[发明专利]掌纹图像的获取设备及掌纹图像处理方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理、模式识别和数据库管理技术领域，特别是一种在环境光中的手图像采集，并在个人计算机终端上基于掌纹图像识别进行身份鉴别的身份认证系统及其认证方法。

背景技术

随着信息技术的蓬勃发展，计算机正在使人们的日常生活变得信息化和网络化。人们已经可以通过互联的计算机，随时随地进行在线的银行账户处理，网上文献资料的检索和下载，以及政府管理机构的政务公开处理等。个人计算机终端处理能力的增强，更拓宽了计算机在人们日常使用中的领域，已经有技术利用个人计算机终端远程操作家电并且监控家中的状况。在这些应用中，人们往往需要将一些涉及机密的数据，比如私人的文档，私人履历等存放到个人终端计算机或或者通过互联网络发送到大型的服务器计算机上。在开放的信息化网络化环境中，这些应用系统都必须有可靠的身份鉴别和认证方法，保护个人的隐私不被非法盗取和泄漏。并根据判别出的用户身份对数据资源设置不同的访问权限。目前常用的身份鉴别技术主要有两种方式，一种是通过对用户所拥有的钥匙，证件等标识物进行身份的认证。例如在用户进门时，用钥匙开锁就是一个用钥匙进行认证的过程。在机场通关前，要核查每个通关人的护照和签证，在进入保密部门前，需要检查来访者的证件，这些核查过程都是一种利用标识物进行认证的方法。另一类方法是通过对用户所拥有的某种知识，例如密码，进行身份的鉴别和认证。例如在登录特定网站或者访问特定数据资源时，需要用户输入帐户名和口令进行身份的确认。这两种方法的弊端在于它们可能会被用户丢失，遗忘或者被破解。个人计算机终端无法分辨出合法的用户和盗取了标识物或者知识的非法入侵者，同时携带标识物和记忆知识对用户又是非常不方便的，现代人常常要为带大量的卡片，记忆大量的密钥口令而苦恼。本发明就是充分利用个人计算机终端的处理能力，基于掌纹图像的识别自动判别用户身份，从而有效地保护用户的个人隐私。

掌纹图像识别技术是生物特征识别技术的一种，利用人体本身具有的特征来进行身份的确认鉴别。每个人手掌上都具有大量方向和粗细各异纹线结构。这些纹线是由于手指运动，组织结构和皮肤质地等原因形成的。不同人的纹线结构所处的位置，方向和粗细，都有较大的差异。掌纹图像识别就是通过分析人手掌中这些细节的纹线结构，对人们的身份进行区分和认证。与虹膜，人脸以及指纹图像识别技术相比较，掌纹图像识别本身具有很多优点。

与指纹相比，人手掌可以提供远大于指纹区域的面积，因此掌纹可以提供比指纹更多的信息。而且不容易受到皮肤区域的损坏和遮挡的影响。同时实验数据证明了，掌纹拥有比人脸和指纹更好的可区分特性。

虹膜数据的采集需要特制的较高分辨率的图像获取设备，在成像过程中需要用户对获取设备所处的位置进行主动配合，而清晰的掌纹纹线结构可以用低分辨率(100dpi，几万像素左右)的成像设备捕获到。通常的网络摄像头即可满足这个要求，硬件成本比较低廉。同时人手具有很好的灵活性，对掌纹图像的获取很方便，速度快。

现有的掌纹图像获取方法有三种：

方式一：先将手掌上涂上油墨，再将手掌掌纹印在白纸上，随后通过扫描仪将掌纹扫描成灰度图像存储到计算机当中。这种方式获得的掌纹清晰程度受用户按压白纸的力度有关，因此获取的图像质量容易受到用户配合程度的影响，不方便进行自动的掌纹图像识别。同时由于要沾污用户的手掌，因此这种采集方式的接受程度很低。

方式二：利用数码照相机将手区域拍摄成图像，然后输入到计算机中。由于采集过程中用户手的姿态不同，在采集得到的手图像中会有图像区域的旋转，平移和尺度变化。不方便进行自动的掌纹图像分析。从数码摄像到将图像输入到计算机中，需要比较长的图像传输时间，因此这种图像采集方式不利于进行在线实时的掌纹图像分析。

方式三：在图像获取过程中，用图像获取设备平台托住用户的手，获取设备构成一个封闭的采集环境；并内置支架，预留一窗口仅供手伸入，放在其内置支架的固定位置进行图像采集。由这种方式可以获得手姿态变化较小的手图像，但由于其对外界光照比较敏感，要求用户的配合程度较高，使用不够直观、便捷，不太适合大规模人群的身份鉴别应用。

关于掌纹图像识别，现在已有多种掌纹图像识别方法，如利用掌纹图像中线条状纹理结构的灰度信息对线条结构的方向特性进行描述，从而提取出具有区分性的掌纹图像特征。

发明内容

要解决的技术问题：