指紋識別中的圖像處理研究------背景與基礎名詞解釋?zhuān)ǘ?/h1>
1.3幾種生物識別技術(shù)的比較
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/265699.htm 生物識別技術(shù)或使用人體的生理特征,或使用人的行為動(dòng)作。但是從識別的準確度而言,生理特征要比行為動(dòng)作更加可靠。因為生理特征反映了人體更本質(zhì)的部分,在操作過(guò)程中有更好的重復性,而且不易模仿、復制。目前,廣泛使用或熱點(diǎn)研究的生物識別技術(shù)有:人臉識別、指紋識別、掌形識別、手部血管識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜圖形識別、面部熱象圖識別、人耳識別、簽名識別和聲紋識別[36].其中人臉、指紋、掌形、手部血管、虹膜、面部熱象圖、人耳和視網(wǎng)膜圖形屬于生理特征,而簽名和聲紋屬于行為動(dòng)作。
人臉識別:是最直觀(guān)的,也是最常用的身份認證手段。根據其應用目的不同,人臉識別分為靜態(tài)識別和動(dòng)態(tài)識別兩種模式.所謂靜態(tài)識別就是用來(lái)識別的人臉圖像是靜態(tài)圖像,且背景及其它外界條件不變。這種情況下人臉的檢測和分割都非常簡(jiǎn)單,同一人臉的不同圖像間的距離比較小,因此識別就變得相對容易。



而動(dòng)態(tài)人臉識別則是指在復雜的變化背景下對人臉進(jìn)行識別,這種識別模式干擾因素較多,目前還只是處于實(shí)驗室研究階段,還有許多問(wèn)題亟待解決。人臉識別還主要是利用人面部各器官如眼睛、眉毛、鼻子、嘴和下巴間的位置關(guān)系。目前,人臉識別中所用的有效的算法有基本元素分析法(PCA),線(xiàn)形辨別分析法(LDA),奇異點(diǎn)值分解法(SVD),局部特征分析法以及各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的算法.
面部熱像圖識別的基本原理是這樣的:當熱量通過(guò)面部組織,會(huì )被皮膚發(fā)散,從而使皮下血液系統呈現出一種獨特的面部信號.這種信號可以被紅外照相機獲取,通常就稱(chēng)之為面部熱像圖。相對于人臉識別來(lái)說(shuō),面部熱像識別很難被假冒。即使是精巧的外科手術(shù),因為難于對血管重新布線(xiàn),改變它的結構;并且,獲取面部熱像圖也不依賴(lài)于外部光源。目前面部熱像圖是否具有唯一性和穩定性,還有待進(jìn)一步驗證。
指紋是分布在人體手指表面凸凹不平的紋線(xiàn)。不同指紋的紋線(xiàn)在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同,也就是說(shuō),指紋是具有唯一性的。依靠這種唯一性,我們就可以把一個(gè)人同他的指紋對應起來(lái),通過(guò)對他的指紋和預先保存的指紋進(jìn)行比較,就可以驗證他的真實(shí)身份。多年來(lái),人們對指紋和指紋識別做了大量的研究.指紋的唯一性與穩定性已經(jīng)得到了有力的驗證,并在司法、公安和各種安全防護系統廣泛應用。指紋識別作為模式識別最先涉足的領(lǐng)域之一,發(fā)展極為迅猛,實(shí)際上在很多場(chǎng)合已經(jīng)成為生物識別技術(shù)的代名詞。
掌形識別是利用手掌的幾何尺寸關(guān)系來(lái)識別人的身份,這些尺寸主要包括手掌的形狀,手指的長(cháng)度和寬度以及手指的三維特征等等。掌形圖像的獲取,可以使用機械或光學(xué)的方法?;谑终频纳矸菡J證系統目前在世界各地有廣泛應用,如1996年亞特蘭大奧運會(huì )和迪斯尼主題公園等.這種識別技術(shù)非常簡(jiǎn)單,并且價(jià)格低廉,可以很方便地嵌入已有應用系統,識別的精度在一定條件下也較為可靠,人們對其也能夠接受。關(guān)于這種技術(shù),它最大的缺點(diǎn)在于如果用于大人群的身份認證,其識別可靠性會(huì )大大下降,因此,它一般只用于驗證系統。此外掌形識別還有一下的問(wèn)題
?、僬菩我脖容^容易被仿冒,系統本身的物理尺寸也較為龐大;
?、谡菩蔚姆€定性較差。
手部的血管分布作為一種較穩定的生物特征,可以被用于身份識.通過(guò)紅外照相機,我們可以獲取手部血管的數字化圖像。手部血管的結構很難通過(guò)手術(shù)加以改變,因此別人無(wú)法模仿?;谑植垦茏R別的系統,其精確度基本可以滿(mǎn)足應用要求,并且,一般說(shuō)來(lái),人們對其也較易接受。這種識別技術(shù)的不足在于,到目前為止,手部血管特征的唯一性還無(wú)法得到可靠的證明。人的虹膜組織結構依賴(lài)于胚胎生長(cháng)發(fā)育的環(huán)境,它對于每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是獨一無(wú)二和終生不變的.即使是同一個(gè)人,他的左右眼虹膜也是不一樣的。虹膜不與其它任何外界環(huán)境相關(guān)聯(lián),也無(wú)法用手術(shù)修補。所有這些特征使虹膜識別成為一種最為安全可靠的認證手段,實(shí)驗表明,其識別精度甚至超過(guò)了DNA.虹膜識別技術(shù)要求的算法復雜度相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,但其識別精度卻相當高。當前,制約虹膜識別技術(shù)應用的主要有以下兩個(gè)原因:
?、?。虹膜圖像的采集需要用光線(xiàn)掃描人的眼睛,會(huì )使人感到不適;
?、?。虹膜掃描器的價(jià)格太高,目前還很難向普通民用市場(chǎng)推廣。視網(wǎng)膜圖形識別與虹膜識別類(lèi)似,有很高的可靠性,但是因為它對人眼有刺激作用,且價(jià)格也一直居高不下,所以沒(méi)有能夠在應用中推廣。

以上介紹了當今流行的幾種生物識別技術(shù),表1.2給出了這幾種生物識別技術(shù)的唯一性、穩定性、可采集性、識別精度、防偽性能等參數。從表中我們可以看出,指紋識別技術(shù)從唯一性、穩定性、識別精度、防偽性能等方面均有優(yōu)勢,是一種值得推廣的生物識別技術(shù)。
1.3幾種生物識別技術(shù)的比較
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/265699.htm生物識別技術(shù)或使用人體的生理特征,或使用人的行為動(dòng)作。但是從識別的準確度而言,生理特征要比行為動(dòng)作更加可靠。因為生理特征反映了人體更本質(zhì)的部分,在操作過(guò)程中有更好的重復性,而且不易模仿、復制。目前,廣泛使用或熱點(diǎn)研究的生物識別技術(shù)有:人臉識別、指紋識別、掌形識別、手部血管識別、虹膜識別、視網(wǎng)膜圖形識別、面部熱象圖識別、人耳識別、簽名識別和聲紋識別[36].其中人臉、指紋、掌形、手部血管、虹膜、面部熱象圖、人耳和視網(wǎng)膜圖形屬于生理特征,而簽名和聲紋屬于行為動(dòng)作。
人臉識別:是最直觀(guān)的,也是最常用的身份認證手段。根據其應用目的不同,人臉識別分為靜態(tài)識別和動(dòng)態(tài)識別兩種模式.所謂靜態(tài)識別就是用來(lái)識別的人臉圖像是靜態(tài)圖像,且背景及其它外界條件不變。這種情況下人臉的檢測和分割都非常簡(jiǎn)單,同一人臉的不同圖像間的距離比較小,因此識別就變得相對容易。



而動(dòng)態(tài)人臉識別則是指在復雜的變化背景下對人臉進(jìn)行識別,這種識別模式干擾因素較多,目前還只是處于實(shí)驗室研究階段,還有許多問(wèn)題亟待解決。人臉識別還主要是利用人面部各器官如眼睛、眉毛、鼻子、嘴和下巴間的位置關(guān)系。目前,人臉識別中所用的有效的算法有基本元素分析法(PCA),線(xiàn)形辨別分析法(LDA),奇異點(diǎn)值分解法(SVD),局部特征分析法以及各種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的算法.
面部熱像圖識別的基本原理是這樣的:當熱量通過(guò)面部組織,會(huì )被皮膚發(fā)散,從而使皮下血液系統呈現出一種獨特的面部信號.這種信號可以被紅外照相機獲取,通常就稱(chēng)之為面部熱像圖。相對于人臉識別來(lái)說(shuō),面部熱像識別很難被假冒。即使是精巧的外科手術(shù),因為難于對血管重新布線(xiàn),改變它的結構;并且,獲取面部熱像圖也不依賴(lài)于外部光源。目前面部熱像圖是否具有唯一性和穩定性,還有待進(jìn)一步驗證。
指紋是分布在人體手指表面凸凹不平的紋線(xiàn)。不同指紋的紋線(xiàn)在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同,也就是說(shuō),指紋是具有唯一性的。依靠這種唯一性,我們就可以把一個(gè)人同他的指紋對應起來(lái),通過(guò)對他的指紋和預先保存的指紋進(jìn)行比較,就可以驗證他的真實(shí)身份。多年來(lái),人們對指紋和指紋識別做了大量的研究.指紋的唯一性與穩定性已經(jīng)得到了有力的驗證,并在司法、公安和各種安全防護系統廣泛應用。指紋識別作為模式識別最先涉足的領(lǐng)域之一,發(fā)展極為迅猛,實(shí)際上在很多場(chǎng)合已經(jīng)成為生物識別技術(shù)的代名詞。
掌形識別是利用手掌的幾何尺寸關(guān)系來(lái)識別人的身份,這些尺寸主要包括手掌的形狀,手指的長(cháng)度和寬度以及手指的三維特征等等。掌形圖像的獲取,可以使用機械或光學(xué)的方法?;谑终频纳矸菡J證系統目前在世界各地有廣泛應用,如1996年亞特蘭大奧運會(huì )和迪斯尼主題公園等.這種識別技術(shù)非常簡(jiǎn)單,并且價(jià)格低廉,可以很方便地嵌入已有應用系統,識別的精度在一定條件下也較為可靠,人們對其也能夠接受。關(guān)于這種技術(shù),它最大的缺點(diǎn)在于如果用于大人群的身份認證,其識別可靠性會(huì )大大下降,因此,它一般只用于驗證系統。此外掌形識別還有一下的問(wèn)題
?、僬菩我脖容^容易被仿冒,系統本身的物理尺寸也較為龐大;
?、谡菩蔚姆€定性較差。
手部的血管分布作為一種較穩定的生物特征,可以被用于身份識.通過(guò)紅外照相機,我們可以獲取手部血管的數字化圖像。手部血管的結構很難通過(guò)手術(shù)加以改變,因此別人無(wú)法模仿?;谑植垦茏R別的系統,其精確度基本可以滿(mǎn)足應用要求,并且,一般說(shuō)來(lái),人們對其也較易接受。這種識別技術(shù)的不足在于,到目前為止,手部血管特征的唯一性還無(wú)法得到可靠的證明。人的虹膜組織結構依賴(lài)于胚胎生長(cháng)發(fā)育的環(huán)境,它對于每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是獨一無(wú)二和終生不變的.即使是同一個(gè)人,他的左右眼虹膜也是不一樣的。虹膜不與其它任何外界環(huán)境相關(guān)聯(lián),也無(wú)法用手術(shù)修補。所有這些特征使虹膜識別成為一種最為安全可靠的認證手段,實(shí)驗表明,其識別精度甚至超過(guò)了DNA.虹膜識別技術(shù)要求的算法復雜度相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,但其識別精度卻相當高。當前,制約虹膜識別技術(shù)應用的主要有以下兩個(gè)原因:
?、?。虹膜圖像的采集需要用光線(xiàn)掃描人的眼睛,會(huì )使人感到不適;
?、?。虹膜掃描器的價(jià)格太高,目前還很難向普通民用市場(chǎng)推廣。視網(wǎng)膜圖形識別與虹膜識別類(lèi)似,有很高的可靠性,但是因為它對人眼有刺激作用,且價(jià)格也一直居高不下,所以沒(méi)有能夠在應用中推廣。

以上介紹了當今流行的幾種生物識別技術(shù),表1.2給出了這幾種生物識別技術(shù)的唯一性、穩定性、可采集性、識別精度、防偽性能等參數。從表中我們可以看出,指紋識別技術(shù)從唯一性、穩定性、識別精度、防偽性能等方面均有優(yōu)勢,是一種值得推廣的生物識別技術(shù)。
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