一种基于指静脉的身份识别装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物特征识别和三维图像重建领域，尤其涉及一种基于指静脉的身份 识别方法及其装置。
【背景技术】
[0002] 生物特征识别是通过计算机技术，利用人体固有的生理特征或行为特征进行身份 鉴别的技术。随着信息技术的飞速发展，信息安全显示出前所未有的重要性，身份识别是保 证系统安全的必要前提。手指静脉识别技术是通过近红外线穿透手指后所得的静脉纹路影 像来进行身份识别，它是目前世界上新的具有高精度、高速度的认证技术。手指静脉识别技 术因其采用的是活体、身体内部特征进行认证的技术，具有安全等级高、伪造困难、识别精 度高、速度快、模板小、非接触方式等特点，是具有高防伪性的第二代生物特征识别技术。
[0003] 现有的基于手指静脉设别的方法中，如日立公司的指静脉认证系统、富士通公司 的掌静脉认证系统，以及中国专利CN101380225A、CN1586395A等提出的基于指静脉特征 进行身份识别的方法和设备，都是针对单摄像机采集到的手指静脉二维图像进行处理和辨 识，由于指静脉存在手指内部，具有复杂的三维网络结构特征，二维指静脉图像丢失了其它 视角信息，并且同一根手指每一次采集图像时，经常有位移、旋转等手指姿势变化，造成每 次采集到的图像差别较大，辨识准确率低；专利CN101980243A公开了一种基于双目视觉的 手指静脉三维识别方法及装置，在一定程度上解决了上述缺陷，但由于两个摄像头水平对 称排放，垂直于手指方向，仍然会造成部分有用静脉特征丢失，且对手指伸缩、俯仰等姿态 所产生的静脉纹路变形的矫正效果不明显，造成部分特征识别错误。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于指静脉的身份识 别装置及方法，减少了由于手指姿态变化引起的错误识别，提高指静脉身份识别设备的识 别率和安全级别。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供的指静脉识别装置，包括，主摄像机、从摄像机、图像 处理单元、身份认证单元、存储单元、触摸键、滤光镜，以及红外面光源，其中 ：
[0006] 所述主、从摄像机，分别将获取的主、从手指静脉图像发送给所述图像处理单元；
[0007] 所述图像处理单元，从所述主、从手指静脉图像信号中提取指静脉三维特征信息 并进行规范化处理，获得指静脉基准特征信息，并分别发送给所述存储单元和所述身份认 证单元；
[0008] 所述身份认证单元，将所述待识别指静脉特征信息与所述特征模板进行比较，对 指静脉进行身份的识别和认证；
[0009] 所述存储单元，用于存储所述指静脉基准特征模板；
[0010] 所述主、从摄像机，位于同一平面内，该平面和所述红外面光源所处的平面平行；
[0011] 所述主摄像机光心、红外面光源的中心点和所述滤光镜中心点位于同一直线上， 该直线与所述红外面光源的平面以及所述滤光镜平面垂直；
[0012] 所述从摄像机位于所述主摄像机的侧面，其和所述主摄像机光心的连线与手指方 向成60度角。
[0013] 其中，所述图像处理单元，进一步包括，图像增强模块、图像分割模块、特征点提取 模块、匹配点对模块，以及信息规范化模块，其中，
[0014] 所述图像增强模块，其采用自适应直方图均衡法对所述主从静脉图像进行增强处 理；
[0015] 所述图像分割模块，其利用NiBlack阀值分割方法对经过增强的静脉图像进行分 割；
[0016] 所述特征点提取模块，其采用数学形态学图像细化算法对静脉纹理进行细化，并 提取主从静脉图像的特征点；
[0017] 所述匹配点对模块，其根据极线约束条件和立体匹配算法，从所述主从静脉图像 的特征点中获取主从静脉图像的匹配点对；
[0018] 所述信息规范化模块，其采用反透视变换方法，计算手指静脉的三维特征点坐标， 并投影到指静脉的相对坐标系中，形成与手指姿态无关的二维特征点集，作为指静脉基准 特征信息。
[0019] 其中，所述身份认证单元，采用基于修改的HausdorfT距离的身份识别方法，将所 述待识别指静脉基准特征信息与所述特征模板进行比较，对指静脉进行身份的识别和认 证。
[0020] 为实现上述目的，本发明提供的指静脉识别方法，包括以下步骤：
[0021] 1)定标：对主、从摄像机进行定标；
[0022] 2)注册：从主、从摄像机采集指静脉图像，从指静脉图像中提取指静脉三维特征 信息并进行规范化处理，获得指静脉基准特征模板并存储到存储模块中，完成用户身份的 注册；
[0023] 3)认证和识别：从主、从摄像机获取的主、从手指静脉图像中提取指静脉三维特 征信息并进行规范化处理，获得待识别指静脉基准特征信息；将所述待识别指静脉特征信 息与所述指静脉特征模板进行比对，根据比对结果对指静脉进行身份识别或认证。
[0024] 其中，所述对主、从摄像机进行定标，采集指静脉图像，是采用3D靶标的方法对摄 像机进行定标。
[0025] 其中，所述提取指静脉三维特征信息，是采用自适应直方图均衡化法对主从指静 脉图像进行增强；采用NiBlack阀值分割方法，对增强后的图像进行分割；采用数学形态学 图像细化算法，对二值静脉图像进行细化，分别提取主从静脉图像的特征点；根据极线约束 条件和立体匹配算法，从所述主从静脉图像的特征点中获取主从静脉图像的匹配点对，根 据反透视变换原理，获得静脉三维特征信息。
[0026] 其中，所述对指静脉三维特征信息进行规范化处理，是从静脉图像的匹配点对中 选取特征最明显的三个特征点所对应的三维空间点，以两点连线为X'轴，过第三点并垂直 于X'轴为Y'轴，过X'与Y'轴交点，并垂直于X'和Y'轴的直线为Z'轴，建立指静脉相对 坐标系，将三维空间中的所有特征点垂直投影到X'Y'平面上，形成二维的基准特征点集合。
[0027] 其中，所述将待识别指静脉特征信息与所述指静脉特征模板进行比对，是采用基 于修改的Hausdorff距离的身份识别方法，对指静脉进行身份的识别和认证。
[0028] 本发明的基于指静脉的身份识别装置及方法，主从摄像机同时获取不同角度的手 指静脉图像，根据立体匹配算法和反透视变换方法，提取手指静脉的三维特征，并投影到指 静脉的相对坐标系中，形成二维的基准特征点集；采用修改的Hausdorff距离（MHD)方法， 计算待识别静脉图像和模板的相似度，以此实现指静脉的身份识别和认证。
[0029] 本发明可有效地提高指静脉身份识别的准确率，降低由于手指位置偏移、旋转、俯 仰等姿态原因造成的错误识别率。同时，在特定应用场合，也可以只用主摄像机完成指静脉 身份识别的功能，降低设备成本。
[0030] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
【附图说明】
[0031] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的 实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0032] 图1为根据本发明的静脉识别装置原理框图；
[0033] 图2为根据本发明的静脉识别装置结构示意图；
[0034] 图3为根据本发明的图像处理单元原理框图；
[0035] 图4为根据本发明的指静脉三维特征信息提取及规范化流程图；
[0036] 图5为根据本发明的身份认证流程图。
【具体实施方式】
[0037] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038] 图1为根据本发明的静脉识别装置原理框图，图2为根据本发明的静脉识别装置 结构示意图，如图1和2所示，本发明的静脉识别装置，包括，主摄像机11、从摄像机12、图 像处理单元13、身份认证单元14、存储单元15、触摸键16、滤光镜17,以及红外面光源18， 其中，
[0039] 主摄像机11、从摄像机12,分别连接图像处理单元13,将获取的手指静脉图像发 送给图像处理单元13。
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