同时获取掌纹和手形三维形貌及彩色纹理的理论与方法

基于二维掌纹和手形的人体认证和识别已有大量研究和广泛应用。而掌纹和手形是三维的特征且含有丰富的纹理信息，同时获取它们将给出高精度多维多模态生物特征。为此，本项目将研究同时获取掌纹和手形三维形貌及彩色纹理的理论、技术和实现方法，开发出三维传感样机系统，并进行初步的认证和识别实验。具体内容包括：条纹投影和成像光路系统的理论分析和设计，红绿蓝并行多颜色通道三维传感的研究及软硬件实现；从所采集的复合彩色条纹图中，研究绝对相位的计算方法和彩色纹理数据的提取技术；对此三维传感成像系统进行快速、简易现场标定的理论、技术和实现方法，建立绝对相位和深度间的关系；提取三维掌纹和手形细节特征的理论和方法研究，获取多维多模态生物特征，三维生物特征之间及与已有二维生物特征库间的认证和识别研究。本项目不仅对发展高精度生物测定技术具有重要的理论意义，而且对重要场所的安全保障具有重要的应用价值。

在国家自然科学基金委员会面上项目“同时获取掌纹和手形三维形貌及彩色纹理的理论与方法”资助下，项目组开展了系列深入的研究工作，顺利完成了预定计划中的各项工作。项目具体研究的内容包括：基于TI公司的LightCrafter投影系统，研制了针对三维掌纹的彩色正弦条纹投影软硬件系统，申请并授权了国家发明专利（ZL201210338363.7），同时在国际著名光学类期刊上发表了相应的论文；搭建了三维掌纹系统的成像光路，研制了整个系统的控制、采集、显示、处理软件；研究了红、绿、蓝并行多颜色通道调制正弦条纹的投影技术和解调方法；研究了利用基于变换的技术从所采集的单个变形条纹图中计算折叠相位的方法；利用最佳三条纹选择方法，实现了从具有最佳条纹个数的三个折叠相位图中独立确定每个像素点的绝对级次，进而精确计算每个像素点的绝对相位；研究了对三维掌纹和手形成像系统进行快速、简易标定的新技术和新方法，设计并制作了表面带有标识的高精度标定平板，用以快速、自动、简易建立绝对相位图和三维数据之间的精确关系，得到了准确的三维掌纹数据，此方面的研究成果在国际著名光学期刊Optics Express上发表；建立了适用于三维手形和掌纹细节特征的数据库，研究了提取三维手形和掌纹细节特征的理论和方法，获取了多维多模态的三维生物特征；基于所提取的三维掌纹和手形细节特征，进行了初步的人体身份识别实验，验证了三维掌纹生物特征在人体认证中的准确性。基于数字正弦条纹投影技术，研制了三维指纹采集系统并进行了相应的实验，申请并授权了国家发明专利（ZL201210338362.2），同时在国际著名光学类期刊上发表了相应的论文。因此，本项目所取得的成果不仅对发展高精度生物测定技术具有重要的理论意义，而且对重要场所的安全保障具有重要的应用价值。基于此国家自然科学基金项目，发表了相关学术论文34篇，其中11篇SCI论文，已被总引用130多次，其中SCI他引80多次。申请中国发明专利5项，已经授权2项，实用新型专利1项。在读博士研究生4名，硕士研究生11名，已毕业硕士研究生12名。2名研究生的硕士论文分别获得2014、2015年“河北省优秀硕士学位论文”；1名博士研究生、7名硕士研究生先后获得“研究生国家奖学金”。项目主持人先后获得“教育部新世纪人才”、河北“三三三人才工程”二层次人选、首批天津市“中青年科技创新领军人才”等荣誉称号