(一)概述
静脉生物识别技术是利用血液流经手指或手掌皮下浅表血管时形成的血管分布图案作为生物特征进行身份认证的方法。与指纹静态生物图像不同的是,指静脉是由血液流动构成的动态图像,它是一种活体识别技术,主要依靠红外光照射手部取得血管纹路,是靠血液流动形成的一种活体密码,脱离人体后这种特征就会消失,很难被窃取。
医学研究证明,静脉的形状具有唯一性和稳定性,即每个人的手部静脉图像都不相同,同一个人不同手部的静脉图像也不相同;健康成年人的静脉形状一般不再发生变化。这就为静脉识别提供了医学依据。相对于指纹识别的易复制性,指静脉生物识别技术的突破使其成为现今最为精准的“活体”生物识别技术。
静脉识别技术是一种安全性较高的生物识别技术,它是利用血液中的血红素吸收红外光的原理,通过红外线CCD摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像,并从静脉分布图依据专用比对算法提取特征值,将静脉的数字图像存贮在计算机系统中。当需要静脉识别时,静脉识别机器实时采取静脉图,提取特征值,再运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征,同存储在主机中的静脉特征值比对,从而对个人进行身份鉴定,确认身份。
静脉识别分为指静脉识别和掌静脉识别,两者各有不同特性。
指静脉技术具有众多特点,克服了传统指纹识别速度慢以及手指有污渍或手指皮肤脱落时无法识别等缺点,识别技术快且准,提高了识别效率。
掌静脉由于保存及对比的静脉图像较多,识别速度方面较慢,但安全系数更高,由于手掌静脉使用方式是非接触式,它更加卫生,适合在公共场合使用。
(二)技术原理
1.指静脉
手指静脉是指人体手指内部的静脉血管,手指静脉识别就是利用该血管结构的特征来实现身份认证。在可见光下,静脉是不可见的,只有在特殊的采集装置下才能获取。医学证明,人体手指静脉的血管结构在波长为0.7~1.1µm的近红外光的照射下,能够穿透骨骼和肌肉,而流经静脉血管的血红蛋白容易吸收该波段的红外光而突显出静脉结构。通过专门的图像采集装置如红外CCD摄像机即可拍摄到静脉图像,然后对静脉图像进行分析处理,便可从中得到静脉特征。研究表明,不同人的静脉结构是不同的,即使是双胞胎的手指静脉也是不同的,而且成年人的静脉结构不再变化,即静脉具有唯一性,这就为静脉识别提供了科学依据。
2.掌静脉
掌静脉技术的原理是根据手掌血液中的血红素有吸收红外线光的特质,将具红外线感应度的小型照相机对着手掌进行摄影,即可将血管的阴影处摄出图像,然后将血管图样进行数字处理,制成血管图样影像,并使用复杂的算法从数据库中进行匹配,从而对个人进行身份鉴定,确认身份。
3.识别步骤
①静脉扫描:LED在手指一方发射近红外线,透射手指,在手指另一方,照相机拍摄静脉图像。
②图像校正:调整图像的位置和角度,使其符合规格。
③特征提取:根据以上得到的图像,提取静脉分布图像,得到特征图。
④图像对比与匹配:将以上得到的特征图与数据库中的原始模板进行比较,计算相关性。如果相匹配则通过,不匹配则拒绝。
目前,静脉识别集中在人体的手指、手掌和手背。红外光容易穿透手部皮肤对静脉结构进行成像。
4.读取方法
静脉中红细胞的血红素是失去氧气的还原血红素。还原血红素会吸收近红外线。因此当近红外线照射手掌时,只有静脉部分才会有微弱的反射,从而形成静脉纹路图像。简单地说,就是通过反射回来的近红外线的强弱识别静脉的位置。
5.核对方法(www.xing528.com)
将预先登录的图像与核对图像进行重合后,判断静脉形状是否一致。
(三)优点与缺点
1.优点
①属于内生理特征,不会磨损,很难伪造,具有很高的安全性。
②血管特征通常更明显,容易辨识,抗干扰性好。
③可实现非接触式测量,卫生性好,易被用户接受。
④不易受手表面伤痕或油污的影响。
2.缺点
①指静脉仍可能随着年龄和生理的变化而发生变化,永久性尚未得到证实。
②虽然可能性较小,但仍然存在无法成功注册登记的可能。
③由于采集方式受自身特点的限制,产品难以小型化。
④采集设备有特殊要求,设计相对复杂,制造成本高。
(四)应用
锁具领域:部分高端锁具已使用静脉识别。
公众管理:社保、民政、卫生、教育、财政等领域。
公安司法:身份识别、狱政管理。
公共与国家安全:民航、铁路,出入境管理,社会治安,政务信息安全。
商业应用:金融、保险,门禁、考勤等技术应用。
(五)指静脉与指纹的区别
与指纹识别技术相比,指静脉隐藏在身体内部,被复制或盗用的机会很小,使用者心理抗拒性低,受生理和环境因素的影响小,克服了皮肤干燥、油污、灰尘、表面异常等因素影响,原始手指静脉影像从被捕获到数字化处理,整个过程不到1s,使它在高度安全和使用便捷上远胜于指纹识别技术
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