手指靜脈識別系統的製作方法
2023-06-01 10:18:46 3
專利名稱：手指靜脈識別系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種手指靜脈識別系統，屬於生物特徵識別技術領域。
背景技術：
隨著進入信息技術的迅猛發展，安全的計算機系統和電子事物處理變得越來越重要。 如今口令和密碼技術在電子商務以及計算機安全領域應用較為廣泛，然而各個以口令和
密碼為基礎的安全系統卻無法保障口令和密碼不被非法用戶使用。
人們越來越多的考慮生物特徵識別，即利用人體自身的某些因人而異的特徵對身份 進行驗證，以獲取更高級別的安全認證等級。然而，現有的生物特徵識別技術，如人臉， 虹膜，指紋，掌紋都極易被仿造。此外，人的指紋雖然在現實生活中已經得到廣泛應用， 但其兩大不足之處，會使安全系統產生巨大隱患。這兩大不足在於1、手指由於是人 體主要觸物器官，故指紋極易產生磨損；2、指紋容易被盜取。為此使用更為安全和有 效的生物特徵模態為安全系統保駕護航顯得尤為迫切和重要。
研究中，發現近紅外線成像設備適用於手指靜脈圖像的採集工作。由於每個人的每 根手指的手指靜脈圖像都不相同，近紅外線穿過人類的手指時，部分射線就會被血管中 的血色素吸收，從而捕捉到獨有的手指靜脈圖樣，然後再和預先註冊的手指靜脈圖樣進 行比對，實現對個人進行身份鑑定，將是人體生物特徵識別技術的一大突破。
發明內容
本發明是為了克服現有生物特徵識別技術的不足，即解決人的生物特徵識別中易仿 冒，易受損的缺陷，提供一種利用手指靜脈圖像特徵進行人的身份驗證的手指靜脈識別系統。
一種手指靜脈識別系統，設備包括手指靜脈圖像採集裝置、圖像處理裝置、圖像識 別、存儲裝置；圖像採集裝置通過USB接口與圖像處理裝置連接，圖像處理裝置通過 USB接口與圖像識別、存儲裝置連接。
所述的圖像採集裝置為高性能逐行掃描CCD相機。 所述的圖像處理裝置為DSP處理器。 所述的圖像識別、儲存裝置為PC機。
本發明所提供的手指靜脈圖像識別系統包括兩種模式認證模式和識別模式。所謂
認證模式，該模式驗證待檢人"是否是指定人員"，即用戶在進行系統驗證時候，首先 選定相應的用戶號，採集到待檢人的手指靜脈圖像後，將其與資料庫中該用戶號所對應
的模板進行匹配計算，以確定用戶是否是合法用戶；所謂識別模式，該模式識別待檢人 "是哪個已註冊的人員"，即用戶手指靜脈圖像特徵與資料庫中所有用戶的模板進行匹
3配計算，找出相似度最大的一個模板號，以確定該待檢人是誰。 上述識別系統的工作方法如下
1) 將圖像採集模塊經USB連接線接至計算機後，光電耦合控制器即啟動，需註冊 的手指伸入設備後即可觸發光電耦合裝置向圖像採集裝置發出脈衝，控制照明單元和拍 攝單元同步工作，靜脈圖像採集開始；
2) 將採集到的手指靜脈圖像傳送至圖像處理單元，進行圖像預處理；
3) 通過GABOR濾波器對預處理後的圖像濾波，得到手指靜脈特徵；
4) 用競爭編碼方式對手指靜脈特徵編碼，得到手指靜脈圖像的特徵編碼向量；
5) 將靜脈特徵編碼向量存儲進靜脈特徵資料庫，建立每個人的靜脈特徵編碼向量
檔案，完成人員註冊過程；
6) 待檢測的手指伸入設備，觸發光電耦合裝置向圖像採集裝置發出脈衝，控制照
明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像採集開始；
7) 將採集到的手指靜脈圖像傳送至圖像處理單元，進行圖像預處理；
8) 通過GABOR濾波器對預處理後的圖像濾波，得到手指靜脈特徵；
9) 用競爭編碼方式對手指靜脈特徵編碼，得到手指靜脈圖像的特徵編碼向量；
10) 待檢測的手指靜脈特徵編碼向量與資料庫中註冊的手指靜脈特徵編碼向量在特 徵匹配單元中進行比對，計算相似度，由相似度與系統預先設定的相似度閾值相比較， 如果大於該閾值，則認證通過，如果低於該閾值，則認證被拒絕，識別過程結束。
步驟2)和7)所述的圖像預處理，是用中值濾波器對手指靜脈圖像去噪，並用骨 骼化算法對手指靜脈曲線細化。
本系統採用基於USB接口的相機。圖像處理算法主要在DSP處理晶片上實現，本 系統中的DSP晶片採用TI的TMS320C6711,這是一種高性能DSP處理器，其工作頻 率為150MHz，最大處理能力高達900MFLOps，該DSP既可滿足高速處理要求，又可 滿足高精度運算時的浮點要求。
同其它生物識別技術相比較，手指靜脈識別技術具備以下四大優勢
(1) 由於手指靜脈藏匿於身體內部，所以不存在被仿冒或者被偷竊的風險，並且由 於受到外部軟組織的保護，手指靜脈不易受到破壞。
(2) 利用近紅外線對手指靜脈成像，具有非侵入性和非接觸性優點，可以確保使用 者的便捷性和清潔性，更容易為使用者所接受。
(3) 由於手指靜脈形狀的相對穩定性且獲取方便清晰，所以可用低解析度近紅外相 機拍攝，獲取設備成本較低。
(4) 可以確保能夠拍攝到高對比度的手指靜脈影像，而不受皮膚表面的褶皺、紋理、 粗糙度、乾濕度等任何缺陷和瑕疵的影響。
(5) 即使是長相非常相像的雙胞胎的手指靜脈特徵也不會相同，而且這種差異將會在
4他們的一生中都不會消失。
圖l是本發明的軟體流程圖。
圖2是本發明的硬體結構框圖。
其中，1、圖像採集裝置，2、圖像處理裝置，3、圖像識別、存儲裝置。 具有實施方式
實施例
一種手指靜脈識別系統，設備包括手指靜脈圖像採集裝置、圖像處理裝置、圖像識 別、存儲裝置；圖像採集裝置通過USB接口與圖像處理裝置連接，圖像處理裝置通過
USB接口與圖像識別、存儲裝置連接。
所述的圖像釆集裝置為高性能逐行掃描CCD相機。 所述的圖像處理裝置為DSP處理器。 所述的圖像識別、儲存裝置為PC機。
本發明所提供的手指靜脈圖像識別系統包括兩種模式認證模式和識別模式。所謂
認證模式，該模式驗證待檢人"是否是指定人員"，即用戶在進行系統驗證時候，首先 選定相應的用戶號，採集到待檢人的手指靜脈圖像後，將其與資料庫中該用戶號所對應
的模板進行匹配計算，以確定用戶是否是合法用戶；所謂識別模式，該模式識別待檢人 "是哪個已註冊的人員"，即用戶手指靜脈圖像特徵與資料庫中所有用戶的模板進行匹 配計算，找出相似度最大的一個模板號，以確定該待檢人是誰。 上述識別系統的工作方法如下
1) 將圖像釆集模塊經USB連接線接至計算機後，光電耦合控制器即啟動，需註冊
的手指伸入設備後即可觸發光電耦合裝置向圖像採集裝置發出脈衝，控制照明單元和拍
攝單元同步工作，靜脈圖像採集開始；
2) 將採集到的手指靜脈圖像傳送至圖像處理單元，進行圖像預處理；
3) 通過GABOR濾波器對預處理後的圖像濾波，得到手指靜脈特徵；
4) 用競爭編碼方式對手指靜脈特徵編碼，得到手指靜脈圖像的特徵編碼向量；
5) 將靜脈特徵編碼向量存儲進靜脈特徵資料庫，建立每個人的靜脈特徵編碼向量
檔案，完成人員註冊過程；
6) 待檢測的手指伸入設備，觸發光電耦合裝置向圖像採集裝置發出脈衝，控制照
明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像採集開始；
7) 將採集到的手指靜脈圖像傳送至圖像處理單元，進行圖像預處理；
8) 通過GABOR濾波器對預處理後的圖像濾波，得到手指靜脈特徵；
9) 用競爭編碼方式對手指靜脈特徵編碼，得到手指靜脈圖像的特徵編碼向量；
10) 待檢測的手指靜脈特徵編碼向量與資料庫中註冊的手指靜脈特徵編碼向量在特徵匹配單元中進行比對，計算相似度，由相似度與系統預先設定的相似度閾值相比較， 如果大於該閾值，則認證通過，如果低於該閾值，則認證被拒絕，識別過程結束。
步驟2)和7)所述的圖像預處理，是用中值濾波器對手指靜脈圖像去噪，並用骨 骼化算法對手指靜脈曲線細化。
權利要求
1、一種手指靜脈識別系統，其特徵在於，設備包括手指靜脈圖像採集裝置、圖像處理裝置、圖像識別、存儲裝置；圖像採集裝置通過USB接口與圖像處理裝置連接，圖像處理裝置通過USB接口與圖像識別、存儲裝置連接。
2、 如權利要求1所述的手指靜脈識別系統，其特徵在於，所述的圖像採集裝置為 高性能逐行掃描CCD相機。
3、 如權利要求1所述的手指靜脈識別系統，其特徵在於，所述的圖像處理裝置為 DSP處理器。
4、 如權利要求1所述的手指靜脈識別系統，其特徵在於，所述的圖像識別、儲存 裝置為PC機。
5、 一種權利要求1所述的手指靜脈識別系統的工作方法，其特徵在於，工作方法如下1) 將圖像採集模塊經USB連接線接至計算機後，光電耦合控制器即啟動，需註冊的手指伸入設備後即可觸發光電耦合裝置向圖像採集裝置發出脈衝，控制照明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像採集開始；2) 將採集到的手指靜脈圖像傳送至圖像處理單元，進行圖像預處理；3) 通過GABOR濾波器對預處理後的圖像濾波，得到手指靜脈特徵；4) 用競爭編碼方式對手指靜脈特徵編碼，得到手指靜脈圖像的特徵編碼向量；5) 將靜脈特徵編碼向量存儲進靜脈特徵資料庫，建立每個人的靜脈特徵編碼向量檔案，完成人員註冊過程；6) 待檢測的手指伸入設備，觸發光電耦合裝置向圖像採集裝置發出脈衝，控制照明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像採集開始；7) 將採集到的手指靜脈圖像傳送至圖像處理單元，進行圖像預處理；8) 通過GABOR濾波器對預處理後的圖像濾波，得到手指靜脈特徵；9) 用競爭編碼方式對手指靜脈特徵編碼，得到手指靜脈圖像的特徵編碼向量；10) 待檢測的手指靜脈特徵編碼向量與資料庫中註冊的手指靜脈特徵編碼向量在特 徵匹配單元中進行比對，計算相似度，由相似度與系統預先設定的相似度閾值相比較， 如果大於該閾值，則認證通過，如果低於該閾值，則認證被拒絕，識別過程結束。
6、 如權利要求5所述的手指靜脈識別系統的工作方法，其特徵在於，步驟2)和7) 所述的圖像預處理，是用中值濾波器對手指靜脈圖像去噪，並用骨骼化算法對手指靜脈曲線細化。
全文摘要
手指靜脈識別系統，屬於生物特徵識別技術領域。設備包括手指靜脈圖像採集裝置、圖像處理裝置、圖像識別、存儲裝置；圖像採集裝置通過USB接口與圖像處理裝置連接，圖像處理裝置通過USB接口與圖像識別、存儲裝置連接。手指靜脈圖像識別系統包括認證模式和識別模式兩種模式認證模式是驗證待檢人「是否是指定人員」，即用戶在進行系統驗證時候，首先選定相應的用戶號，採集到待檢人的手指靜脈圖像後，將其與資料庫中該用戶號所對應的模板進行比對，以確定用戶是否是合法用戶；識別模式是驗證待檢人「是哪個已註冊的人員」，即用戶手指靜脈圖像特徵與資料庫中所有用戶的模板進行比對，找出相似度最大的一個模板號，以確定該待檢人是誰。
文檔編號G06K9/00GK101477622SQ20091001385
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月15日 優先權日2009年1月15日
發明者治 劉 申請人:山東大學