基本信息
- 项目名称：
- 人体手指静脉身份认证系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该项目设计了一种基于OMAP-L138嵌入式平台的手指静脉身份认证系统，利用模糊控制算法对采集装置光源进行分组PWM控制，采用近红外成像技术通过对手指静脉特征成像进行身份认证，具有速度快、精度高、性能可靠、信息安全性高等优点，能够准确地进行身份认证。
- 详细介绍：
- 手指静脉身份认证系统分为三个模块：图像采集模块、图像处理与特征提取模块、存储和匹配识别模块。图像采集模块主要完成手指静脉图像的采集和传输任务，通过质量控制来确定这次的采集是否有效，若无效则重新采集；图像处理与特征提取模块通过对图像的增强处理来确定手指的区域，然后进行图像的分割，获取血管模型，之后再进行特征的提取，提取的特征交给存储模块和识别模块来处理；存储模块负责特征数据的存储，识别的时候负责提取相对应的数据；识别模块将待识别的特征通过特定的匹配算法与数据库中所存储的特征信息进行比对，得出认证结果。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 开发一种基于嵌入式系统的新型生物特征身份认证系统——人体手指静脉身份认证系统，有效地解决了传统生物特征识别技术领域如指纹识别中存在的识别能力有限、信息安全系数低等问题。 系统利用人体静脉中失脱氧份的血红蛋白对近红外光线的吸收作用来获取手指静脉拓扑特征进行认证。其主要技术关键在于利用模糊控制算法对采集装置光源进行分组PWM控制，实现了静脉图像的亮度归一化和手指定位检测；提出了基于谷形检测的手指静脉图像特征提取算法以及静脉特征的匹配与分类算法；利用DSP桥技术实现了基于OMAP-L138的ARM+DSP双核嵌入式系统的高效运行。 通过对物理与电子信息学院1268名同学进行建库测试（对每人测试30次，共38040次），得到的结果为：平均建库时间小于30秒，平均检测时间小于2秒，拒真率0.0078%，认假率0.0%。
科学性、先进性
- 本作品已申请发明专利和实用新型专利各1项，其科学性、先进性和实用性在于： 1．文献《基于CMOS成像器件的手指静脉图像采集方法及装置》中提出光源亮度调节采用恒压调节方式，而本作品提出的前端采集装置光源控制，其控制算法是根据亮度归一化后的结果对光源进行分组控制的； 2．文献《基于小波去噪和直方图模板均衡化的手指静脉图像增强》中提出手指静脉图像增强算法主要基于小波去噪和直方图均衡化，而本作品提出了基于谷形检测的手指静脉图像特征提取算法，通过对静脉图像进行粗分割，分割出主要的手指静脉特征；然后把分割出来的静脉特征作为种子点，利用谷形检测算法对种子进行生长得到图像的全部静脉特征。该算法能有效提取静脉特征，且具有一定的鲁棒性。 3．国外在手指静脉技术研究领域已有成型产品，但市场推广程度不高，国内技术还不成熟；目前国内外尚无嵌入式产品发布。
获奖情况及鉴定结果
- 无。
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 无。
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统操作简单：用户将手指置于认证装置上，系统自动获取手指静脉图像拓扑结构，进行特征数据库建立或身份认证。 采用模糊技术控制红外光源，有效解决了手指静脉图像光照不均而影响识别的难题；结合静脉生长的特点，提出一种基于方向算子的改进型NiBlack算法，有效提取手指静脉特征；采用局部模板匹配融合算法对静脉特征信息进行准确分类。 本作品是嵌入式系统，具有体积小巧、方便携带、功耗低、成本可控等优点，可广泛应用于军事、银行、机场、海关、小区安保、电子商务、社会福利保障等个人信息安全领域，其市场潜力大，经济效益可观。仅以国内银行为例，国内银行网点数目预计总数超过10万， 若2%的网点安装该系统（保守估计），可创利润5,000,000元。
同类课题研究水平概述
- 在国外，日本的日立公司（Hitachi）、富士通（Fujitsu）公司以及索尼公司都在进行手指静脉身份识别和相应产品的研发，近年来已经分别推出了多款基于手指静脉和手掌静脉识别技术的产品，如ATM系统和门禁系统等。日立制作所与日立软件工程（Software Engineering）联合开发了可与个人电脑连接使用的小型手指静脉认证装置，于2006年10月12日开始上市，主要应用于企业业务系统中的客户信息管理及登陆等领域。索尼发布2009年12月中旬上市过一款全球最小最轻的USB接口手指静脉识别装置FVA-U1，搭载高亮度红外LED光源，搭配1/10英寸CMOS图像传感器，整机尺寸70×58×14.5mm，带 USB接口，支持Windows XP/Vista 32/64bit操作系统。 在国内，手指静脉识别技术研究起步较晚。在中国民航大学的天津市智能信号与图像处理重点实验室工作的杨金锋博士曾获得国家一项自然科学基金资助，研究内容为:手指静脉识别，这是目前国内手指静脉识别领域第一项获得国家自然科学基金资助的研究项目；重庆理工大学远程测控研究所在余成波教授的带领下，在手指静脉识别技术方面也开展了大量的研究，取得了一定的研究成果，在大量实验基础上，提出了一套从图像采集、增强、分割到模式识别的算法，形成一套系统、完整的手指静脉身份识别理论并出版专著，研制了智能化的前端手指静脉图像采集装置，并成功地研制了基于PC机上的产品。 目前市场上尚未出现基于嵌入式系统的手指静脉身份认证系统。 综上所述，国内外研究情况： （1）国外已有产品发布，但是成本高，价格昂贵，市场占有率低，无嵌入式产品发布。 （2）国内研究起步晚，技术还不是非常成熟，市场推广程度不高，无嵌入式产品发布。 因此，该项目研制设计的嵌入式手指静脉身份认证系统具有重要意义和广阔应用前景。
