紐約州立大學布法羅分校的研究項目實現(xiàn)了手指靜脈的3D成像。
近些年,針對生物特征認證(獨特的解剖學特征可提供對特定個體的安全識別)的研究廣泛使用了生物光子學和生物成像技術(shù),但是提高識別準確性一直是非常重要的應(yīng)用需求。
據(jù)麥姆斯咨詢報道,紐約州立大學布法羅分校(State University of New York at Buffalo)的一個研究項目開發(fā)出一種使用光聲層析成像技術(shù)(PAT)來精確“繪制”志愿者手指血管網(wǎng)絡(luò)的3D圖像。這項研究工作在《應(yīng)用光學(Applied Optics)》期刊上發(fā)表。
利用光聲層析成像技術(shù)實現(xiàn)手指靜脈識別
之前已經(jīng)有很多關(guān)于手指靜脈識別的研究,相比指紋識別,靜脈血管屬于內(nèi)部生理特征,不會磨損,較難偽造,具有很高安全性,且不易受手表面?zhèn)刍蛴臀鄣挠绊憽5?,到目前為止,靜脈識別僅限于2D成像,還沒實現(xiàn)紐約州立大學布法羅分校此次研究的3D成像技術(shù)。
3D手指靜脈識別系統(tǒng)的硬件組成
紐約州立大學布法羅分校的光學和超聲波成像實驗室Jun Xia說道:“我們研究的3D手指靜脈生物特征認證方法實現(xiàn)了以前無法達到的特異性和反欺騙水平?!?br />
“由于世界上沒有兩個人擁有完全相同的3D靜脈圖像,所以偽造靜脈生物特征認證將需要創(chuàng)建一個人手指靜脈的精確3D復制品,這基本上是不可能的?!?br />
這項突破性技術(shù)采用了光聲層析成像方式,其中可以用超聲波探測器檢測當紅外激光短暫加熱目標組織時產(chǎn)生的超聲波壓力脈沖,并通過算法將其轉(zhuǎn)換為3D圖像。由于紅細胞中血紅蛋白的固有吸收特性,血管是該技術(shù)特別有用的靶標。
3D手指靜脈識別系統(tǒng)(3D-Finger)流程圖
紐約州立大學布法羅分校的先前研究工作調(diào)查了光聲層析成像方式在手掌血管成像中的應(yīng)用?,F(xiàn)在,該小組基于這項研究,設(shè)計了一個新的系統(tǒng):3D-Finger,專門用于手指血管系統(tǒng)的3D成像,尤其是確保無論手指的位置和曲率如何,聲光束和紅外光束始終彼此同軸,消除對齊誤差。
“與以前的系統(tǒng)相比,我們重新設(shè)計了光傳輸方案,并調(diào)整了3D-Finger系統(tǒng)的掃描幾何形狀。”該研究項目在其發(fā)表的論文中指出,“通過將高性能的冷鏡(cold mirror)用作聲光組合器,我們實現(xiàn)了共面光照明和聲記錄,從而大大提高了系統(tǒng)的魯棒性和成像深度?!?br />
手持式生物識別安全設(shè)備
在對36名志愿者的試驗中,3D-Finger系統(tǒng)被證明能夠從左右手的四個手指中產(chǎn)生血管圖像,并顯示復雜的深度信息(利用算法去除了與骨骼和周圍組織相關(guān)的圖像信息,這些信息會干擾血管圖像)。
與先前對手掌血管和其它生物特征安全方法的研究相比,該項新方法顯示出了平均錯誤概率(EER)的改進,EER是與錯誤接受和錯誤拒絕閾值相關(guān)的生物特征安全參數(shù)。
根據(jù)該研究項目,其EER低于1.23%,優(yōu)于:2D靜脈紅外掃描儀的EER(5.6%)、個人步態(tài)評估的EER(7%)、電容式手觸摸屏的EER(2.5%),因此這使得手指3D靜脈識別在實際的應(yīng)用場景中更加安全。
下一步工作將使用高功率LED或LED陣列,以盡量減小系統(tǒng)的尺寸,并增加照明的重復頻率,從而將3D成像時間縮短到1秒以內(nèi)。
根據(jù)該研究項目介紹,由于目前超聲波指紋識別系統(tǒng)已經(jīng)進入智能手機,因此3D-Finger系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化可以用于手持式設(shè)備之中。
“我們預想這種技術(shù)將用于安全性要求很高的關(guān)鍵設(shè)施中,例如銀行和軍事基地。”該研究項目團隊成員Giovanni Milione說,“但隨著3D-Finger系統(tǒng)進一步的小型化,3D靜脈認證還可以用于個人電子產(chǎn)品,或者與2D指紋識別相結(jié)合從而進行雙因素認證?!?/p>
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原文標題:光聲層析成像技術(shù)實現(xiàn)手指靜脈3D成像,增強生物識別安全性
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