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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 人體手指靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種基于OMAP-L138嵌入式平臺(tái)的手指靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)，利用模糊控制算法對(duì)采集裝置光源進(jìn)行分組PWM控制，采用近紅外成像技術(shù)通過(guò)對(duì)手指靜脈特征成像進(jìn)行身份認(rèn)證，具有速度快、精度高、性能可靠、信息安全性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行身份認(rèn)證。
- 詳細(xì)介紹：
- 手指靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：圖像采集模塊、圖像處理與特征提取模塊、存儲(chǔ)和匹配識(shí)別模塊。圖像采集模塊主要完成手指靜脈圖像的采集和傳輸任務(wù)，通過(guò)質(zhì)量控制來(lái)確定這次的采集是否有效，若無(wú)效則重新采集；圖像處理與特征提取模塊通過(guò)對(duì)圖像的增強(qiáng)處理來(lái)確定手指的區(qū)域，然后進(jìn)行圖像的分割，獲取血管模型，之后再進(jìn)行特征的提取，提取的特征交給存儲(chǔ)模塊和識(shí)別模塊來(lái)處理；存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)特征數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，識(shí)別的時(shí)候負(fù)責(zé)提取相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；識(shí)別模塊將待識(shí)別的特征通過(guò)特定的匹配算法與數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的特征信息進(jìn)行比對(duì)，得出認(rèn)證結(jié)果。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 開(kāi)發(fā)一種基于嵌入式系統(tǒng)的新型生物特征身份認(rèn)證系統(tǒng)——人體手指靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)，有效地解決了傳統(tǒng)生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域如指紋識(shí)別中存在的識(shí)別能力有限、信息安全系數(shù)低等問(wèn)題。 系統(tǒng)利用人體靜脈中失脫氧份的血紅蛋白對(duì)近紅外光線的吸收作用來(lái)獲取手指靜脈拓?fù)涮卣鬟M(jìn)行認(rèn)證。其主要技術(shù)關(guān)鍵在于利用模糊控制算法對(duì)采集裝置光源進(jìn)行分組PWM控制，實(shí)現(xiàn)了靜脈圖像的亮度歸一化和手指定位檢測(cè)；提出了基于谷形檢測(cè)的手指靜脈圖像特征提取算法以及靜脈特征的匹配與分類(lèi)算法；利用DSP橋技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基于OMAP-L138的ARM+DSP雙核嵌入式系統(tǒng)的高效運(yùn)行。 通過(guò)對(duì)物理與電子信息學(xué)院1268名同學(xué)進(jìn)行建庫(kù)測(cè)試（對(duì)每人測(cè)試30次，共38040次），得到的結(jié)果為：平均建庫(kù)時(shí)間小于30秒，平均檢測(cè)時(shí)間小于2秒，拒真率0.0078%，認(rèn)假率0.0%。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利各1項(xiàng)，其科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性在于： 1．文獻(xiàn)《基于CMOS成像器件的手指靜脈圖像采集方法及裝置》中提出光源亮度調(diào)節(jié)采用恒壓調(diào)節(jié)方式，而本作品提出的前端采集裝置光源控制，其控制算法是根據(jù)亮度歸一化后的結(jié)果對(duì)光源進(jìn)行分組控制的； 2．文獻(xiàn)《基于小波去噪和直方圖模板均衡化的手指靜脈圖像增強(qiáng)》中提出手指靜脈圖像增強(qiáng)算法主要基于小波去噪和直方圖均衡化，而本作品提出了基于谷形檢測(cè)的手指靜脈圖像特征提取算法，通過(guò)對(duì)靜脈圖像進(jìn)行粗分割，分割出主要的手指靜脈特征；然后把分割出來(lái)的靜脈特征作為種子點(diǎn)，利用谷形檢測(cè)算法對(duì)種子進(jìn)行生長(zhǎng)得到圖像的全部靜脈特征。該算法能有效提取靜脈特征，且具有一定的魯棒性。 3．國(guó)外在手指靜脈技術(shù)研究領(lǐng)域已有成型產(chǎn)品，但市場(chǎng)推廣程度不高，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不成熟；目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)嵌入式產(chǎn)品發(fā)布。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)。
作品所處階段
- 中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單：用戶(hù)將手指置于認(rèn)證裝置上，系統(tǒng)自動(dòng)獲取手指靜脈圖像拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)行特征數(shù)據(jù)庫(kù)建立或身份認(rèn)證。 采用模糊技術(shù)控制紅外光源，有效解決了手指靜脈圖像光照不均而影響識(shí)別的難題；結(jié)合靜脈生長(zhǎng)的特點(diǎn)，提出一種基于方向算子的改進(jìn)型NiBlack算法，有效提取手指靜脈特征；采用局部模板匹配融合算法對(duì)靜脈特征信息進(jìn)行準(zhǔn)確分類(lèi)。 本作品是嵌入式系統(tǒng)，具有體積小巧、方便攜帶、功耗低、成本可控等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于軍事、銀行、機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、小區(qū)安保、電子商務(wù)、社會(huì)福利保障等個(gè)人信息安全領(lǐng)域，其市場(chǎng)潛力大，經(jīng)濟(jì)效益可觀。僅以國(guó)內(nèi)銀行為例，國(guó)內(nèi)銀行網(wǎng)點(diǎn)數(shù)目預(yù)計(jì)總數(shù)超過(guò)10萬(wàn)， 若2%的網(wǎng)點(diǎn)安裝該系統(tǒng)（保守估計(jì)），可創(chuàng)利潤(rùn)5,000,000元。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 在國(guó)外，日本的日立公司（Hitachi）、富士通（Fujitsu）公司以及索尼公司都在進(jìn)行手指靜脈身份識(shí)別和相應(yīng)產(chǎn)品的研發(fā)，近年來(lái)已經(jīng)分別推出了多款基于手指靜脈和手掌靜脈識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品，如ATM系統(tǒng)和門(mén)禁系統(tǒng)等。日立制作所與日立軟件工程（Software Engineering）聯(lián)合開(kāi)發(fā)了可與個(gè)人電腦連接使用的小型手指靜脈認(rèn)證裝置，于2006年10月12日開(kāi)始上市，主要應(yīng)用于企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的客戶(hù)信息管理及登陸等領(lǐng)域。索尼發(fā)布2009年12月中旬上市過(guò)一款全球最小最輕的USB接口手指靜脈識(shí)別裝置FVA-U1，搭載高亮度紅外LED光源，搭配1/10英寸CMOS圖像傳感器，整機(jī)尺寸70×58×14.5mm，帶 USB接口，支持Windows XP/Vista 32/64bit操作系統(tǒng)。 在國(guó)內(nèi)，手指靜脈識(shí)別技術(shù)研究起步較晚。在中國(guó)民航大學(xué)的天津市智能信號(hào)與圖像處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作的楊金鋒博士曾獲得國(guó)家一項(xiàng)自然科學(xué)基金資助，研究?jī)?nèi)容為:手指靜脈識(shí)別，這是目前國(guó)內(nèi)手指靜脈識(shí)別領(lǐng)域第一項(xiàng)獲得國(guó)家自然科學(xué)基金資助的研究項(xiàng)目；重慶理工大學(xué)遠(yuǎn)程測(cè)控研究所在余成波教授的帶領(lǐng)下，在手指靜脈識(shí)別技術(shù)方面也開(kāi)展了大量的研究，取得了一定的研究成果，在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了一套從圖像采集、增強(qiáng)、分割到模式識(shí)別的算法，形成一套系統(tǒng)、完整的手指靜脈身份識(shí)別理論并出版專(zhuān)著，研制了智能化的前端手指靜脈圖像采集裝置，并成功地研制了基于PC機(jī)上的產(chǎn)品。 目前市場(chǎng)上尚未出現(xiàn)基于嵌入式系統(tǒng)的手指靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)。 綜上所述，國(guó)內(nèi)外研究情況： （1）國(guó)外已有產(chǎn)品發(fā)布，但是成本高，價(jià)格昂貴，市場(chǎng)占有率低，無(wú)嵌入式產(chǎn)品發(fā)布。 （2）國(guó)內(nèi)研究起步晚，技術(shù)還不是非常成熟，市場(chǎng)推廣程度不高，無(wú)嵌入式產(chǎn)品發(fā)布。 因此，該項(xiàng)目研制設(shè)計(jì)的嵌入式手指靜脈身份認(rèn)證系統(tǒng)具有重要意義和廣闊應(yīng)用前景。
