鼻部毛囊識(shí)別和手指靜脈識(shí)別.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，生物特征識(shí)別技術(shù)逐漸深入到人們的生活中。生物特征識(shí)別技術(shù)主要是依靠人體固有的特征進(jìn)行身份驗(yàn)證。生物特征識(shí)別技術(shù)克服了傳統(tǒng)信息安全技術(shù)的一些缺點(diǎn)，提供一種更加便捷、安全、穩(wěn)定的信息安全方法，將帶來信息安全技術(shù)一次變革。
　　 生物特征識(shí)別技術(shù)近幾年得到了很大的發(fā)展，逐漸地從科研走向應(yīng)用。現(xiàn)在大部分的研究傾向于更加穩(wěn)定，更具有唯一性的識(shí)別技術(shù)。為滿足這一要求，生物特征逐漸從宏觀特征轉(zhuǎn)向微觀特征。人臉識(shí)別目前已經(jīng)很

2、成熟，但人臉特征容易受各種因素的影響，識(shí)別正確率受到了限制。因此，本文提出一種新的生物特征識(shí)別技術(shù)-鼻部毛囊識(shí)別技術(shù)。毛囊作為人體的代謝終端，其分布是一種優(yōu)化的分形網(wǎng)絡(luò)，符合生物特征識(shí)別的要求，而且鼻部毛囊分布具有較高的穩(wěn)定性。本文結(jié)果表明：鼻部毛囊的特征的識(shí)別可以作為一種高效的人體身份認(rèn)證技術(shù)。本文同時(shí)還研究了手指靜脈識(shí)別。靜脈特征被看作是最有前途的生物識(shí)別特征之一，本文深入研究了手指靜脈的采集，特征增強(qiáng)和提取，進(jìn)一步提高了手指靜脈在

3、實(shí)際應(yīng)用的穩(wěn)定性和實(shí)用性。
　　 本文主要工作如下：
　　 (1)提出一種新的生物特征識(shí)別方法-鼻部毛囊識(shí)別。毛囊作為人體代謝系統(tǒng)的終端，是一個(gè)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有可區(qū)別性。人臉鼻子部分的皮膚一旦成熟后就不再改變，毛囊則隨著皮膚的形成而形成的。毛囊一旦形成就不會(huì)發(fā)生變化，死亡后也不會(huì)再生，因此鼻子毛囊具有高的構(gòu)造穩(wěn)定性。雖然毛囊會(huì)隨著分泌物的多少，其毛孔大小會(huì)有些變化，但是鼻部毛囊的分布構(gòu)型特征不隨之改變。首先利用兩種分

4、割方法分割圖像的感興趣區(qū)域，然后利用Hessian矩陣特征值、特征向量和梯度的關(guān)系提取毛囊位置，最后利用相關(guān)分類器分類。影響識(shí)別正確率的主要因素是不同姿態(tài)導(dǎo)致的分割感興趣區(qū)域發(fā)生變化。本文利用兩個(gè)鼻孔面積的變化估計(jì)人臉的微姿態(tài)，并利用仿射變換調(diào)整圖像，減小人臉姿態(tài)對(duì)分割圖像的影響。研究結(jié)果表明，鼻部毛囊識(shí)別具有良好的穩(wěn)定性，具有可作為生物識(shí)別的基礎(chǔ)正確率88％。
　　 (2)基于加權(quán)保局投影的毛囊識(shí)別。局部保留映射(LPP)是一

5、種最優(yōu)的保持?jǐn)?shù)據(jù)集局部結(jié)構(gòu)的一種線性映射，它的特點(diǎn)是保留了樣本的局部結(jié)構(gòu)，而沒有考慮判別信息，從而容易引起類間距離小的類別之間的重疊。線性判別的局部保留映射(DLPP)算法將判別分析的思想引入LPP，同時(shí)考慮樣本間的相鄰關(guān)系以及模式類之間的相鄰關(guān)系，從而得到能正確分類的最優(yōu)投影方向。本文根據(jù)毛囊特征，提出一種加權(quán)的保局投影(WLPP)方法：在圖像局保投影前先確定樣本毛囊個(gè)數(shù)，然后利用兩個(gè)樣本的毛囊個(gè)數(shù)差加權(quán)相似矩陣，毛囊圖像經(jīng)過WLPP

6、的加權(quán)處理后，對(duì)樣本的識(shí)別正確率提高到93.24％。
　　 (3)手指靜脈識(shí)別系統(tǒng)。首先對(duì)手指靜脈采集設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。已經(jīng)出現(xiàn)的靜脈采集設(shè)備都是用發(fā)光二極管(LED)作為采集光源。LED光源的功率小，穿透能力弱等特點(diǎn)，導(dǎo)致采集圖像有陰影。手指靜脈，在不同的環(huán)境溫度下，會(huì)發(fā)生不同程度的擴(kuò)張(或收縮)，因此所采集到的手指靜脈圖像會(huì)隨環(huán)境溫度發(fā)生變化。本文采用激光二極管(LD)陣列作為采集光源。LD光源強(qiáng)穿透能力，用LD采集手指靜脈圖像

7、中的陰影能明顯地減弱；同時(shí)LD具有的大功率，采集平臺(tái)溫度均衡而穩(wěn)定，可保證所采集的圖像不會(huì)受環(huán)境溫度的影響。本文所設(shè)計(jì)的設(shè)備能暴露在各種環(huán)境光下進(jìn)行手指靜脈采集，增強(qiáng)了采集設(shè)備的實(shí)用性。本文提出了以手指關(guān)節(jié)作為分割圖像的基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)的圖像處理。手指靜脈作為人體循環(huán)系統(tǒng)的一部分，是一個(gè)優(yōu)化的分形網(wǎng)絡(luò)，具有自相似性。作為優(yōu)化的分形網(wǎng)絡(luò)，不同的人體的靜脈特征會(huì)有不同的網(wǎng)絡(luò)，因此手指靜脈具有很高的唯一性。然而目前用分形理論研究靜脈特征還未見