看不见偷不走的放心锁——静脉识别

静脉识别是一种基于生物特征的身份鉴别和认证技术，首先是身份登记过程，采集用户的静脉图像，从采集到的静脉图像中提取特征，与用户姓名或其标识( ID，PIN)等联系起来构建静脉数据库;然后是身份验证或识别过程，验证时通过把现场采集到的静脉与己经登记的静脉进行比对，实现身份辨认。验证其实是回答这样一个问题:“他是他自称的这个人吗?”这是应用系统中使用得较多的方法。识别时把现场采集静脉同静脉数据库中的静脉逐一比对，从中找出与现场采集静脉相匹配的静脉，识别其实是回答这样一个问题:“他是谁?”除了验证的一对一和识别的一对多比对方法，在实际应用中还有“一对几个匹配”。一对几个匹配主要应用于只有“几个”用户的系统之中，比如一个家庭的“几个”成员要进入他们的住房。

静脉识别技术根据血液中血红素可吸收红外线光的机理，利用具有近红外线感应能力图像采集装置对手指等人体部位进行摄像，即可获取人体局部静脉图像;然后对静脉血管图样进行数字化处理，建立其特征模型，提取其结构特征作为身份识别的依据(图1)。

目前正在应用的生物特征识别技术主要有指纹识别、虹膜识别和人脸识别等。但它们都存在缺陷:指纹识别易被复制、被窃取，很难做到活体特征，安全性能较低;虹膜识别图像采集设备昂贵，对识别距离和眼睛状态要求严格，使用舒适度较差;人脸识别容易被人脸照片、人脸视频、人脸模型等攻击和欺骗，难以做到活体识别。而静脉识别能避免上述现有常规生物特征识别技术的缺点。“静脉藏匿在身体内部，肉眼无法看到，也不会像指纹那样在使用过程中留下印痕，不易被复制;是真正的活体检测，安全性能很高;其次，静脉是流动的血液形成的，只有活体才能提取到特征图像，因此可谓看不见偷不走的活体特征。”国防科技大学科研人员介绍道，“此外，静脉识别技术还具有漏登录率极低、非接触采集、设备成本较低，体积较小等特点，适宜推广。”(图2)

11年前科研人员偶然从报上看到一则新闻，东南亚某地富豪座驾为高档轿车，采用指纹识别技术，被匪徒残忍地砍掉手指将车劫走。科研人员由此联想到国内的身份识别领域目前还在大量采用指纹识别，安全隐患极大，于是从2003年开始静脉获取和算法研究。当时静脉识别相关研究才刚刚起步，公开论文很难搜到，国外企业在该领域对我们进行技术封锁，因此科研团队的研究过程可以说是从零开始。譬如在研究静脉图像采集过程中，研究人员曾摸索试验过X光、紫外线、红外线等光源，摸索反射、透视、侧光等照明手段，最终找到了最佳的静脉成像方法。发现并掌握静脉信息的采集原理后，在国防科技大学电子科学与工程学院院领导的大力支持下，研究团队用了近一年的时间，采集了数千个样本人群，从多个手指和多个位置采集，获得了几十万份样本数据，用于算法研究和软件测试。2006年，团队研制的手指静脉识别原理样机参加某展览会时，还曾遭到外企的起诉威胁; 2008年，有外企希望买断团队的相关专利，团队委婉拒绝。在种种困难考验下，团队坚持自主知识产权、坚持自主创新、坚持原始创造，一直坚持算法完善和核心技术优化，一定要将核心安全技术完全掌握在自己手中，更好地为国家安全服务。

经过艰苦的11年攻关，国防科技大学电子科学与工程学院数字视频课题组从采集机理、硬件平台、算法仿真、软件实现、原理样机、系统试验等方面完全自主地掌握了静脉识别技术，并成功研制出人体静脉识别系统样机，正在北京中关村高新科技园进行产业化推广。该系统得到国家权威安防专家肯定，是我国生物特征识别技术取得的又一重大突破。

目前，国家相关部门正在密切关注该领域的研究及产业化进展，积极组织相关技术单位制定国家标准及行业标准。国防科技大学是此标准制定单位之一，直接参与相关国家标准的提交、制定、测试等工作。科研人员带领的团队已参与两项手指静脉识别的国家标准制定工作，在静脉采集、识别算法、原理样机实现方面攻克核心技术，申报国家专利11项，已授权9项( 6项发明专利) ;撰写和发表相关高水平论文20多篇，SCI和EI检索9篇，出版相关著作3部，其中2部在科学出版社出版。系统样机已与北京国创科视有限公司合作进行产业化推广(图3)，已经完成指静脉登陆器和指静脉门禁锁，代号“一指通”，正在用于智慧城市建设项目，预计今明两年产值可以突破2个亿，为国家高级安保提供一把放心锁。

科研人员透露，接下来，团队还将对静脉识别系统做进一步优化和升级，“下阶段的研究目标主要集中在两方面:一是在弱可视条件下对目标的提取，丰富成像上的静脉细节信息;二是加强对非刚体目标的研究，实现当手指弯曲、旋转时也能被正确识别”。