一種手背認(rèn)證方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生理特征認(rèn)證領(lǐng)域，尤其涉及一種手背認(rèn)證方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般，確保大規(guī)模使用者或小規(guī)模使用者的出入管制和保安，需要個(gè)人身份識(shí)別 的保安設(shè)施和認(rèn)證系統(tǒng)，此系統(tǒng)使用磁卡、RF卡、智能卡等的磁卡鑰匙。但是，使用磁卡鑰 匙的個(gè)人身份識(shí)別方式不能在根本上防止卡遺失、盜用和誤用等。另外，有大規(guī)模的使用者 時(shí)，由于個(gè)人支付的信用卡數(shù)量多，缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)大。為完善此缺點(diǎn)，認(rèn)證使用者本人，開 發(fā)并使用生理識(shí)別系統(tǒng)，可以自動(dòng)識(shí)別、認(rèn)證使用者的自身特征，確認(rèn)使用者身份、認(rèn)證身 份以及管制保安出入。
[0003] 生理識(shí)別系統(tǒng)大體上分為識(shí)別人行為特征的簽名識(shí)別、認(rèn)識(shí)身體特征的指紋識(shí) 另IJ、面部識(shí)別、手的形狀識(shí)別、手背靜脈樣本的識(shí)別等，利用這些識(shí)別的系統(tǒng)等作為代表內(nèi) 容。
[0004] 生理識(shí)別系統(tǒng)中，眾所周知的是指紋識(shí)別系統(tǒng)，由于每位使用者有固定的指紋，作 為識(shí)別系統(tǒng)具有充分的優(yōu)點(diǎn)，識(shí)別位于人體表皮上的指紋樣本，通過(guò)良好的指紋圖像，進(jìn)行 個(gè)人身份認(rèn)證。但是，指紋識(shí)別系統(tǒng)的方法是提取表皮上的指紋特征，用此方法提取工地現(xiàn) 場(chǎng)的勞動(dòng)者和軍人的指紋時(shí)，提取良好地指紋很困難，這不是造成系統(tǒng)性能低下唯一的主 要原因，由于手部出汗、受傷、外部污染，也是造成系統(tǒng)性能低下的主要原因。
[0005] 其次，生理識(shí)別系統(tǒng)中，面部識(shí)別系統(tǒng)在目前的技術(shù)水平下，由于外部照明、化妝、 眼睛、裝飾品等外部變化，不能顯示穩(wěn)定的識(shí)別性能，手的形狀識(shí)別系統(tǒng)由于必需固定使用 者手的位置，使用者便利性能差，因風(fēng)濕、關(guān)節(jié)炎等生物特征容易發(fā)生變化，造成系統(tǒng)的性 能低下。
[0006] 例如，個(gè)人身份識(shí)別系統(tǒng)利用手背靜脈樣本。為改善原來(lái)生理識(shí)別系統(tǒng)的缺點(diǎn)，個(gè) 人身份識(shí)別系統(tǒng)在工具的設(shè)計(jì)方面上，確保固定使用者手的位置的，使用此方式；在算法的 側(cè)面上應(yīng)用高帶寬處理和二值化處理，提取使用者靜脈血管的。換言之，利用手背靜脈樣本 的個(gè)人身份識(shí)別系統(tǒng)使用安全手段、提取手段、比較手段，其中安全手段是使用者身穿可以 握住感應(yīng)棒的服裝，手握感應(yīng)棒，輸入使用者手背的圖像，提取手段是提取使用者手背靜脈 樣本，比較手段是對(duì)使用者手部旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)的補(bǔ)正，使用并補(bǔ)充修正分支點(diǎn)，此分支點(diǎn)是依 據(jù)提取手提取的手背血管樣式左側(cè)上層的分支點(diǎn)同右側(cè)下層的分支點(diǎn)。
[0007] 另外，用提取手段從使用者手背提取靜脈樣本時(shí)，不考慮靜脈樣本的方向性，用高 帶寬處理和二值化處理過(guò)程提取樣本。依據(jù)這種提取手段，依據(jù)之前技術(shù)的手背靜脈樣本 個(gè)人身份識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)樣本的方向性，損失部分靜脈樣本的特征向量（樣本分支點(diǎn)）。
[0008] 因使用者手部旋轉(zhuǎn)與移動(dòng)而產(chǎn)生系統(tǒng)錯(cuò)誤拒絕，用比較手段解決系統(tǒng)錯(cuò)誤拒絕的 方法時(shí)，利用提取到的手背靜脈樣本左側(cè)上層的分支點(diǎn)和右側(cè)下層的分支點(diǎn)，作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)， 損失部分提取的分支點(diǎn)，錯(cuò)誤識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)分支點(diǎn)，是造成系統(tǒng)性能低下的主要原因。
[0009] 如上所述，生理識(shí)別系統(tǒng)中，指紋識(shí)別、面部識(shí)別、手的形狀識(shí)別系統(tǒng)等識(shí)別系統(tǒng) 有這樣的問題，由于破損的指紋圖像、汗液、外傷等外部污染，導(dǎo)致性能低下，而利用手背靜 脈樣本的系統(tǒng)通過(guò)位于表皮下的特征，可以解決這樣的問題。但是，由于依據(jù)之前技術(shù)的手 背靜脈樣本個(gè)人身份識(shí)別系統(tǒng)有以下問題，由于靜脈樣本的歪曲和靜脈樣本中損失部分樣 本分支點(diǎn)，導(dǎo)致錯(cuò)誤識(shí)別和錯(cuò)誤拒絕，造成系統(tǒng)性能低下。
[0010] 之前技術(shù)的手背靜脈樣本提取算法是通過(guò)照相機(jī)獲得使用者手背的原始圖像，圖 像中把集中分布的靜脈樣本作為感興趣區(qū)域（R〇I:Region of Interest)，獲得感興趣區(qū) 域的圖像，ROI圖像中利用靜脈樣本強(qiáng)調(diào)濾波（HVPEF :Hand Vein Pattern Emphasizing Filter)，僅突出靜脈樣本，突出手背上分布的靜脈樣本與其背景之間的邊界部分內(nèi)容。 [0011] 靜脈樣本強(qiáng)調(diào)濾波以帶通（band-pass)濾波的形式，強(qiáng)調(diào)ROI圖像中手背上分布 的靜脈樣本與背景間的邊界部分，消除符合背景部分的低周波（low-frequency)。這樣的 靜脈樣本強(qiáng)調(diào)濾波的特性是在高周波帶寬和低周波帶寬間寬闊的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)，不能維持通 帶（pass-band)的利益，ROI圖像中要提取靜脈樣本，不考慮靜脈樣本的粗細(xì)，靜脈樣本的 重要特征是靜脈樣本連結(jié)性（vein-pattern connectivity)，損失部分靜脈樣本連結(jié)性。
[0012] 二值化處理過(guò)程是使用靜脈樣本強(qiáng)調(diào)濾波的處理結(jié)果圖，灰度色標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換成二 值化圖像（binary image)，僅提取手背靜脈樣本的分布情況。通過(guò)二值化處理過(guò)程取得的 結(jié)果圖把將要提取的靜脈樣本劃分為黑色，其余背景部分劃分為白色。
[0013] 正規(guī)化（normalization)處理過(guò)程應(yīng)用于二值化圖像，二值化圖像是經(jīng)過(guò)二值化 處理，分開要提取的靜脈樣本和背景的圖像。換言之，正規(guī)化處理過(guò)程必須依據(jù)系統(tǒng)的限定 內(nèi)存，均等地使用使用者的數(shù)據(jù)庫(kù)，在識(shí)別過(guò)程中，判定對(duì)象是否為獲得允許的正規(guī)化圖像 使用者。
[0014] 其次，二值化處理過(guò)程和正規(guī)化處理過(guò)程之間的消除雜影程，它通過(guò)反干擾濾波 (NRF :NoiSe Removal Filter)，經(jīng)過(guò)二值化處理以及正規(guī)劃過(guò)程，消除由手背彎曲、汗毛、 皮下脂肪層等引發(fā)的雜影。反干擾濾波作為消除雜影的一般方法，可以使用線形過(guò)濾圈的 滑動(dòng)平均（Moving Average)濾波和非線形過(guò)濾圈的中數(shù)值濾波。之前技術(shù)的手背靜脈樣 本提取演算使用中數(shù)值濾波的消除雜影過(guò)程。
[0015] 之前技術(shù)的手背靜脈分布提取演算是經(jīng)過(guò)靜脈樣本的突出過(guò)濾圈、二值化以及正 規(guī)化處理、消除雜影過(guò)程，最終只提取手背分布的靜脈樣本。這種手背靜脈分布提取演算有 以下問題，在取得的ROI圖像中，由外部溫度變化引發(fā)靜脈樣本的收縮以及膨脹現(xiàn)象，不考 慮收縮以及膨脹現(xiàn)象而提取靜脈樣本，靜脈樣本分布中損失大部分靜脈樣本連結(jié)性，不能 提供穩(wěn)定的演算性能。
[0016] 進(jìn)一步說(shuō)，作為之前技術(shù)的手背靜脈分布提取演算性能低下的主要原因，有以下 問題：通帶的寬闊過(guò)渡區(qū)域內(nèi)，損失部分靜脈樣本和背景間的邊界信息與靜脈樣本內(nèi)部信 息，要提取的靜脈樣本的重要特征是靜脈樣本連結(jié)性，會(huì)損失其部分連結(jié)性。
[0017] 這樣的問題等，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)識(shí)別性能嚴(yán)重的性能低下現(xiàn)象。通過(guò)手背靜脈 分布提取演算，不考慮要提取的靜脈樣本的粗細(xì)，用單一濾波特性（single filter characteristics)提取靜脈樣本，要提取的靜脈樣本的重要特征是靜脈樣本連結(jié)性，會(huì)損 失其部分連結(jié)性。
[0018] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種手背認(rèn)證方法。
[0020] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括：
[0021] 一種手背認(rèn)證方法，其包括：認(rèn)證手指部數(shù)字圖像以及手背靜脈；
[0022] 手指部數(shù)字圖像是通過(guò)在認(rèn)證設(shè)備的水平軸棒之中央部安置二根軸的安定把手 上，所述的二根軸之間插入中指，拍攝中指、食指、無(wú)名指和手背的連結(jié)范圍，而得到的圖 像；所述的手背靜脈是讀取拍攝的上述手背的背部數(shù)字圖像。
[0023] 所述的手背認(rèn)證方法，其中，上述步驟具體的還包括：
[0024] 在電腦上進(jìn)行認(rèn)證信息用的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)步驟、臨時(shí)存儲(chǔ)內(nèi)存步驟及ROI圖像的提 取步驟；認(rèn)證信息用的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)步驟是把最合適的分布特性數(shù)據(jù)、第一標(biāo)準(zhǔn)邊界線及第 二標(biāo)準(zhǔn)邊界線作為手指部邊界標(biāo)準(zhǔn)信息，存儲(chǔ)在在認(rèn)證信息用的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)；其中最合適的 分布特性數(shù)據(jù)包括認(rèn)證者把中指插入到上述安定把手的二個(gè)軸內(nèi)，連結(jié)預(yù)先拍攝得到手背 靜脈的分支點(diǎn)，而形成的標(biāo)準(zhǔn)多邊形；第一標(biāo)準(zhǔn)邊界線是上述過(guò)程中，拍攝到的中指與無(wú)名 指連接的第一彎曲范圍的邊緣部分；第二標(biāo)準(zhǔn)邊界線是中指與食指連接的第二彎曲范圍的 邊緣部分；
[0025] 進(jìn)一步進(jìn)行位置補(bǔ)正步驟以及靜脈樣本匹配步驟；
[0026] 上述的位置補(bǔ)正步驟包括手指部邊界圖像的提取步驟、第一邊界線與第二