北方工业大学

一、学校简介

北方有凤，西山最奇；钟灵毓秀，北方工大。北方工业大学是一所以工为主、文理兼融，具有学士、硕士、博士培养层次和高水平棒垒球运动员招收资格的多科性高等学府，具有硕士研究生免试推荐资格，是教育部“卓越工程师教育培养”院校。学校由中央与北京市共建，自1946年建校以来，始终秉承敦品励学 才德并懋的校训。

根据2014年9月官网显示，学校承担了国家自然科学基金，“863”计划、科技支撑计划等在内的国家和北京市重大和重点项目，完成了1000余项与企业合作横向课题，有70多项成果通过省部级鉴定，获国家专利70余项，发表学术论文5000余篇，其中被SCI、EI等收录论文800余篇，出版专著或译著220余部。科研成果获省部级以上奖励50余项，荣获国家科技进步二等奖4项。特别是“十一五”期间，学校获得省部级以上奖励21项，其中国家科技进步二等奖3项，省部级一等奖3项，鲁迅文学奖1项；科研经费总量过亿，较“十五”末翻了两番；2010年，获国家科技进步二等奖1项，鲁迅文学奖1项。被SCI、EI、ISTP和CSSCI检索的高水平论文发表数490篇，比2006年增加七倍多。2012年，又获得两项国家科技进步二等奖。

由北方工业大学主办、国内外公开发行的学术性季刊《北方工业大学报》在1988年荣获优秀编辑质量三等奖，1990年荣获优秀编辑质量一等奖，1995年获北京高校优秀学报一等奖，全国高校优秀学报三等奖。本学报编委会由相关专家、教授组成的，负责审定稿件，确保稿件的学术质量。本学报在国内外普通高校学报中享有一定声誉，并被国内多个数据库摘录。

二、产品介绍

1．概述

目前应用的手背静脉图像采集系统由三个主要部分组成：光源、摄像机和镜头。基于此，手背静脉图像采集系统一般采用近红外 LED 灯照射人体手背，用红外感光 CCD 摄像头获取其图像，反射红外线较多的区域呈现明显的亮色，吸收红外线较多的区域呈现暗色，得到手背静脉光学图像。我们前期研制出的手背静脉图像采集设备在近红外光下可以观察到比较明显的手背静脉图像。

本实验室前期从光照方式、光照强度和均匀度、光源照射角度及照射距离对采集设备光源进行了设计，历经5年的不断改进创新，开发了一整套手背静脉图像采集系统，该系统设计了封闭式的采集设备外壳，采用高分辨率的红外摄像头，光源采用红外LED阵列并加装均光片，成像设备为CCD相机，同时，设计了符合人抓握习惯的手柄，使采集过程更加人性化。

2．设备结构

本手背静脉识别主要是为了获取人体手背静脉血管的纹理信息，然而在可见光照射下，由于手背静脉分布在皮下脂肪之下且皮肤组织的反射能力较强，传统的摄像头很难采集到清晰的手背静脉图像，因此本文使用近红外成像原理采集图像。利用近红外光源主动发射波长为850 nm 的红外光波，用带有红外滤光片的CCD (Charged Couple Device) 摄像机进行手背静脉采集。850 nm的红外光波可以较好地穿透皮肤，使得静脉里的血液比周围组织吸收更多的红外光，血液流经处颜色较深，从而呈现出静脉结构。

该设备的光源部分主要由近红外滤光片，LED阵列和均光片等组成。作为产生图像数据的输入信号，光源的分布方式、光照方式、光照强度都会对采集的手背静脉图像数据产生影响。

采集部分由镜头和摄像机组成。摄像机是生成手背静脉图像的主要部件，它决定了采集的手背静脉图像的对比度和分辨率，甚至好的摄像机能有效的减少噪声对采集手背静脉图像质量的影响。外围部分由采集卡，外壳，把手等组成，其作为外围辅助部件，可以使整个采集设备更美观，更容易操作，性能更好。

三、主要技术研究

1．手背静脉图像采集与数据库建立

手背静脉图像采集系统一般采用近红外 LED 灯照射人体手背，用红外感光 CCD 摄像头获取其图像，反射红外线较多的区域呈现明显的亮色，吸收红外线较多的区域呈现暗色，得到手背静脉光学图像。建立了包含 2040 张手背静脉图像的数据库。该数据库于 2010 年对研究者共享，目前已被法国、西班牙、挪威、印度和伊朗等国研究组申请使用。另外，提出了在特征空间上使用主成份分析（PCA）重建进行图像合成的方法。该方法将原始的数据库扩展成包含8000人以上的大样本图像数据库，为手背静脉大样本模拟测试提供了可靠参考。

2．手背静脉身份识别的可行性

我们前期将手背静脉与人脸、指纹和视网膜等这些学术界所公认的生物特征进行对比，对手背静脉是否可以作为生物识别特征进行了评估。手背静脉事实上有着比指纹还要优秀的特性，与其他生物特征相比，也有着不逊色的表现。这证明手背静脉作为生物识别特征是完全可行的。

3．手背静脉图像的特征提取

手背静脉图像的特征提取是手背静脉识别系统过程中的重要组成部分。我们对目前现有的方法深入的讨论与研究，加以改进和优化得到若干可行性方案，并且针对各种方法进行实验验证，取得最优方法以达到更高的识别率。

4．手背静脉图像的活体检测

活体检测对于任何一个生物特征识别系统来说都是必不可少的一环，而目前手背静脉身份识别方面对该领域的研究工作又开展较少，故而我们对此展开工作。由于真伪手背静脉特征识别属于两类问题的决策，这就涉及到分类器选择的问题，最终通过一系列的研究得出一个分类器的最佳设计方案，以达到更强的辨别真伪的能力。

四、应用方向

手背静脉识别技术被广泛应用于金融和信息网络安全以及许多注重个人信息管理的领域。采用手背静脉识别技术，数字化校园的建设将会更加彻底，能够实现更加细化的个人信息管理。可以说，手指静脉识别技术几乎可以应用于所有需要个人信息识别的领域，让其身份识别、信息保密和管理工作提升到一个新的境界。

五、实际的应用

居民住宅区通过安装手背静脉识别系统，有效降低小区的各种安全隐患，在使用时只需将手背放在静脉识别仪的支架上，即可完成开锁任务，操作十分简便，避免了其它门禁系统(传统机械锁、密码锁、识别卡等)有可能被伪造、盗用、遗忘、破解等问题。

手背静脉识别系统亦可作为考勤机使用，考勤只能本人完成，杜绝了代打卡并遏制虚假加班费的申报，从而消减其发行及管理成本；员工无需担心考勤卡丢失或忘带，提高了考勤的便利性；工作效率得到提高，管理者可以更加精确地跟踪员工出勤动态，做好时间上的人员调配。