非接触式指掌识别系统研究及开发.pdf

非接触式指掌识别系统研究及开发 摘 要 基于生物特征识别的安防系统中，掌纹和指纹识别占有较大的市场份额。针对传统 的基于单种特征的指纹识别系统或掌纹识别系统在应用中存在识别率不高或容易受到 指纹模具等“假指纹”攻击的问题，本文提出融合多种生物特征的身份验证策略，开发 新的鲁棒性更强的生物特征识别系统。具体为： （1）提出基于指掌的识别方案并开发应用于Android 手机端的指掌识别 APP ：本 文用Android 手机相机采集了一个包含 100 个个体，400 张手掌（手指和掌纹）图像的 数据库。在这个数据库上验证了基于非接触式掌纹及指节折痕的识别算法的准确率。其 中提出的非接触式掌纹及指节折痕的身份认证算法共包含四个步骤：一、使用基于肤色 检测和最大连通域的分割算法提取掌纹感兴趣区域；二、使用Harris 角点检测算法来定 位手指间谷点等关键点坐标，使用连通域和投影方法来定位指节折痕的关键点位置；三、 选取竞争编码来表示掌纹和指节折痕特征，并提出指节折痕和掌纹特征的层级融合策略； 四、利用下采样方法适配Android 手机的配置和运算能力以保证系统运行速度。 （2 ）利用指静脉能进行活体检测，防止恶意攻击的优点，本文开发了一个基于多目 指纹和指静脉特征的可靠的识别系统，主要包括：一、设计并搭建了一个多目摄像机采 集指纹和指静脉的设备：使用三个摄像头利用可见光采集手指指纹，在近红外光下采集 手指静脉。二、建立了一个包含135 个个体，12960 张（6480 可见光+ 6480 近红外）手 指图像的多视角指纹及指静脉数据库，提出了基于手指指节和指静脉的识别算法，并在 该数据库上验证了算法性能。三、最终实现了从采集到识别的基于指纹和指静脉特征识 别的应用系统。 最后，本文进一步利用多视角手指图像，探讨了三维指纹重建技术。本文首先利用 细节点特征和尺度不变特征匹配了同一手指的多视角图像，然后通过相机标定建立二维 多视角图像的三维坐标，最后利用三维坐标以及估计的手指形状模型进行三维指纹重构。 关键词：非接触式；掌纹；指节折痕；手指静脉；三维指纹 I Research and development of touchless finger and palm recognition system Abstract The security system based on palmprint and fingerprint recognition has a large market share. Specific to the drawbacks of low recognition accuracy or poor anti-spoofing ability of traditional single biometrical feature recognition systems, this thesis proposes robust biometric recognition systems based on multiple biological features. More specifically: （1）This thesis presents a recognition scheme based on Distal-Interphalangeal-Crease (DIP) and palmprint, and then develops an APP for human authentication on Android mobile phone. In this thesis, a database containing 100 individuals and 400 palm images (including fingerprint and palmprint) is collected by phone camera. Experiments are carried on the established database to evaluate the performance of t