專利名稱：手指靜脈識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手指靜脈識別系統(tǒng)，屬于生物特征識別技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著進入信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，安全的計算機系統(tǒng)和電子事物處理變得越來越重要。 如今口令和密碼技術(shù)在電子商務以及計算機安全領(lǐng)域應用較為廣泛，然而各個以口令和
密碼為基礎(chǔ)的安全系統(tǒng)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征識別，即利用人體自身的某些因人而異的特征對身份 進行驗證，以獲取更高級別的安全認證等級。然而，現(xiàn)有的生物特征識別技術(shù)，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(xiàn)實生活中已經(jīng)得到廣泛應用， 但其兩大不足之處，會使安全系統(tǒng)產(chǎn)生巨大隱患。這兩大不足在于1、手指由于是人 體主要觸物器官，故指紋極易產(chǎn)生磨損；2、指紋容易被盜取。為此使用更為安全和有 效的生物特征模態(tài)為安全系統(tǒng)保駕護航顯得尤為迫切和重要。
研究中，發(fā)現(xiàn)近紅外線成像設(shè)備適用于手指靜脈圖像的采集工作。由于每個人的每 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，然后再和預先注冊的手指靜脈圖樣進 行比對，實現(xiàn)對個人進行身份鑒定，將是人體生物特征識別技術(shù)的一大突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有生物特征識別技術(shù)的不足，即解決人的生物特征識別中易仿 冒，易受損的缺陷，提供一種利用手指靜脈圖像特征進行人的身份驗證的手指靜脈識別系統(tǒng)。
一種手指靜脈識別系統(tǒng)，設(shè)備包括手指靜脈圖像采集裝置、圖像處理裝置、圖像識 別、存儲裝置；圖像采集裝置通過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。
所述的圖像采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(fā)明所提供的手指靜脈圖像識別系統(tǒng)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(tǒng)驗證時候，首先 選定相應的用戶號，采集到待檢人的手指靜脈圖像后，將其與數(shù)據(jù)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 "是哪個已注冊的人員"，即用戶手指靜脈圖像特征與數(shù)據(jù)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(tǒng)的工作方法如下
1) 將圖像采集模塊經(jīng)USB連接線接至計算機后，光電耦合控制器即啟動，需注冊 的手指伸入設(shè)備后即可觸發(fā)光電耦合裝置向圖像采集裝置發(fā)出脈沖，控制照明單元和拍 攝單元同步工作，靜脈圖像采集開始；
2) 將采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濾波器對預處理后的圖像濾波，得到手指靜脈特征；
4) 用競爭編碼方式對手指靜脈特征編碼，得到手指靜脈圖像的特征編碼向量；
5) 將靜脈特征編碼向量存儲進靜脈特征數(shù)據(jù)庫，建立每個人的靜脈特征編碼向量
檔案，完成人員注冊過程；
6) 待檢測的手指伸入設(shè)備，觸發(fā)光電耦合裝置向圖像采集裝置發(fā)出脈沖，控制照
明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像采集開始；
7) 將采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濾波器對預處理后的圖像濾波，得到手指靜脈特征；
9) 用競爭編碼方式對手指靜脈特征編碼，得到手指靜脈圖像的特征編碼向量；
10) 待檢測的手指靜脈特征編碼向量與數(shù)據(jù)庫中注冊的手指靜脈特征編碼向量在特 征匹配單元中進行比對，計算相似度，由相似度與系統(tǒng)預先設(shè)定的相似度閾值相比較， 如果大于該閾值，則認證通過，如果低于該閾值，則認證被拒絕，識別過程結(jié)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，并用骨 骼化算法對手指靜脈曲線細化。
本系統(tǒng)采用基于USB接口的相機。圖像處理算法主要在DSP處理芯片上實現(xiàn)，本 系統(tǒng)中的DSP芯片采用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(shù)相比較，手指靜脈識別技術(shù)具備以下四大優(yōu)勢
(1) 由于手指靜脈藏匿于身體內(nèi)部，所以不存在被仿冒或者被偷竊的風險，并且由 于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(yōu)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) 由于手指靜脈形狀的相對穩(wěn)定性且獲取方便清晰，所以可用低分辨率近紅外相 機拍攝，獲取設(shè)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、干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征也不會相同，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(fā)明的軟件流程圖。
圖2是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
其中，1、圖像采集裝置，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(tǒng)，設(shè)備包括手指靜脈圖像采集裝置、圖像處理裝置、圖像識 別、存儲裝置；圖像采集裝置通過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(fā)明所提供的手指靜脈圖像識別系統(tǒng)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(tǒng)驗證時候，首先 選定相應的用戶號，采集到待檢人的手指靜脈圖像后，將其與數(shù)據(jù)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 "是哪個已注冊的人員"，即用戶手指靜脈圖像特征與數(shù)據(jù)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(tǒng)的工作方法如下
1) 將圖像釆集模塊經(jīng)USB連接線接至計算機后，光電耦合控制器即啟動，需注冊
的手指伸入設(shè)備后即可觸發(fā)光電耦合裝置向圖像采集裝置發(fā)出脈沖，控制照明單元和拍
攝單元同步工作，靜脈圖像采集開始；
2) 將采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濾波器對預處理后的圖像濾波，得到手指靜脈特征；
4) 用競爭編碼方式對手指靜脈特征編碼，得到手指靜脈圖像的特征編碼向量；
5) 將靜脈特征編碼向量存儲進靜脈特征數(shù)據(jù)庫，建立每個人的靜脈特征編碼向量
檔案，完成人員注冊過程；
6) 待檢測的手指伸入設(shè)備，觸發(fā)光電耦合裝置向圖像采集裝置發(fā)出脈沖，控制照
明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像采集開始；
7) 將采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濾波器對預處理后的圖像濾波，得到手指靜脈特征；
9) 用競爭編碼方式對手指靜脈特征編碼，得到手指靜脈圖像的特征編碼向量；
10) 待檢測的手指靜脈特征編碼向量與數(shù)據(jù)庫中注冊的手指靜脈特征編碼向量在特征匹配單元中進行比對，計算相似度，由相似度與系統(tǒng)預先設(shè)定的相似度閾值相比較， 如果大于該閾值，則認證通過，如果低于該閾值，則認證被拒絕，識別過程結(jié)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，并用骨 骼化算法對手指靜脈曲線細化。
權(quán)利要求
1、一種手指靜脈識別系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)備包括手指靜脈圖像采集裝置、圖像處理裝置、圖像識別、存儲裝置；圖像采集裝置通過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(quán)利要求1所述的手指靜脈識別系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像采集裝置為 高性能逐行掃描CCD相機。
3、 如權(quán)利要求1所述的手指靜脈識別系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像處理裝置為 DSP處理器。
4、 如權(quán)利要求1所述的手指靜脈識別系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖像識別、儲存 裝置為PC機。
5、 一種權(quán)利要求1所述的手指靜脈識別系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，工作方法如下1) 將圖像采集模塊經(jīng)USB連接線接至計算機后，光電耦合控制器即啟動，需注冊的手指伸入設(shè)備后即可觸發(fā)光電耦合裝置向圖像采集裝置發(fā)出脈沖，控制照明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像采集開始；2) 將采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濾波器對預處理后的圖像濾波，得到手指靜脈特征；4) 用競爭編碼方式對手指靜脈特征編碼，得到手指靜脈圖像的特征編碼向量；5) 將靜脈特征編碼向量存儲進靜脈特征數(shù)據(jù)庫，建立每個人的靜脈特征編碼向量檔案，完成人員注冊過程；6) 待檢測的手指伸入設(shè)備，觸發(fā)光電耦合裝置向圖像采集裝置發(fā)出脈沖，控制照明單元和拍攝單元同步工作，靜脈圖像采集開始；7) 將采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濾波器對預處理后的圖像濾波，得到手指靜脈特征；9) 用競爭編碼方式對手指靜脈特征編碼，得到手指靜脈圖像的特征編碼向量；10) 待檢測的手指靜脈特征編碼向量與數(shù)據(jù)庫中注冊的手指靜脈特征編碼向量在特 征匹配單元中進行比對，計算相似度，由相似度與系統(tǒng)預先設(shè)定的相似度閾值相比較， 如果大于該閾值，則認證通過，如果低于該閾值，則認證被拒絕，識別過程結(jié)束。
6、 如權(quán)利要求5所述的手指靜脈識別系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，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，并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(tǒng)，屬于生物特征識別技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)備包括手指靜脈圖像采集裝置、圖像處理裝置、圖像識別、存儲裝置；圖像采集裝置通過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(tǒng)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(tǒng)驗證時候，首先選定相應的用戶號，采集到待檢人的手指靜脈圖像后，將其與數(shù)據(jù)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“是哪個已注冊的人員”，即用戶手指靜脈圖像特征與數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者治 劉 申請人:山東大學