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2011年8月28日 星期日


  人體生物特徵識別 (Biometrics)系統是以人體生物特徵作為辨識條件,有著“人各有異、終身不變”和“隨身攜帶”的特點,因此具有無法仿冒與借用、不怕遺失、不用攜帶、不會遺忘、有著個體特徵獨特性、惟一性、安全性的特點,適用於高度機密性場所的安全保護。人體生物特徵識別系統主要類別有生理特徵(如指紋、掌紋、臉像、虹膜等)和行為特徵(如語音、筆跡、步態等)兩大類。這裏主要談談基於生理特徵的人體生物識別技術。

指紋識別
  指紋識別設備主要包括活體指紋圖像獲取,提取指紋特徵和指紋比對三部分。其應用分為驗證(Verification)和辨識(1dentification)兩類。驗證是將現場指紋與已登記的指紋進行一對一的比對,而辨識則是在指紋資料庫中找出與現場指紋相匹配的指紋,是一對多匹配。指紋識別的用途很廣,包括門禁控制、網路網際安全、金融和商業零售等。

指紋識別考勤機
  在採集指紋時一般要對圖像進行預處理。預處理的主要目的是把含有雜訊的原始灰度圖像轉變為適於特徵提取的二值圖像, 它是整個識別演算法的基礎, 對系統的性能有著重要的影響。指紋圖像的預處理方法主要包括方向圖計算、圖像增強、二值化和細化等步驟。其中,方向圖計算是為了獲得指紋圖像的方向資訊; 圖像增強的目的是減少雜訊,增強指紋圖像中脊線和穀線之間對比度, 提高圖像品質; 二值化的意義是將指紋的脊線和穀線分別用1 0 表示; 細化的目的是儘量去掉指紋脊線上冗餘的寬度, 使其寬度變為一個象素寬, 細化可去掉大量的冗餘資訊, 同時又能保留指紋的拓撲連接關係, 以便於後面的特徵提取。

掌形掌脈識別、虹膜識別
掌形掌脈識別
  以三維空間測試手掌的形狀、4指的長度、手掌的寬度及厚度、各手指的兩個關節部分的寬與高等作為辨別的條件,通掌以俯視得到手的長度與寬度數據,從側視得到手的厚度資料,最終將得到的手輪廓資料變換成若干個字元長度的辨識向量,作為用戶範本存貯起來。掌形識別侵入性小,資源節省,只需9個位元組(72位元),可及閘禁系統結合,應用面廣。
掌紋掌脈識別


  掌脈識別是一種活體認證技術,它通過近紅外光源的主動照射,利用人體血紅蛋白吸收特定波段紅外光的特點,獲取人體皮下靜脈網路的紅外圖像,不易受手掌脫皮、受傷、潮濕等外在因素影響。但是由於不同人的手掌表皮的厚度不同,因此獲取的靜脈圖像的清晰度有所不同,對識別精度造成很大影響。通常情況下,掌脈識別裝置採集到的圖像包括了類掌紋資訊,類掌紋資訊輔助了掌脈進行身份識別。



虹膜識別
虹膜識別
  在所有生物識別技術中,虹膜識別是當前應用最為方便和精確的一種。眼睛的虹膜是由相當複雜的纖維組織構成,其細部結構在出生之前就以隨機組合的方式決定下來了,虹膜識別技術將虹膜的可視特徵轉換成虹膜代碼( Iris Code ),這個代碼範本被存儲下來以便後期識別所用。2005年,中國大陸中科院自動化所模式識別國家重點實驗室,因為在“虹膜圖像獲取以及識別技術”方面取得的突出成績,獲得國家技術發明二等獎。
  虹膜的定位可在1秒鐘之內完成,產生虹膜代碼(Iris Code)的時間也僅需1秒的時間,資料庫的檢索時間也相當快,就是在有成千上萬個虹膜資訊資料庫中進行檢索,所用時間也不多,有人可能會對如此快的速度產生質疑,其實虹膜識別技術的演算法還受到了現有技術的制約。我們知道,處理器速度是大規模檢索的一個瓶頸,另外網路和硬體設備的性能也制約著檢索的速度。當然,由於虹膜識別技術採用的是單色成像技術,因此一些圖像很難把它從瞳孔的圖像中分離出來。但是虹膜識別技術所採用的演算法允許圖像品質在某種程度上有所變化。相同的虹膜所產生的Iris Code(虹膜代碼)也有25%的變化,這聽起來好像是這一技術的致使弱點,但在識別過程中,這種Iris Code(虹膜代碼)的變化只占整個虹膜代碼的10%,它所占代碼的比例是相當小的。

人臉識別
  人臉是比對人體特徵時最有效的分辨部位,識別的特徵有眼、鼻、口、眉、臉的輪廓(頭、下巴、頰) 形狀和位置關係,臉的輪廓陰影等都可利用。它有“非侵犯性系統”的優點,特別是還可用在公共場合特定人士的主動搜尋,是最具發展潛力的非侵犯性識別技術。在複雜的場景中,快速準確地判定哪一部分是人的頭像是經過複雜的數學計算得出的結果。利用視頻幀間移動檢測和分析技術,對確定為面部的部分進行不斷地“追蹤”,同時不斷地將其“分割”出來再進行比對。

  人臉識別技術,分為二維人臉識別、三維人臉識別兩大類。二維人臉識別是基於人臉平面圖像的,但實際上人臉本身是三維的,人臉平面圖像只是三維人臉在一個平面上的投影,在這個過程中,必然會丟失一部分資訊,因此,二維人臉識別性能的進一步提升,一直受到環境光線、姿態、表情等因素的不利影響。

  三維人臉識別是基於三維人臉圖像的,從理論上講具備一些三維圖像資訊的技術優勢,但一直存在採集設備昂貴,採集系統複雜,存儲度高,人臉重建演算法很複雜,識別速度較慢等缺點。
人臉識別


  目前大陸領先的是漢王雙目立體人臉識別技術。漢王人臉識別系統採用雙攝影機拍攝,右側攝影機圖片進行人臉定位和眼睛定位,同時,左側攝影機與右側攝影機的圖片進行立體融合,恢復出三維人臉模型,在此基礎上,進行特徵提取和比對,實現範本錄入和識別等功能。

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