專利名稱：基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于身份識別技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種生物特征識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
證件一直是現(xiàn)代人類社會生活中的一個(gè)重要工具，身份證、銀行卡、護(hù)照等各種證件在人們的日常生活中扮演重要的角色。與之對應(yīng)的是假證隨之泛濫，到處張貼的假證廣告就是其最好的說明。經(jīng)常出現(xiàn)使用假證，或者真證被非法持有人使用來進(jìn)行各種違法犯罪活動，已經(jīng)對國家安全、金融秩序、社會穩(wěn)定造成了極大的不利影響。怎樣杜絕假證？怎樣做到人、證合一？這是擺在我們面前的一個(gè)重要任務(wù)。
科技的發(fā)展為解決這個(gè)問題提供了答案?，F(xiàn)在的電子證件攜帶內(nèi)存，可以存儲標(biāo)識信息，為解決這個(gè)問題提供了載體。
上世紀(jì)九十年代以來，以光學(xué)圖像處理為基礎(chǔ)，涉及到模式識別、生物科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的生物認(rèn)證技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外的一個(gè)前沿而又熱門的交叉學(xué)科。目前，學(xué)術(shù)界已經(jīng)對指紋、虹膜等近20種生物特征進(jìn)行了不同程度的研究。研究和經(jīng)驗(yàn)表明，人體的這些身體特征具有不可復(fù)制的特點(diǎn)，因此可以據(jù)此識別出人的身份?；谶@些特征，人們發(fā)展了指紋識別、臉形識別、虹膜識別等多種生物識別技術(shù)，目前許多生物識別技術(shù)的研究都已經(jīng)取得了一定的成果，有些已經(jīng)得到了初步的推廣和應(yīng)用。人們在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，虹膜具有普遍性、唯一性、穩(wěn)定性、可靠性、非侵犯性、可采集性等特點(diǎn)，成為識別研究的重點(diǎn)，并且，近來又出現(xiàn)了以手掌皮下血管為研究對象的生物識別技術(shù)，它具有同虹膜一樣的優(yōu)點(diǎn)，研究應(yīng)用前景廣闊。由于虹膜和手背血管的穩(wěn)定特征、活體識別特點(diǎn)和極高的防偽特性，同時(shí)考察人體虹膜和手背血管的生物特征，將極大地提高識別的準(zhǔn)確率和防偽的安全性。
目前我國生物識別市場以指紋識別為主，多用于門禁、鎖等物理安全領(lǐng)域和U盤、移動硬盤等信息安全領(lǐng)域，私人應(yīng)用較多。隨著國內(nèi)虹膜、手血管等高端識別技術(shù)的不斷成熟，成本降低，并進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域，由政府采購用于國防安全需要的訂單規(guī)模和由萬事達(dá)卡國際組織等各大行業(yè)組織使用的用于信息安全的訂單規(guī)模，將明顯提升我國生物識別市場的整體發(fā)展速度，在應(yīng)用不斷深入和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定的基礎(chǔ)上，中國生物識別技術(shù)及產(chǎn)業(yè)將會呈現(xiàn)出市場迅猛發(fā)展、產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的發(fā)展趨勢。生物識別電子證件的應(yīng)用，將使代用身份領(lǐng)取他人財(cái)物等違法行為得到有效的控制，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供更高效的保護(hù)。
從目前技術(shù)的發(fā)展來看，僅僅采用人體生物特征進(jìn)行識別很難做到萬無一失，在相當(dāng)長的時(shí)間里，電子證件將成為關(guān)鍵的生物特征識別載體，實(shí)現(xiàn)人與證、證與庫(數(shù)據(jù)庫)、庫與人的相互比對與驗(yàn)證體系(像正在推行的第二代身份證就采用了這樣的方案)，今后在電子護(hù)照、智能居民證、智能銀行卡、電子社保卡、電子醫(yī)療卡等領(lǐng)域都將得到實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種能對電子證件及持證人進(jìn)行準(zhǔn)確率較高的身份識別和電子證件的防偽安全可靠的身份識別系統(tǒng)，即一種基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)。
本發(fā)明提供的基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)，包括——眼睛CCD傳感器，用于采集持證人的虹膜圖像，并將該圖像信息輸入嵌入式處理器；——手部CCD傳感器，用于采集持證人的手背血管圖像，并將該圖像信息輸入嵌入式處理器；——電子證件讀寫器，與嵌入式處理器連接，用于讀或?qū)懕砻鞒肿C人身份ID的生物特征識別標(biāo)識；——嵌入式處理器，用于對采集的圖像進(jìn)行處理，并把計(jì)算結(jié)果寫入電子證件，或把計(jì)算結(jié)果和從電子證件中讀到的特征值以及一體機(jī)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取的特征值進(jìn)行匹配，進(jìn)行真?zhèn)闻袥Q。其中嵌入式處理器主要包括數(shù)字信號處理器(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或者復(fù)雜的可編程邏輯器件CPLD等。
本發(fā)明具體的技術(shù)路線和方案1)同時(shí)采集虹膜和手背血管圖像，采集時(shí)，人站到固定的地方，臉部正對眼睛CCD傳感器，右手握拳，手背正對手部CCD傳感器。為獲得較好的圖像質(zhì)量同時(shí)不引起人眼睛的不適，采用LightTool等工具分析合適的光照模型。
2)光學(xué)鏡頭本身存在畸變，由于眼球、手位置的不同，會造成同一人的虹膜和手背血管圖像圖像并不相同，并且由于位置的偏心，會造成圖像的變形。鏡頭等造成的偏心可以通過采用色彩樣板標(biāo)定和幾何樣板標(biāo)定糾正過來。位置不同造成的圖像畸變是采集過程中固有的，通過識別算法解決。
3)使用同一片DSP(數(shù)字信號處理器)同時(shí)驅(qū)動3路CCD相機(jī)完成采集。采集的圖像數(shù)據(jù)在FPGA的控制下經(jīng)過A/D、FPGA、EDMA存放到內(nèi)存中，在這個(gè)過程中使用FPGA對圖像信號進(jìn)行去躁、糾正鏡頭畸變等預(yù)處理。
4)虹膜和手背血管圖像分別處理，先處理虹膜圖像。
5)對虹膜圖像進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)過圖像定位，找出虹膜圓心和內(nèi)外徑，并將虹膜圖像進(jìn)行歸一化和增強(qiáng)，為虹膜識別和編碼做準(zhǔn)備。
6)每一個(gè)虹膜都包含一個(gè)獨(dú)一無二的基于像冠、水晶體、細(xì)絲、斑點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、凹點(diǎn)、射線、皺紋和條紋等特征的結(jié)構(gòu)。采用改進(jìn)的Gabor算法分析這些特征，對其進(jìn)行相位編碼。
7)考慮到虹膜的相關(guān)性較強(qiáng)，有較強(qiáng)的相關(guān)長度，考察其自相關(guān)特性進(jìn)行辨識。同時(shí)，如果電子證件上的存儲容量足夠大，可以存儲虹膜的圖像的話，可以同時(shí)考察兩幅圖像間的互相關(guān)系數(shù)特征。
8)對手背血管經(jīng)過去躁、圖像歸一化、動態(tài)二值化、濾波、細(xì)化后得到血管分布特征。
9)分析血管特征，對其紋線交點(diǎn)、段點(diǎn)、曲率、長短、粗細(xì)、相對位置等進(jìn)行分析識別。
10)考慮到需要考察的參數(shù)多，運(yùn)算量大，實(shí)現(xiàn)時(shí)考慮算法局部的FPGA實(shí)現(xiàn)和并行算法。
11)對虹膜和手背血管圖像的分析結(jié)果進(jìn)行編碼，形成可以綜合反映其特征的代碼作為其身份ID輸出。
12)在設(shè)備本身的讀寫裝置中，使用這個(gè)身份ID作為電子證件的識別號存入證件。
13)校驗(yàn)證件合法性時(shí)，使用這個(gè)身份ID同電子證件中的ID進(jìn)行匹配，識別其真?zhèn)?，并把識別結(jié)果輸入顯示或者控制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)動作。
14)設(shè)備本身支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以和外部網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)無縫的集成在一起，實(shí)現(xiàn)信息的共享和互連互通，共享一體機(jī)內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)庫。
15)基于安全因素的考慮，電子證件中和網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)以加密形式保存，保障數(shù)據(jù)的安全。
16)圖像模塊采集和運(yùn)算部分設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)實(shí)際需要組合，滿足不同的需求。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明基于高速DSP(數(shù)字信號處理器)的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，并結(jié)合圖像處理、光電信息處理、射頻卡技術(shù)，提出了一種集電子證件信息讀取、持證人的虹膜、手背血管圖像的采集、處理、識別于一體的電子證件及持有人多生物特征身份識別一體機(jī)。本基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)在一定的光照環(huán)境下，使用多個(gè)CCD相機(jī)同時(shí)采集人體的虹膜、手背血管的生物特征圖像，對這些圖像進(jìn)行處理后編碼。把該編碼寫入電子證件作為其識別標(biāo)識，即作為其身份ID。證件持有人使用證件時(shí)，同樣采集其上述兩個(gè)生物特征進(jìn)行識別，并把運(yùn)算的結(jié)果同電子證件保存的結(jié)果比對，同一體機(jī)數(shù)據(jù)庫保存的結(jié)果比對，以驗(yàn)證證件及其持有人的真?zhèn)?，真正做到“人證合一”。由于融合了虹膜和手背血管兩種生物特征識別技術(shù)，其系統(tǒng)的識別能力和魯棒性是單一的生物特征識別系統(tǒng)所不能比擬的。同時(shí)，由于使用了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，體積小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，適合于工業(yè)現(xiàn)場等復(fù)雜條件下使用。

圖1是本發(fā)明一體機(jī)外形示意圖；圖2是一體機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；圖3是一體機(jī)制證過程流程圖；圖4是驗(yàn)證電子證件過程流程圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1、2所示，該基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)，包括——眼睛CCD傳感器(包括1左眼相機(jī)A、2右眼相機(jī)B)，用于采集持證人的虹膜圖像，并將該圖像信息輸入嵌入式處理器；
——手部CCD傳感器(3右手手背相機(jī)C)，用于采集持證人的手背血管圖像，并將該圖像信息輸入嵌入式處理器；——電子證件讀寫器4，與嵌入式處理器連接，用于讀或?qū)懕砻鞒肿C人身份ID的生物特征識別標(biāo)識；——嵌入式處理器，主要包括數(shù)字信號處理器(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或者復(fù)雜的可編程邏輯器件CPLD等。用于對采集的圖像進(jìn)行處理，并把計(jì)算結(jié)果寫入電子證件，或把計(jì)算結(jié)果和從電子證件中讀到的特征值以及一體機(jī)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取的特征值進(jìn)行匹配，進(jìn)行真?zhèn)闻袥Q。
實(shí)際應(yīng)用如圖3、圖4所示，本發(fā)明工作流程分為制做電子證件流程如圖3，和驗(yàn)證電子證件流程，如圖4所示。在制作電子證件時(shí)，采集證件持有人的虹膜和右手的手背血管圖像，經(jīng)過運(yùn)算處理后形成持證人的身份標(biāo)識號(身份ID)，通過寫卡器寫入到電子證件的存儲器中。
檢驗(yàn)時(shí)，同樣采集持證人虹膜和手背血管生成身份ID，同從證件中讀取存儲的信息與一體機(jī)數(shù)據(jù)庫保存的信息進(jìn)行比對，驗(yàn)證證件和持證人是否一致。
工作過程如下1)待驗(yàn)持證人把證件放入讀卡器，眼睛對準(zhǔn)兩個(gè)虹膜圖像采集攝像機(jī)A和B，右手握拳手背對準(zhǔn)攝像機(jī)C(如圖2所示)，系統(tǒng)的溫度傳感器探測溫度信號用于啟動圖像采集工作。
2)溫度傳感器做為觸發(fā)信號，觸發(fā)系統(tǒng)動作。DSP控制CCD攝像機(jī)A、B采集一次圖像作為靜態(tài)圖像，再控制弱閃光燈使瞳孔收縮再次采集虹膜的圖像。同時(shí)控制C采集手背的血管圖像。
3)采集的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，在FPGA的控制下通過DSP內(nèi)部的EDMA(增強(qiáng)的直接存儲器存取)采集到內(nèi)存中。在這個(gè)過程中FPGA同時(shí)對圖像進(jìn)行去噪等預(yù)處理工作。
4)DSP和FPGA配合對圖像進(jìn)行處理，分別處理虹膜和手背血管圖像。
5)對虹膜圖像進(jìn)行定位目標(biāo)點(diǎn)，二值化，分析紋理特征，計(jì)算特征值等處理，同時(shí)根據(jù)兩次采集的圖像判斷是否是活體目標(biāo)以防止偽造。
6)對手背血管進(jìn)行目標(biāo)定位，二值化，細(xì)化，分析分布特征，計(jì)算特征值等處理后得到身份ID。
7)在制作電子證件的過程中，把這個(gè)身份ID寫入電子證件的存儲器中作為證件的標(biāo)識號。
檢驗(yàn)時(shí)，再次采集持證人的虹膜和手背血管圖像并計(jì)算，把計(jì)算結(jié)果和從電子證件中讀到的特征值以及一體機(jī)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取的特征值(如果特征值已被存儲)進(jìn)行匹配，進(jìn)行真?zhèn)闻袥Q。
權(quán)利要求
1.一種基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)，其特征是該一體機(jī)包括——眼睛CCD傳感器，用于采集持證人的虹膜圖像，并將該圖像信息輸入嵌入式處理器；——手部CCD傳感器，用于采集持證人的手背血管圖像，并將該圖像信息輸入嵌入式處理器；——電子證件讀寫器，與嵌入式處理器連接，用于讀或?qū)懕砻鞒肿C人身份ID的生物特征識別標(biāo)識；——嵌入式處理器，用于對采集的圖像進(jìn)行處理，并把計(jì)算結(jié)果寫入電子證件，或把計(jì)算結(jié)果和從電子證件中讀到的特征值以及一體機(jī)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取的特征值進(jìn)行匹配，進(jìn)行真?zhèn)闻袥Q。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)，其特征是嵌入式處理器包括——數(shù)字信號處理器(DSP)；——現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，或復(fù)雜的可編程邏輯器件CPLD，用于對CCD傳感器輸入的圖像信號進(jìn)行預(yù)處理，并將處理后的信號送入數(shù)字信號處理器；——數(shù)據(jù)庫存儲模塊，與數(shù)字信號處理器雙向連接，用于存儲表明持證人身份ID的生物特征識別標(biāo)識數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種基于人體雙生物特征的電子證件及持證人身份識別一體機(jī)。包括眼睛CCD傳感器，手部CCD傳感器，電子證件讀寫器，嵌入式處理器。本發(fā)明基于高速DSP的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，并結(jié)合圖像處理、光電信息處理、射頻卡技術(shù)，提出了一種集電子證件信息讀取、持證人的虹膜、手背血管圖像的采集、處理、識別于一體的電子證件及持有人多生物特征身份識別一體機(jī)。由于融合了虹膜和手背血管兩種生物特征識別技術(shù)，其系統(tǒng)的識別能力和魯棒性是單一的生物特征識別系統(tǒng)所不能比擬的。同時(shí)，由于使用了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，體積小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，適合于工業(yè)現(xiàn)場等復(fù)雜條件下使用。
文檔編號G06K9/00GK1975765SQ20061012963
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者劉鐵根, 夏申, 朱均超, 劉興剛, 江俊峰, 周承平, 王云新, 紀(jì)鴻舜, 鄧集杰, 謝曉光, 王晉疆, 裴紹立, 張巍華, 王雙 申請人:天津大學(xué)