精細(xì)VP-IIX靜脈識(shí)別儀設(shè)計(jì)合理,指靜脈考勤

精細(xì)VP-IIX靜脈識(shí)別儀設(shè)計(jì)合理,指靜脈考勤

隨著科技不斷發(fā)展，越來(lái)越多的安防產(chǎn)品走進(jìn)我們的生活，我們熟知的一些安防產(chǎn)品從低端到高端有IC卡識(shí)別、指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、人臉識(shí)別、掌靜脈識(shí)別、手指靜脈識(shí)別，最近我們國(guó)內(nèi)的一家公司又引進(jìn)一款高端安防系統(tǒng)-，這是一款從日本引進(jìn)中國(guó)市場(chǎng)的全新產(chǎn)品，屬于日本專利產(chǎn)品-Synchro(新科浪)。據(jù)了解，手背靜脈識(shí)別系統(tǒng)和以上幾款安防產(chǎn)品相比，技術(shù)上更為先進(jìn)、安全級(jí)別更高。

概述
靜脈識(shí)別是利用血液中的血紅蛋白吸收近紅外光線的特質(zhì)，使用感紅外的相機(jī)獲取在近紅外光（波長(zhǎng)在700nm—1000nm）照射下的靜脈圖片。由于血紅蛋白對(duì)近紅外光的吸收，圖片中的靜脈血管要比周圍的組織暗，從而形成了個(gè)人獨(dú)特的靜脈特征信息。[1]
在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息安全顯示出前所未有的重要性。身份鑒定是保證系統(tǒng)安全的必要前提，而生物特征識(shí)別技術(shù)滿足了人們對(duì)識(shí)別技術(shù)安全可靠的要求。在眾多的生物特征識(shí)別方法中，靜脈識(shí)別以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)逐漸脫穎而出。
靜脈識(shí)別的應(yīng)用前景非常廣泛，如在門禁、機(jī)場(chǎng)、ATM、移民局、政府部門、電子商務(wù)等多種場(chǎng)合。[2]
靜脈識(shí)別技術(shù)
類別
通常，靜脈識(shí)別可分為手背靜脈識(shí)別、手掌靜脈識(shí)別和手指靜脈識(shí)別。[3]
指靜脈識(shí)別
手指靜脈識(shí)別技術(shù)是一種全新的生物特征識(shí)別技術(shù)，也是當(dāng)前生物識(shí)別技術(shù)中研究最為活躍的一個(gè)領(lǐng)域。[4]醫(yī)學(xué)研究證明，手指靜脈的形態(tài)是由人體的DNA及手指發(fā)育共同作用的結(jié)果。不同人的手指靜脈形態(tài)各不相同，即使相同DNA的同卵雙胞胎的手指靜脈形態(tài)也不相同，而且同一人的不同手指靜脈形態(tài)也不相同。此外，成年人手指靜脈的形態(tài)不易發(fā)生變化。曾有研究對(duì)6000根手指靜脈跟蹤了30年，發(fā)現(xiàn)手指靜脈結(jié)構(gòu)仍保持穩(wěn)定不變。這就為手指靜脈的唯一性和穩(wěn)定性提供了醫(yī)學(xué)依據(jù)。手指靜脈識(shí)別技術(shù)是一種將近紅外光穿透手指區(qū)域，并得到手指的靜脈紋路紅外圖像，最后根據(jù)手指靜脈紋路圖像對(duì)人身份進(jìn)行識(shí)別。手指靜脈識(shí)別技術(shù)因作為一種具有高防偽性的第二代生物識(shí)別技術(shù)而備受矚目。[5]
掌靜脈識(shí)別
掌靜脈識(shí)別是一種生物特征識(shí)別技術(shù)，它利用圖像處理和模式識(shí)別的方法，通過(guò)分析人體手掌里面的靜脈血管來(lái)進(jìn)行身份識(shí)別。相對(duì)于手指靜脈或指紋，掌靜脈擁有更大的面積；相對(duì)于語(yǔ)音，掌靜脈具有更好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；相對(duì)于人臉，掌靜脈識(shí)別能輕易地區(qū)分雙胞胎；相對(duì)于掌紋，掌靜脈不易受手掌脫皮和磨損的影響；相對(duì)于虹膜，掌靜脈的采集方式更容易讓用戶接受；相對(duì)于手背靜脈，掌靜脈擁有更為豐富的信息。[6]
手背部靜脈識(shí)別
手背部靜脈識(shí)別是一種新的生物特征識(shí)別技術(shù)，通過(guò)提取人的手部靜脈圖像特征進(jìn)行人的身份識(shí)別，具有非接觸、不可復(fù)制、特征穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在手背三種手部靜脈識(shí)別方式中，手背皮膚較薄且靜脈血管結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

近幾年的靜脈識(shí)別研究領(lǐng)域也很活躍，各國(guó)的研究者們提出了很多優(yōu)秀的靜脈識(shí)別算法。在靜脈的空間域骨架特征方面，Kumar通過(guò)對(duì)手靜脈圖像進(jìn)行分割細(xì)化，得到靜脈的分布骨架，然后連接這些骨架特征點(diǎn)，將它們構(gòu)造成三角形，最后將三角形的三個(gè)邊長(zhǎng)按照類型依次進(jìn)行匹配。這種新的三角形距離匹配準(zhǔn)則，不同于以往的漢明距離、歐拉距離等，對(duì)于靜脈噪聲具有更強(qiáng)的魯棒性。
在靜脈的變換域特征方面，Yang利用一組Gabor濾波器提取得到靜脈的Gabor域特征，并進(jìn)行編碼計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，Han發(fā)展出自適應(yīng)的Gabor函數(shù)組，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)并得到最優(yōu)的性能參數(shù)，再利用比特鏈編碼的方式抽取和匹配靜脈特征，取得了較好的識(shí)別效果。此外，很多其它的頻率域變換方法，如正交高斯濾波器、截止高斯濾波器、曲率波變換，Radon變化匹配濾波器等也相繼被提出和使用。一些空間映射方法，如局部保持投影(Local Preserving Projection，LPP)、尺度不變特征轉(zhuǎn)換(Scale lnvariantFeature Transfonn，SIFT)等，以及獨(dú)立元分析(Independent Component Analysis，ICA)等方法也被紛紛應(yīng)用于靜脈識(shí)別領(lǐng)域。

系統(tǒng)組成
靜脈識(shí)別系統(tǒng)的組成框架下圖所示，由圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、靜脈特征提取模塊、靜脈特征存儲(chǔ)模塊和靜脈特征識(shí)別模塊組成。在圖像采集模塊中，由采集設(shè)備獲取近紅外的手靜脈圖像，采集到的圖像質(zhì)量將直接影響到后面的靜脈特征識(shí)別。而圖像預(yù)處理模塊，首先要分割出包含靜脈特征的手部特定區(qū)域的圖像子塊，用以特征提取。然后對(duì)分割出的圖像進(jìn)行濾波去噪，以及尺度的歸一化。某些情況下，還需要對(duì)圖像進(jìn)行光照補(bǔ)償，平移或旋轉(zhuǎn)等形變的校正。靜脈特征提取模塊負(fù)責(zé)抽取靜脈信息，它包含了個(gè)人特征的唯一性，是靜脈識(shí)別方法的關(guān)鍵所在。存儲(chǔ)模塊存放靜脈的特征數(shù)據(jù)或特征模板，并在識(shí)別時(shí)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。識(shí)別模塊負(fù)責(zé)比較提取到的特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的特征，并根據(jù)一定的決策給出識(shí)別結(jié)果。
特征
掌靜脈識(shí)別
手掌靜脈血管生長(zhǎng)在人體的表皮下面，在可視光條件下是無(wú)法直接觀察到的。根據(jù)生理學(xué)特征，波長(zhǎng)在750nm～1100nm之間的光線能較好的穿透人體的表皮組織，得到相對(duì)清晰的血管圖像。人體血液中的氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白對(duì)于750nm～1100nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的近紅外光的吸收率相對(duì)較高，而人體組織中的水在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收率相對(duì)較低，所以在近紅外光的照射下，手掌靜脈部分會(huì)因吸收了較多的光線而呈暗色，同時(shí)手掌中的其它組織細(xì)胞由于水的反射作用而呈現(xiàn)亮色，這樣就可以得到手掌靜脈的圖像。
指靜脈識(shí)別
（1）內(nèi)部特征
手指靜脈藏匿于手指內(nèi)部，而且它不容易受到手指表面贓物，破損等情況的干擾，所以，手指靜脈被仿制的可能性非常小。
（2）活體識(shí)別
手指脫離人體后，靜脈血管中的血液特性會(huì)發(fā)生變化，致使不能通過(guò)手指靜脈識(shí)別采集裝置的身份驗(yàn)證，所以手指靜脈是一種活體識(shí)別。
（3）安全等級(jí)高
手指靜脈分布于皮膚以下，形狀錯(cuò)綜復(fù)雜，難以竊取，從而具有更高的安全等級(jí)。
（4）非接觸性
在獲取手指靜脈圖像時(shí)無(wú)需手指與設(shè)備接觸，不僅避免了被盜竊或者復(fù)制的缺陷，而且更加衛(wèi)生。一方面提高了使用的便捷性和安全性，另一方面也提高了人們使用指靜脈進(jìn)行身份認(rèn)證的意愿。

靜脈識(shí)別
掌靜脈識(shí)別技術(shù)（手脈識(shí)別）作為目前最為方便與安全的識(shí)別技術(shù)，通過(guò)特殊的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，根據(jù)血液中的血紅素有吸收紅外線光的特質(zhì)，將獲取到的手脈圖像進(jìn)行數(shù)字處理，并使用復(fù)雜的算法從數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行匹配，從而對(duì)個(gè)人進(jìn)行身份鑒定，確認(rèn)身份。掌靜脈識(shí)別擁有生物識(shí)別技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，唯一性，安全性和便利性。相比于外生物識(shí)別（指紋，面部等）安全和可靠級(jí)別高百倍。
目前以掌靜脈識(shí)別技術(shù)（手脈識(shí)別）技術(shù)為載體，可以對(duì)旅游，民生，商業(yè)，社區(qū)，交通等各大領(lǐng)域需求做出智能響應(yīng)。
韓國(guó) VP-IIX手背靜脈認(rèn)證系統(tǒng)，具有“多功能”和“通用性”，任何地點(diǎn)、任何人都可以使用；近紅外線CCD傳感器取得靜脈畫像，并抽出靜脈圓形與登陸過(guò)的數(shù)據(jù)比較(完全解放雙手)及時(shí)辨別本人，堪稱地球上不能仿制的識(shí)別方式。
生物特征識(shí)別易被破解
首先，生物識(shí)別技術(shù)比密碼更容易破解。他們不僅容易受到當(dāng)前所有網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響，而且生物識(shí)別的數(shù)據(jù)是公開(kāi)的，保密性更低。雖然大多數(shù)人都不會(huì)泄露自己的密碼，但總不能為了不留下指紋，而時(shí)刻戴手套。
目前，攻擊者已經(jīng)想出了如何繞過(guò)現(xiàn)今生物識(shí)別技術(shù)的解決辦法。著名黑客Krissler利用德國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)UrsulavonderLeyen的高分辨率照片來(lái)?yè)魯≌J(rèn)證技術(shù)。另一個(gè)更著名的例子，Krissler在蘋果新一代TouchID發(fā)布一天后，便破解了了蘋果的TouchID技術(shù)，Krissler通過(guò)iPhone屏幕上留下的指紋污點(diǎn)，掃描復(fù)制指紋模型，利用這個(gè)模型便黑進(jìn)了手機(jī)。

生物識(shí)別技術(shù)的專家們總是在提倡技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的益處;但是，隨著安全解決方案變得更加復(fù)雜，攻擊也會(huì)變得更加復(fù)雜。

特點(diǎn)編輯 語(yǔ)音
活體識(shí)別
用手背靜脈進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，獲取的是手背靜脈的圖像特征，是手背活體時(shí)才存在的特征。在該系統(tǒng)中，非活體的手背是得不到靜脈圖像特征的，因而無(wú)法識(shí)別，從而也就無(wú)法造假。
內(nèi)部特征
用手背靜脈進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，獲取的是手背內(nèi)部的靜脈圖像特征，而不是手背表面的圖像特征。因此，不存在任何由于手背表面的損傷、磨損、干燥或太濕等帶來(lái)的識(shí)別障礙。
非接觸式
非接觸性掌靜脈活體識(shí)別儀
非接觸性掌靜脈活體識(shí)別儀 [1]
用手背靜脈進(jìn)行身份認(rèn)證，獲取手背靜脈圖像時(shí)，手背無(wú)須與設(shè)備接觸，輕輕一放，即可完成識(shí)別。這種方式?jīng)]有手接觸設(shè)備時(shí)的不衛(wèi)生的問(wèn)題以及手指表面特征可能被復(fù)制所帶來(lái)的安全問(wèn)題，井避免了被當(dāng)作審查對(duì)象的心理不適，同時(shí)也不會(huì)因臟物污染后無(wú)法識(shí)別。手掌靜脈方式由于靜脈位于手掌內(nèi)部，氣溫等外部因素的影響程度可以忽略不計(jì)，幾乎適用于所有用戶。用戶接受度好。除了無(wú)需與掃描器表面發(fā)生直接接觸以外，這種非侵入性的掃描過(guò)程既簡(jiǎn)單又自然，減輕了用戶由于擔(dān)心衛(wèi)生程度或使用麻煩而可能存在的抗拒心理。
安全等級(jí)高
因?yàn)橛辛饲懊娴幕铙w識(shí)別、內(nèi)部特征和非接觸式3個(gè)方面的特征，確保了使用者的手背靜脈特征很難被偽造。所以手背靜脈識(shí)別系統(tǒng)安全等級(jí)高，特別適合于安全要求高的場(chǎng)所使用。韓國(guó)首爾大學(xué)電子工程系有一篇關(guān)于手背靜脈識(shí)別算法的文獻(xiàn)E3，’介紹了傳統(tǒng)的靜脈識(shí)別算法以及如何用昂貴的DSP處理器處理浮點(diǎn)運(yùn)算和提高實(shí)時(shí)性要求，縮短識(shí)別時(shí)間，文獻(xiàn)中描述的靜脈識(shí)別算法主要包括3大部分：靜脈圖像的獲??；靜脈圖像預(yù)處理和靜脈識(shí)別。圖像預(yù)處理部分主要由高斯低通濾波、高斯高通濾波、閡值處理、雙線性濾波以及改進(jìn)的中值濾波等組成。通過(guò)對(duì)5000個(gè)樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，識(shí)別率達(dá)到94．88%。