收稿日期:20131023;修回日期:20131206
作者简介:汤春明(1971),女,吉林吉林人,教授,博导,博士,主要研究方向为图像处理、目标识别与追踪方面、数据处理与信息挖掘 (tang
chunminga@hotmail.com);丁腾飞(1989),男,内蒙古赤峰人,硕士,主要研究方向图像处理与模式识别;聂美玲(1988),女,吉林通化人,硕士,主
要研究方向为目标识别与追踪.
辅助身份认证的局部形状上下文手形认证算法
汤春明
1
,丁腾飞
2
,聂美玲
2
(1.天津工业大学 电子与信息工程学院,天津 300387;2.哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院,哈尔滨 150001)
摘 要:随着技术的发展和对安全性要求的提高,单一生物特征已经很难满足高度机密身份认证的需求,需要
进行多特征身份认证,因此提出一种可以用做辅助认证的手形认证算法。该算法不限制图像采集背景,实验中
采用了相对难处理的白色背景。先粗分割提取手形样本,后根据样本特征细分割得到手形轮廓,该分割算法能
够在含阴影的图像中准确地提取手形轮廓,具有高自适应性和可移植性;同时提出了局部形状上下文手形认证
算法,采用局部均匀采样,在局部范围内提取手形的形状上下文特征,根据该特征进行匹配认证。该方法的认证
等错误率为
3.15%,与其他形状上下文算法相比,在相同时间代价下,等错误率降低了 1.5% ~5%。
关键词:生物特征识别;手形认证;辅助身份认证;局部形状上下文
中图分类号:TP391.41 文献标志码:A 文章编号:10013695(2014)10318404
doi
:10.3969/j.issn.10013695.2014.10.074
Localshapecontextsalgorithmforhandshape
verificationinauxiliaryauthentication
TANGChunming
1
,DINGTengfei
2
,NIEMeiling
2
(1.CollegeofElectronics&InformationEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300387,China;2.CollegeofInformation& Communication
Engineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)
Abstract:Withthedevelopmentoftechnologyandtheimprovementofsecurityrequirements,asinglebiometricishardto
meettheneedsofhighlyconfidentialidentityauthentication,somultimodalbiometricsisrequired.Thispaperproposedahand
shapeverificationmethod,whichcouldbeusedasauxiliaryauthentication.Thealgorithmdidnotlimitthebackgroundofim
ageacquisition
,andadoptedthewhitebackgroundthatwasdifficulttodealwithintheexperiments.First,thehandsample
areacouldbeextractedbyaroughsegmentation,andthengainedthehandshapebysegmentingtheroughhandshapecontour
meticulouslyaccordingtothesamples’characters.Thisalgorithmcouldextractthehandshapecontourfromtheshadowsaccu
rately
,andithadgoodadaptabilityandportability.Simultaneously,itproposedanovelhandshaperecognitionmethodnamed
aslocalshapecontext
,whichextractedtheshapecontextcharactersinlocalareabylocaluniformsampling,thenmatchingthe
handshapebyabovecharacters.Theequalerrorrateforverificationoftheproposedmethodis3.15%,whichisdecreased
about1.5% ~5% inthesametimecostcomparedwiththeothershapecontextalgorithms.
Keywords:biometrics;handshapeverification;auxiliaryauthentication;localshapecontexts
!
引言
生物特征识别技术是计算机科学中,利用生物特征对人进
行识别,并进行访问控制的技术。常用的生物特征有人脸、指
纹、虹膜、掌纹和手形等,每种生物特征都具有各自的优点和局
限性。单一的生物特征认证已经很难满足高安全性的身份认
证需求,如人脸特征可通过化妆、整容甚至易容等进行伪装;虹
膜识别由于其成本较高和用户接受度较差使其应用普及率较
低,因此在高度机密身份认证时需要多个生物特征
[1]
。在这
种需求下,手形因其也能反映人的身份特征,可以作为一种辅
助认证的方式。与其他生物特征相比,手形特征具有易于采
集、用户接受度高、鉴别速度快、能够与掌纹等特征同时采集等
优点,可以很好地实现多模态的身份认证。手形特征辅助身份
认证因此在很多方面得到了广泛的研究与应用。另外,手形特
征虽然不具备指纹、虹膜特征那样高度的唯一性,但在安全性
要求比较低的应用领域具有绝对的优势。
目前主要的手形认证算法分为两类。一是基于轮廓的手
形认证算法
[2,3]
,是从整个手形中提取特征(如离散点集)进行
身份认证。虽然该方法能解决手形旋转和缩放带来的问题,但
手的姿势的变化会改变轮廓特征,因此会影响认证准确率。二
是基于几何特征的手形认证算法
[4~6]
,即在手形中提取关键部
位的几何尺寸作为特征。该方法提取的特征数目少,算法复杂
度较低。但是由于提取的特征数目少,捕获的特征信息不够充
分
[7]
,同时易受关键部位定位的影响,鲁棒性较差。形状上下
文(shapecontext,SC)是由 Belongie等人
[8]
提出的一种形状描
述算子,因其良好的匹配特性,已经在许多领域中得到了广泛
的应用
[9~11]
。Ling等人
[12]
定义了内部距离和内部角度将 SC
扩展为基于内部距离形状上下文(innerdistanceshapecontext,
第 31卷第 10期
2014年 10月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol.31No.10
Oct.2014