静脉以及手指静脉识别。同指纹一样，手指静脉也具有很强的普遍性和唯一性，而且具有指纹无法比拟的优势：

(1)在获取静脉图像时，可以利用透射光或者反射光两种方式进行获取。这里我们采用透视光方式，获取手指内部的静脉图像特征，可以有效避免因皮肤表面的伤痕、爆皮、褶皱、粗糙、干裂或潮湿等环境因素造成的影响。

(2)静脉特征是流动血液的纹路，因此静脉识别是一种本质的“活体识别”生物特征识别方法，也就是说被识别对象必须是活着的人，才能满足身份识别的中获取静脉血管纹路，很难伪造或是手术改变。

(3)静脉是身体内部的血管特征，可以采用非接触方式进行特征图像采集，手指无须与仪器接触，不会造成采集界面的污染，没有手指接触设备时的不卫生，以及特征可能被复制所带来的安全问题。

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，因此手指静脉识别是近几年来生物认证技术开辟的新领域。

手指静脉识别研究最先始于日立公司，日立公司的研究小组针对手指静脉认证算法的作了较多的研究。2000年，日立公司工程师等首次提出手指静脉用于个人身份的鉴定的方法。2004年，日立公司发表了Naoto Miura等几位工程师关于提取手指静脉特征的成果。截至2007年3月的统计数据表明：日本80％的自动存取款机都搭载了手指静脉认证设备。2009年7月，日立公司展出了配有手指静脉认证装置的自动售货机，用手指静脉配合信用卡直接结帐。

国内关于手指静脉的研究成果比较少。吉林大学张忠波等在指静脉识别算法上也进行了研究。哈尔滨工程大学模式识别与智能系统实验室的王科俊教授对手指静脉识别进行了研究，制作了采集设备和提出了相应的手指静脉提取和匹配方法。另外还有其他一些相关学者，不仅设计出手指静脉采集装置，也进行了算法研究，均取得一些满意的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高手指静脉的识别速度，识别率稳定、而且高的手指静脉特征提取与匹配识别方法。

本发明的目的是这样实现的：

包括通过红外图像采集装置获取手指静脉图像，并对图像进行预处理，特征提取，识别分析步骤；所述预处理包括彩色图像进行灰度化、手指区域提取、采用方向滤波和增强、按照手指轮廓标记提取手指静脉纹路并二值化、采用面积消除法去噪、将图像的大小标准化为统一的图像；所述识别分析是将各个子块的特征作为整体采用最近邻分类器进行识别；所述特征提取的方法为：对手指静脉纹路图进行子块划分，对于每个子块图像采用双向特征值加权分块的双向二维主成分分析的方法进行特征提取。

所述对手指静脉纹路图进行子块划分，对于每个子块图像采用双向特征值加权分块的双向二维主成分分析的方法进行特征提取的具体方法包括：

(1)训练样本图像分块；将经过图像预处理后的训练图像A，分成如干行为m＝1，2，…，p；列为n＝1，2，…，q的子块A_mn，将所有相同位置的子块构成不同子块集合A_i其中i＝1，2，…，p，…，p×q；

(2)求训练样本子块投影矩阵；按照准则J(x)＝trace(x^TGx)和J(x′^T)＝trace(x′^TG′x′)分别求取每个子块集合的行和列方向上的投影矩阵X和B^T；