專利名稱：多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種身份認(rèn)證方法和系統(tǒng)，特別是涉及一種將指靜脈和指紋相結(jié)合對(duì)身份進(jìn) 行識(shí)別的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，使用指紋、面像、虹膜、視網(wǎng)膜、聲紋等生物特征做身份識(shí)別的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多 年，特別是關(guān)于指紋識(shí)別技術(shù)，由于其使用方便和識(shí)別率高而得到了廣泛應(yīng)用。
然而，對(duì)于目前的指紋識(shí)別和識(shí)別技術(shù)而言，其應(yīng)用于身份認(rèn)證還有明顯不足，不論是 半導(dǎo)體傳感器還是光學(xué)傳感器的指紋采集設(shè)備，都面臨著對(duì)仿真手指、疑難指紋、損傷紋線 和殘留痕跡不能很好地采集、識(shí)別等的適應(yīng)性缺陷，存在著1%的拒真率，還有3 10%的人 群不能正常采集指紋，有相當(dāng)一部分人不能正常使用活體指紋身份認(rèn)證技術(shù)；面相識(shí)別技術(shù) 同樣面臨著電腦不能完全替代人腦，不能鑒別出雙胞胎、環(huán)境光線變化、偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大或運(yùn) 動(dòng)速度過(guò)快時(shí)匹配成功率明顯降低的技術(shù)難題；虹膜識(shí)別和視網(wǎng)膜識(shí)別也存在著克服不了因 眼疾帶來(lái)的采集障礙而無(wú)法進(jìn)行匹配的缺點(diǎn)，并且該虹膜識(shí)別和視網(wǎng)膜識(shí)別設(shè)備成本高。
此外，亦由于生物醫(yī)學(xué)認(rèn)知程度和圖像傳感器件工藝局限的原因，2001年以前，人類對(duì) 生物特征識(shí)別技術(shù)的理解還只停留在指紋等體表特征上。
隨著識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，近年出現(xiàn)了指靜脈識(shí)別技術(shù)，該指靜脈識(shí)別比指紋識(shí)別具有非常 明顯的優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的是它能識(shí)別出活體與非活體，且具有無(wú)殘留、難仿制、特征內(nèi)藏 和不易損傷等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明之一目的在于提供一種將指紋和指靜脈相結(jié)合對(duì)身份進(jìn)行識(shí)別的 多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案-
所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)為一種將指紋和指靜脈結(jié)合在一起來(lái)對(duì)身份進(jìn)行鑒別的 身份認(rèn)證系統(tǒng)，它包括對(duì)指紋和指靜脈圖像進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊、對(duì)采集來(lái)的指紋和指 靜脈數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的預(yù)處理模塊、存儲(chǔ)指紋和指靜脈數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元以及將自數(shù)據(jù)采集模塊 傳送過(guò)來(lái)的且經(jīng)過(guò)預(yù)處理并包含被鑒別者指紋和指靜脈的組合特征數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊中的指紋和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)的身份認(rèn)證模塊，其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包含對(duì)指 紋和指靜脈進(jìn)行成像的成像單元和對(duì)指紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行采集的采集單元，所述預(yù)處 理模塊主要是通過(guò)對(duì)采集的指紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行組合疊加、濾波增強(qiáng)和特征提取形成 特殊的組合特征數(shù)據(jù)。
此外，本發(fā)明之另一目的在于提供一種利用指紋圖像和指靜脈圖像合一的特征數(shù)據(jù)對(duì)身 份進(jìn)行鑒別的，防偽性高，且安全度和準(zhǔn)確率高的身份認(rèn)證方法。
該方法包括如下步驟首先，對(duì)指紋和指靜脈進(jìn)行分別光學(xué)成像，并將成像后的圖像以 數(shù)字信號(hào)形式輸出；其次，對(duì)指紋圖像和指靜脈圖像的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并形成該所述 兩種圖像特征合一的組合特征數(shù)據(jù)；然后，將該包含被鑒別者的指紋圖像和指靜脈圖像之組 合特征數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)；如果組合特征數(shù)據(jù)匹配，則 表明比對(duì)成功；反之，則比對(duì)失敗，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)錯(cuò)。
其中，所述預(yù)處理包括依序?qū)Ψ謩e含有指紋圖像和指靜脈圖像的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行裁切、組 合疊加、疊加后的信號(hào)進(jìn)行濾波和增強(qiáng)以及特征點(diǎn)的提取；所述指紋成像為利用紋線在光學(xué) 棱鏡表面的干涉現(xiàn)象，且在該光學(xué)棱鏡內(nèi)部經(jīng)過(guò)全反射形成，所述指靜脈成像為在手指位于 光學(xué)棱鏡時(shí)利用激發(fā)光透射形成；以及所述光電轉(zhuǎn)換為通過(guò)圖像傳感裝置進(jìn)行。
與現(xiàn)有的身份鑒別技術(shù)相比，本發(fā)明所述鑒別技術(shù)將指紋和指靜脈兩種特征圖像合二為 一，同時(shí)匹配識(shí)別，鑒別精度和識(shí)別準(zhǔn)確率高，并且組合后的特征難以仿照，且更具有強(qiáng)的 活體識(shí)別能力和防偽性。


圖1為本發(fā)明所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)的功能方框圖； 圖2為本發(fā)明所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證方法的步驟流程圖； 圖3為本發(fā)明所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)之一具體實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
來(lái)對(duì)本發(fā)明所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)和方法作進(jìn) 一步的詳細(xì)說(shuō)明。
參閱圖1中所示，本發(fā)明所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)為一種將指紋和指靜脈兩種生 物特征結(jié)合去實(shí)現(xiàn)身份鑒別的身份認(rèn)證系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括對(duì)指紋和指靜脈圖像進(jìn)行采集的數(shù) 據(jù)采集模塊10、對(duì)釆集來(lái)的指紋和指靜脈數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的預(yù)處理模塊20、存儲(chǔ)指紋和指靜脈相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元30以及將自數(shù)據(jù)采集模塊10傳送過(guò)來(lái)的且經(jīng)過(guò)預(yù)處理的包含被鑒別者 指紋和指靜脈的組合特征數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊30中的指紋和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比 對(duì)的身份認(rèn)證模塊40。
其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊10包含對(duì)采集的指紋和指靜脈進(jìn)行成像的成像單元100和對(duì)指 紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行采集的采集單元101，所述預(yù)處理模塊20主要是通過(guò)對(duì)包含指紋圖 像和指靜脈圖像的信號(hào)進(jìn)行裁切、組合疊加、濾波增強(qiáng)和特征點(diǎn)提取，從而形成包含指紋和 指靜脈兩種生物特征的組合特征數(shù)據(jù)。
此外，所述成像單元100中包含對(duì)指紋成像部分1000和指靜脈成像部分1001兩個(gè)成像 部分，指紋圖像和指靜脈的圖像均可采用光學(xué)棱鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)成像，其中，所述指紋圖像可通過(guò) 紋線在棱鏡表面的干涉現(xiàn)象并經(jīng)過(guò)內(nèi)部全反射形成，所述指靜脈圖像則是將手指置于光學(xué)棱 鏡且利用激發(fā)光透射形成。
所述采集單元101包含有圖像傳感器1010、光電轉(zhuǎn)換器10ll和模數(shù)轉(zhuǎn)換器1012，在本 發(fā)明中，該采集單元101為采用一臺(tái)攝像機(jī)，以便于同時(shí)采集指紋圖像和指靜脈圖像，此時(shí)， 指紋與指靜脈圖像的物平面和出射面均為一個(gè)平面。所述圖像傳感器1010為采用高分辨率面 陣型圖像傳感器，其為對(duì)指紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行同時(shí)采集，所述光電轉(zhuǎn)換器1011為將圖 像傳感器1010采集的圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換且以模擬電信號(hào)的形式輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器1012，模 數(shù)轉(zhuǎn)換器1012將該模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后且采用高速USB通信方式將數(shù)包含指 紋圖像和指靜脈圖像的數(shù)字電信號(hào)傳輸給預(yù)處理模塊20。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，所述預(yù)處理模塊20、身份認(rèn)證模塊40和存儲(chǔ)模塊30可放置于上位機(jī)中， 所述采集單元101為采用一臺(tái)攝像機(jī)。
結(jié)合圖2中所示，被鑒別者的手指5放置于光學(xué)棱鏡上，g卩，于指紋成像部分1000和指 靜脈成像部分1001時(shí)，該相對(duì)于指紋和指靜脈有不同設(shè)計(jì)的光學(xué)棱鏡對(duì)指紋和指靜脈進(jìn)行成 像，g卩，指紋為通過(guò)紋線在光學(xué)棱鏡表面的干涉現(xiàn)象且通過(guò)在該光學(xué)棱鏡內(nèi)部全反射形成， 指靜脈為利用手指放置于光學(xué)棱鏡時(shí)通過(guò)激發(fā)光透射形成；然后通過(guò)攝像機(jī)8將上述不同設(shè) 計(jì)的光學(xué)棱鏡形成的指紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行同時(shí)采集并傳輸給計(jì)算機(jī)9;最后通過(guò)在該 計(jì)算機(jī)9中依序?qū)ν瑫r(shí)采集的指紋圖像和指靜脈圖像信號(hào)進(jìn)行裁切、組合疊加、疊加后的信 號(hào)給與濾波和增強(qiáng)以及對(duì)圖像進(jìn)行特征點(diǎn)的提取，進(jìn)而形成融合指紋和指靜脈兩種生物特征 的組合特征數(shù)據(jù)。
其中，對(duì)于新的人員之身份標(biāo)識(shí)信息(指紋和指靜脈)進(jìn)行提取的情況，則在計(jì)算機(jī)9 中進(jìn)行預(yù)處理后，將所述組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)(見(jiàn)圖1中虛線表示方向A)。而在進(jìn)行身份
6鑒別時(shí)，則是將采集過(guò)來(lái)的且經(jīng)過(guò)預(yù)處理形成的組合特征數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)9中的組合特 征數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi): l或者l: N的比對(duì)。
在實(shí)際應(yīng)用中，在本發(fā)明所述認(rèn)證系統(tǒng)中還可包括一報(bào)警模塊(圖中未示)，其可通過(guò)語(yǔ) 音或文字對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行提示。
此外，參考圖3中所示，本發(fā)明還提供一種利用指紋圖像和指靜脈圖像合一的特征數(shù)據(jù) 對(duì)身份進(jìn)行鑒別的，防偽性高，且安全度和準(zhǔn)確率高的身份認(rèn)證方法。
該方法包括如下步驟首先，對(duì)指紋和指靜脈進(jìn)行分別成像，并將成像后的圖像通過(guò)一 臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行同時(shí)采集，并以數(shù)字信號(hào)的形式進(jìn)行輸出(步驟300);其次，將所述分別包含 指紋圖像和指靜脈圖像的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，g卩，對(duì)包含指紋圖像和指靜脈圖像的數(shù)字信 號(hào)進(jìn)行裁切、組合疊加、疊加后的信號(hào)進(jìn)行濾波和增強(qiáng)，然后通過(guò)對(duì)特征點(diǎn)的提取而形成包 含兩種圖像特征合一的組合特征數(shù)據(jù)(步驟301);將該所述組合特征數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋 和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)(步驟302);如果兩者組合特征數(shù)據(jù)相同，則表示比對(duì)成功
認(rèn)定身份(步驟303);反之，則表示比對(duì)失敗，系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)(步驟304)。
權(quán)利要求
1. 一種多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括對(duì)指紋和指靜脈圖像進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊、對(duì)采集來(lái)的指紋和指靜脈圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的預(yù)處理模塊、存儲(chǔ)包含指紋和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元以及將自數(shù)據(jù)采集模塊傳送過(guò)來(lái)的且經(jīng)過(guò)預(yù)處理的指紋和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊中的指紋和指靜脈組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)的身份認(rèn)證模塊，其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包含對(duì)指紋和指靜脈進(jìn)行成像的成像單元和對(duì)形成的指紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行采集的采集單元，且所述成像單元包含指紋成像部分和指靜脈成像部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元包含對(duì) 指紋和指靜脈圖像進(jìn)行采集的圖像傳感器、對(duì)采集的圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換器和將光 電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述指紋成像部分和 指靜脈成像部分均為釆用光學(xué)棱鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元為一臺(tái) 攝像機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器為高 分辨率面陣型圖像傳感器。
6. —種多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證方法，其特征在于，包含以下步驟(1) 對(duì)指紋和指靜脈進(jìn)行成像，且對(duì)成像后的指紋和指靜脈圖像進(jìn)行同時(shí)采集并以數(shù)字 信號(hào)的形式輸出；(2) 對(duì)包含指紋圖像和指靜脈圖像的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并形成該所述兩種圖像特征合一 的組合特征數(shù)據(jù)；(3) 將該包含被鑒別者的指紋圖像和指靜脈圖像之組合特征數(shù)據(jù)與預(yù)先存儲(chǔ)的指紋和指 靜脈組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)；(4) 如果組合特征數(shù)據(jù)匹配，則比對(duì)成功；其中，所述預(yù)處理為依序?qū)兄讣y圖像和指靜脈圖像的電信號(hào)進(jìn)行裁切、組合疊加、 疊加后的信號(hào)進(jìn)行濾波和增強(qiáng)以及特征點(diǎn)提取。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證方法，其特征在于，步驟(1)中，指紋成 像為利用紋線在光學(xué)棱鏡表面的干涉現(xiàn)象且經(jīng)過(guò)在光學(xué)棱鏡內(nèi)部全反射形成；所述指靜脈成 像為手指處于光學(xué)棱鏡時(shí)經(jīng)過(guò)激發(fā)光透射形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證方法，其特征在于，步驟(3)后還包括如果組合特征數(shù)據(jù)不匹配，則比對(duì)失敗，報(bào)錯(cuò)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多模態(tài)結(jié)合的身份認(rèn)證系統(tǒng)，包括對(duì)指紋和指靜脈圖像進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)采集模塊、對(duì)采集的指紋和指靜脈數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的預(yù)處理模塊、存儲(chǔ)指紋和指靜脈圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元及將自數(shù)據(jù)采集模塊傳送的并經(jīng)過(guò)預(yù)處理且包含被鑒別者指紋和指靜脈的組合特征數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊中的組合特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)的身份認(rèn)證模塊，其中，數(shù)據(jù)采集模塊包含對(duì)指紋和指靜脈進(jìn)行成像的成像單元和對(duì)指紋圖像和指靜脈圖像進(jìn)行采集的采集單元，預(yù)處理模塊對(duì)包含指紋圖像和指靜脈圖像的信號(hào)進(jìn)行裁切、組合疊加、濾波增強(qiáng)和特征點(diǎn)提取且形成組合特征數(shù)據(jù)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于指紋和指靜脈兩種特征圖像合二為一，可同時(shí)比對(duì)，鑒別精度高，組合后的特征難以仿照。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101504722SQ20091008013
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者任福云, 蘭 何, 侯鴻川, 尹德森, 李雪松, 祁衛(wèi)煒 申請(qǐng)人:公安部第一研究所;北京中盾安全技術(shù)開(kāi)發(fā)公司