手指靜脈認(rèn)證采集系統(tǒng)

1、文章編號(hào):16730291(2012)02007406手指靜脈認(rèn)證采集系統(tǒng)劉云王越(北京交通大學(xué)通信與信息系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100044)摘要:信息社會(huì)對(duì)于系統(tǒng)和信息安全性要求的日益增加促進(jìn)了生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展.手指靜脈識(shí)別技術(shù)作為新興的生物識(shí)別手段因其保密性更好可靠性更高更實(shí)用便捷被業(yè)界稱為全球頂尖的生物識(shí)別技術(shù).本文在對(duì)手指靜脈識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的闡述及認(rèn)證原理分析的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)手指靜脈認(rèn)證采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì).整個(gè)系統(tǒng)包括靜脈圖

2、像采集模塊和系統(tǒng)控制模塊兩大部分.其中靜脈圖像采集模塊用于拍攝識(shí)別過程所需要的手指輪廓圖像、指腹折痕圖像與靜脈圖像.系統(tǒng)控制模塊用于系統(tǒng)控制以實(shí)現(xiàn)感應(yīng)手指放置、自動(dòng)拍照和上傳圖片至PC機(jī)等一系列時(shí)序動(dòng)作.通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)我們可以得到清晰的手指靜脈紋路圖像為計(jì)算機(jī)后期的認(rèn)證比對(duì)處理提供了可靠而有效的原始數(shù)據(jù).關(guān)鍵詞:靜脈指腹折痕采集認(rèn)證中圖分類號(hào):TP309.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:AAcquisitionsystemoffingerveina

3、uthenticationLIUYunWANGYue(KeyLabatyofCommunicationcreasesoffingeracquisitionauthentication收稿日期:20110720基金項(xiàng)目:北京市教育委員會(huì)學(xué)科建設(shè)與研究生建設(shè)項(xiàng)目資助作者簡(jiǎn)介:劉云(1955))女天津人教授博士博士生導(dǎo)師1研究方向?yàn)樾畔⒕W(wǎng)絡(luò)與安全.email:liuyun@bjtu.edu.cn.第36卷第2期2012年4月北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)J

4、OURNALOFBEIJINGJIAOTONGUNIVERSITYVol.36No.2Apr.2012獲取自然光條件下的指腹折痕照片.本系統(tǒng)在采集靜脈紋理圖像時(shí)使用的紅外發(fā)光二極管共有兩組需要依靠紅外分組控制電路進(jìn)行分組控制以方便在不同場(chǎng)合環(huán)境下的紅外燈光要求也方便了系統(tǒng)的調(diào)試過程.PWM紅外電源用來(lái)提供發(fā)光二極管穩(wěn)定的0~VDD連續(xù)可調(diào)的工作電壓.圖2靜脈認(rèn)證采集系統(tǒng)控制模塊框圖Fig.2Blockdiagramofveinauthe

5、nticationacquisitionsystemcontrol213靜脈認(rèn)證采集系統(tǒng)總體流程根據(jù)系統(tǒng)所要求實(shí)現(xiàn)的感知手指位置、完成自動(dòng)拍照、圖像比對(duì)和輸出結(jié)果等一系列功能進(jìn)行友好的人機(jī)交互系統(tǒng)總體流程框圖如圖3所示.圖3靜脈認(rèn)證采集系統(tǒng)總體流程圖Fig.3Flowtofveinauthenticationacquisitionsystem3圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靜脈圖像采集前端模塊主要作用是固定手指放置位置提供光源(包括紅外及可見光

6、)攝像機(jī)拍攝圖片并將圖片傳至PC機(jī).它設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理與否直接影響到獲取圖像樣本的質(zhì)量、產(chǎn)品的易用性、用戶的接受程度及最終識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性.因此也是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分.靜脈圖像采集裝置主要由以下幾部分構(gòu)成:紅外發(fā)光二極管陣列、攝像頭、普通發(fā)光二極管等.311光源的選擇獲取手指指腹折痕圖像并不需要特殊的光源在常規(guī)燈光下通過相機(jī)成像即可因此本文選擇藍(lán)色可見光光源.而靜脈紋路圖像需要波長(zhǎng)適合的紅外光進(jìn)行照射才能獲得較為清晰的圖像數(shù)據(jù)其分辨

7、率和清晰度高低直接影響到最終識(shí)別比對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性.根據(jù)中國(guó)國(guó)家醫(yī)用紅外檢測(cè)光源的有關(guān)規(guī)定紅外光強(qiáng)處于峰值時(shí)波長(zhǎng)范圍在800nm到1500nm之間[3].而根據(jù)參考資料當(dāng)入射光波長(zhǎng)在720nm到1100nm時(shí)能夠較好的穿透骨骼和肌肉凸現(xiàn)出血管結(jié)構(gòu)該波長(zhǎng)范圍屬于近紅外光線.通過若干組不同波長(zhǎng)的紅外光源的比對(duì)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)為850nm的紅外光具有更好的造影效果圖像更為清晰.在最終方案選取中使用兩組波長(zhǎng)都為850nm并且都能夠分組控制亮度連續(xù)

8、可調(diào)的紅外發(fā)光二極管作為靜脈圖像的打光光源為了獲得較好的圖像質(zhì)量可以將紅外LED發(fā)光管頭部截成平面并打磨采用散光片加裝在紅外光源前以獲得均勻的離散紅外光[4].312光路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要獲取靜脈和指腹折痕兩種圖像為了能在同一個(gè)裝置中同時(shí)獲取這兩種生物特征需要設(shè)計(jì)合理的光路以保證有足夠的可見光照射手指的同時(shí)有充分的紅外光線透射過手指此外還要考慮相機(jī)拍攝時(shí)到焦距問題[5].結(jié)合以上要求我們?cè)O(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的手指定位裝置既能滿足的成像要求又具有良