一、项目背景当今社会，随着交往范围的增大和业务沟通的频繁，越来越多的地方需要自动的确定交往对象的身份。身份识别已经不限于传统的金融、政府、机场等要害部门，也越来越多的出现在智能化楼宇、个人电脑访问、ATM取款、考勤和门禁等民用领域。在这个数字化人格的时代，身份识别往往是通过计算机来自动进行。生物特征识别就是通过检测对象的本身所特有的属性来确定身份。这种方式目前是最为安全可靠的身份识别方式，因为它只属于个体所有而且难于被窃取和伪造，因此在实际应用中占到重要地位。同时因为直接存储的是特征或者特征向量，因此不可能通过特征或者特征向量恢复出原来的样本图像，具有极高的安全性。手指静脉识别是生物特征识别的一种，生物特征识别是通过检测对象的本身所特有的属性来确定身份。Sony，Hitachi等公司纷纷推出了便携的USB方式的验证装置。2006年的IBG测试中东芝公司的手指静脉验证装置效果与IrisGuard的虹膜验证效果不相伯仲。2008年，手指静脉验证的汽车驾驶员验证应用。2010年7月第一台使用手指静脉验证身份的ATM设备在波兰投入应用。二、项目原理手机静脉身份识别技术是指通过对手指静脉的红外成像提取的手指静脉特征进行辨别来进行身份验证的技术。这一识别技术的原理是基于这样的一个科学统计：对不同性别，不同年龄段的人的手指静脉图像进行统计发现，不仅不同人处于同一位置的手指静脉特征不同，同一个人在不同位置的手指静脉特征也有明显差异，能够清楚的区分开（Kono等人提出仅需检测手指中的静脉就能进行个体的身份验证）。手指静脉图像的提取是利用红外线穿过手指时，血管中的血红素会吸收部分红外线，能够在成像设备上形成可区分出静脉的有效图像，从而可以利用获得的图像计算出静脉特征。对这一系统的研究包括手指静脉的采集设备、手指静脉的特征提取、系统的统一搭建等。北京大学计算智能实验室对手指静脉的身份识别进行了多年的研究，对手指静脉图像采集、图像增强、特征提取和模式匹配的全过程进行了透彻的分析和研究，并对各个环节中的关键技术都做出了新的发展。三、技术特点和技术优势1.技术特点当今社会，人们对于安全越来越重视，各种身份识别系统被广泛应用。 而现阶段，最为安全可靠的保密识别方式就莫过于生物特征识别技术了。生物特征识别包括人脸识别、虹膜识别、指纹识别、手掌静脉识别、手指静脉识别等。目前的人脸识别在预防犯罪和恐怖分子攻击方面起到很大作用，但是用于其他应用时身份鉴定识别率仍有待提高。指纹识别也是有很长历史的生物身份识别技术，尤其是近几十年在刑事鉴定方面起着重要作用。由于手的活动频繁，指纹容易流失，容易被人窃取。虹膜是一种较新的生物身份识别技术，进入应用还不到20年，因其不易流失和仿造识别率高，得到了广泛应用。但这种方式在图像提取的时候是对人眼虹膜取像，用户对此种方式存在心理排斥。手指静脉模式一经提出就受到了学界和商界的广泛关注。与其它的基于生物特征的身份识别方式相比，手指静脉有如下优势：l 具有很强的普遍性和唯一性，绝大多数人的静脉血管图像随着年龄增长不会发生根本性的变化，而不同人拥有不同的静脉图像。l 由于手指静脉藏匿于身体内部，所以不存在仿制或失窃的风险，人类手部表面的皮肤条件不会对识别工作造成影响。l 通过采用红外线成像技术，其非侵入性和非接触性，可以确保使用者的便捷性和清洁性。l 由于手指静脉形状的相对稳定性和捕捉影像的清晰性，可以对低分辨率相机拍摄的图样资料进行小型的简单数据影像技术处理。2.技术指标目前通常用于评价手指静脉系统识别效果的技术指标主要有三个：l 第一个指标是EER(equal error rate)值，EER值是FAR（false accept rate）错误接受率和FRR（false reject rate）错误拒绝率相同的时候的取值，EER值越小越好。l 第二个指标是FRR at zero-FAR，即当错误接受率为零时错误拒绝率的值。FRR at zero-FAR越小，表明系统越好。l 第三个指标是特征提取时间。在每次进行识别的时候，首先通过设备取样后，后端进行特征提取。因此，如果计算特征时间过长，即使识别率很高，用户的体验感受也会非常糟糕，所以特征提取时间也是一个非常重要的工业指标。四、技术水平国外在这一领域的研究已有10年，申请了部分专利，部分产品已经投入应用。这一技术的研究正方兴未艾，我实验室对这一方向进行了多年深入的研究，目前也取得了一定的成果，多篇文章发表在国际知名的学术会议上。五、开发计划进度北京大学计算智能实验室对手指静脉的身份识别进行了多年的研究，在学习国内外先进科研成果的同时，我们对手指静脉的采集、图像增强、特征提取和模式匹配的全过程进行了透彻的分析和研究，并对各个环节都做出了新的发展：1） 自主设计了成本更低，效果更好的手指静脉红外图像采集设备；2） 针对手指静脉红外图像的增强算法；3） 提取效果更好的新型的特征提取算法；4）效率更高的模式匹配算法等等。目前本项目已经完成了原型系统的开发，正处在产品化阶段。六、市场状况及市场预测手指静脉识别技术自2000年提出以来即受到了广泛的关注，许多公司和学者参与了这项技术的研究，并申请了大量的专利。根据International Biometrics Group(IBG)的报告，生物身份验证已经是一个年度交易50多亿美元的一个行业，并且还在飞速发展。尽管出现的最晚，静脉识别已经得到了广泛的应用，已经占到了市场的2.4%。这其中，由于手指静脉需要的采集设备更小，因而更加灵活，应用更为广泛。尤其是自手指静脉模式得到重视后，以其设备小巧成本低廉，更是取得了广泛应用。自从1997年第一个使用手掌血管模式的商用设备投入应用以来，上万个使用手掌或手指静脉身份验证的设备被广泛应用于存取控制，医院、学校、银行等部门。随着交往范围的增大和业务沟通的频繁，越来越多地需要自动确定交往对象的身份。因此，手指静脉技术等生物特征识别技术必将在市场上取得更大的应用前景。七、投资估算，效益分析根据我们的研究，通过采用高效的图像处理手段，能够有效地降低对设备的要求。在要求不是极其严格的条件下，即某一识别率的前提下，可以采用低成本的CCD摄像头就能够获取足够有效的图像，进而降低总体成本。对目前我们采用的系统的成本估算，用于考勤门禁的一个手指静脉采集设备制作不过几百元。通过对目前市场的其它相识类型的产品价格和性能等情况的调研发现，我们采用的设备的价格要略低。同时，规模化生产后价格更会大大降低成本价格，使得相对于同类产品具有具有更大的竞争力。CCD摄像头作为手指静脉身份识别系统的主要部件，市场需求目前处于饱和的状态。因此，可采用批量定制的方式选购元件。由于系统的生产、加工工艺简单，投资需求小、组装操作简单，在人们对于安全要求越来越高的大环境下，从市场效益看，具有广阔的前景。