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手指静脉智能锁读头指静脉识别技术

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xbt18124015360 发表于 2019-2-12 16:51:11 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
指纹识别技术目前几乎成为生物特征身份识别技术的代名词,据相关数据调
查统计分析,国内指纹市场占有率长期在 80%以上。为何国人对指纹识别技术情
有独钟?首先我们来看看指纹识别技术有哪些特点。
指纹识别技术是通过采集手指末端指纹特征来进行身份识别,目前常用的指
纹采集方式有光学采集和半导体采集。光学指纹采集技术是最古老也是目前应用
最广泛的指纹采集技术,其原理是利用光线照射到压有指纹的玻璃表面,通过图
像传感器(CCD/CMOS)接收反射光线进行成像,光学采集具有成本低、分辨
率高和技术简单等优点得到广泛应用,但光学采集方式有一些固有的和难以克服
的缺点,饱受用户诟病,如手指需要与读头完全接触,并需要一定的力度,很容
易造成读头的损坏和磨损,导致越来越难以使用或需要定期更换读头;半导体指
纹采集技术的原理是利用指纹的凹凸特性和电特性与半导体传感器平面的完全
接触,根据形成电容或电感的差异,从而得到指纹图像,半导体指纹传感器具有
体积小、适应性较好和安全性较高等优点,缺点是价格较高,易受静电、汗液腐
蚀和磨损等影响,长期使用容易造成性能下降或无法使用。
除了由于指纹采集方式所具有的缺点外,指纹识别技术还有一些无法克服的
缺点:安全性和适应性较差。大家知道指纹是很容易被窃取的,在我们的日常活
动中,无时不刻在留下指纹,犯罪分子很容易窃取你的指纹并进行复制,目前所
谓的活体指纹识别技术无非就是利用人体皮肤导电特性和红外特性进行活体检
测,导电特性是很容易伪造的(如利用碳纤维),红外特征就更不用说了,只要
有体温的手指都具有,所以,所谓的活体指纹识别技术不是非得需要用户本人活
着,任何一个人活着都可以,并不具有安全性,只是一个市场宣传噱头罢了。指
纹识别技术还有一个比较大的缺点是对用户群体的适应性较差,据统计,具有
3%-5%的用户由于所有手指都无法正常采集指纹导致无法正常使用。
指纹识别技术存在诸多缺点,但为何却不影响其在国内的推广应用?究其原
因,成本和缺少替代技术是关键。目前来看,指纹识别技术还是性价比最高的生
物识别技术,特别是在对安全性要求不高的普通门禁和考勤系统有较大的价格优
势;人脸识别一度被认为具有取代指纹识别的潜力,但实际应用中人脸识别也存
在诸多缺陷,首先人脸也是一个不安全的特征,很容易被窃取,其次人脸的稳定
性也不够,光照环境、美容、饰物和个体高矮等都有会影响用户体验。静脉识别
技术和以静脉为主要特征的多特征融合识别技术从技术上来说可以完全取代指
纹识别,并且可以有效解决指纹识别的问题,影响静脉识别技术推广应用的主要
问题还是价格。目前市场上的静脉识别产品都是进口产品,不是日立就是富士通,
据报道,日本 70%的 ATM 设备安装了静脉认证装置。国内目前还无自主技术产
品,导致产品价格奇高,严重影响了静脉识别产品在国内的推广应用。
静脉识别技术作为新型的生物识别技术,最早是在 1983 年由柯达公司的雇
员 Joseph Rice 在研究红外条码技术时发明的,利用人体手背血管红外成像,取
名为 Veincheck;1992 年日本北海道大学生物工程系的 K.Shimizu 发表文章认为
可以利用人体手血管红外成像作为身份识别依据,奠定了静脉作为身份识别特征
的理论依据。1997 年,韩国的 BK System 公司发布了一个商用的手背静脉识别
产品 BK-100,日立公司则推出了系列手指静脉识别产品,富士通公司则推出了
手掌静脉识别产品。国内对静脉识别技术的研究较晚,2004 年后国内的一些大
学纷纷开始了静脉识别技术的研究,但却没有进行产品化。
静脉识别技术的原理是根据血液中的血红素有吸收红外线光的特质来进行
静脉识别,将只感红外的相机对近红外照射的手指进行拍照,即可采集到手指内
部的血管脉络灰度图,然后进行图像增强、滤波、归一化、二值化和特征提取等
多个处理过程,利用静脉的空间拓扑结构可靠准确地确定一个人的身份,具有如
下特性:
z 静脉是身体内部信息,静脉在表皮以下,部分肉眼可见;
z 静脉人人不同,各部位不同,双胞胎也不同;
z 脉络结构稳定不变,粗细会随温度和年龄细微变化;
z 活体特征,血压过低或无血液不能成像;
z 非接触采集,无需与采集头接触,无读头磨损问题;
z 适应性好,研究表明只有 0.03%的人不能正常使用。
从静脉识别的原理和技术特点就可以看出,静脉识别技术可以很好解决指纹
识别存在的安全性(容易被窃取和伪造)、适应性(3-5%用户不能使用)和可靠
性(读头磨损)的问题。北京鑫光智信软件技术有限公司的核心研发团队经过多
年与多所大学研究机构合作研究表明,传统的静脉识别技术具有以下缺点:
z 传统静脉识别算法计算复杂,效率低,需要高性能 DSP 或 FPGA 支持,
目前最好的 DSP 芯片也只能做到在 3 秒内识别几百个用户;
z 容易受温度影响,如夏天温度较高时登录的静脉特征,到了冬天温度较
低的时候会造成识别率下降,甚至导致识别困难;
z 特征部位的旋转和不同采集角度进行识别会一定程度上增加系统的误识
率,导致系统安全性下降。
静脉识别技术要产品化,提升用户体验,得到市场认可就需要着重在产品成
本、适应性和可靠性方面进行改进。除了采用静脉作为识别特征固有的优点以外,
产品形态和识别算法的设计尤为关键。北京鑫光智信软件技术有限公司的核心研
发团队经过多年的努力,在静脉识别算法和产品化方面取得重大突破,成功解决
了传统静脉识别技术存在的系列问题,主要在以下方面进行了改进:
z 识别算法的优化和创新,采用多级分类识别技术,提升算法效率,配合
专用硬件平台,在 5 平方厘米的(25 毫米×25 毫米)PCB 面积上成功
实现了集成静脉图像采集和静脉识别功能,成为世界上最小的静脉识别
电路板硬件系统,1:N(N<=1000)模式下平均在 3 秒以内识别成功,1:
1 模式下用户容量可按需扩展;
z 充分提取静脉特征点信息、血管粗细信息和空间矢量特性信息,单模板
特征信息为 1024 字节,信息量是普通指纹特征信息的 2 倍,精度更高;
z 首次在静脉识别中采用自学习智能技术,系统会自动维护和更新特性信
息,可有效解决由于温度和自然生长引起的血管变化问题;
z 首次采用多光谱采集技术,可同步采集指节纹、指纹和指静脉,不但能
精确定位手指位置,还能大大提升静脉识别精确度和可靠性。
简单地说,北京鑫光智信软件技术有限公司成功解决了制约静脉识别技术的
应用瓶颈,首先实现了技术的自主化,产品的国产化,具有完全的知识产权,其
次成功降低了产品成本,价格仅为国外同类产品的十分之一。最具有创新意义的
是首次实现了指纹、指节纹和指静脉多特征融合识别技术,具有广阔的市场空间
和应用前景。

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