[发明专利]一种基于光声成像技术的面部静脉识别方法及识别装置

说明书

本发明涉及一种基于光声成像技术的面部静脉识别方法及识别装置，所述的面部静脉识别方法包括如下步骤：1）采用TOF相机采集人脸的面部轮廓深度信息；2）采用光声成像采集人脸的面部静脉信息；3）根据面部轮廓深度信息和面部静脉信息重建面部静脉的三维结构，从三维结构中提取特征值；4）将目标人脸的特征值与已登记数据库中人脸的特征值进行比对，输出身份识别结果。与一般光声成像技术相比，本发明将面部轮廓与面部静脉相结合，在此基础上重建面部静脉的三维结构，基于该三维结构提取特征值用于身份识别，准确率与安全性更高。

技术领域

本发明涉及人体生物特征采集与识别技术领域，尤其涉及一种基于光声成像技术的面部静脉识别方法及识别装置。

背景技术

生物特征识别系统允许通过一个人的身体或行为特征来进行身份的识别和验证。由于人们迫切需要一个安全可靠的认证系统，因此这一领域的研究正不断涌现与发展。生物特征识别技术在许多领域都有应用，如商业、个人、政府安全，以及法医调查。典型的生物特征包括指纹、声纹、走路姿势、人脸、虹膜和静脉等。静脉3D结构丰富的差异化特性为个人身份识别提供了稳定、清晰与可靠的生物特征。此外，与指纹等特征不同的是，静脉结构位于人体皮肤之下，这使得这些特征很难被窃取与伪造。由于这些独特的性质，静脉是理想的生物识别与认证特征。但目前静脉识别的研究一般集中在指静脉和掌静脉方面，基于面部静脉识别的方法还鲜有研究。这主要是因为面部静脉识别对光源安全性要求比较高，不能对人眼造成伤害，因此很难采集高质量的静脉图像。

现有静脉成像技术主要集中在超声(US)与近红外(IR)光学成像领域，然而这些技术有其固有的局限性。例如多普勒超声成像仅对大血管敏感，很难满足准确性和安全性的要求。红外光学成像获得的静脉不包含血管深度信息，光线的漫反射特性也会显著降低图像质量，产生模糊的血管图像。

光声成像技术作为一种新兴的生物特征识别技术，在生物特征识别领域有着巨大的应用潜力。其利用对人体无害的光作为激励源，以超声信号作为信息载体，其成像精度取决于超声探测器的特性与图像重建算法。相较于超声成像与红外光学成像，光声成像并不受组织强散射特性的影响，而且可以生成静脉的三维图像。然而现有的基于光声成像的生物计量学研究都是针对指纹成像，并没有充分发挥光声成像在深组织成像方面的潜力。

发明内容

为了克服传统面部静脉成像技术的局限性，本发明提供了一种基于光声成像技术的面部静脉识别方法。为了达到目的，本发明提供的技术方案为：

一种基于光声成像技术的面部静脉识别方法，包括如下步骤：

1）采用TOF相机采集人脸的面部轮廓深度信息；

2）采用光声成像采集人脸的面部静脉信息；

3）根据面部轮廓深度信息和面部静脉信息重建面部静脉的三维结构，从三维结构中提取特征值；

4）将目标人脸的特征值与已登记数据库中人脸的特征值进行比对，输出身份识别结果。

优选地，步骤1）中将TOF相机采集的面部轮廓深度信息传回信息处理系统，生成面部轮廓图像，根据面部轮廓图像规划步骤2）的光声成像扫描区域。

优选地，步骤2）中采用光声成像器件完成所述光声成像扫描区域的静脉扫描任务，向信息处理系统输出包含面部静脉信息的电信号。

优选地，步骤4）中在PC端上显示面部轮廓图、面部静脉图，以及身份识别结果。

优选地，步骤3）重建面部静脉的三维结构的具体步骤为：

3.1）面部轮廓深度信息表示为一个M行、N列的二维矩阵，面部静脉信息表示为一个M行、N列、K层的三维矩阵，相邻层之间的物理间隔设为L；

3.2）新建一个M行、N列、K1层的三维零矩阵，其中元素投影的层序号k由公式（6）而得，层数K1由公式（7）而得：