掌纹掌脉融合识别技术及其在泛地铁环境中的应用

　　掌纹掌脉识别技术当前属于成熟技术，然而在社会生活中应用不多，主要原因是缺乏应用系统的构架方法和解决方案。《掌纹掌脉融合识别技术及其在泛地铁环境中的应用》一书通过讲掌纹掌脉识别生物特征技术应用到关乎人民群众日常出行的泛地铁环境中，同时也将其扩展到地铁商圈的支付系统中，从而促进了掌纹掌脉生物识别技术在实践中的应用，同时大数据量的掌纹掌脉特征采集和应用，也会提高掌纹掌脉识别技术本身的进步。

　　本书主要介绍了新的掌纹掌脉生物识别技术及其在泛地铁环境中进行无卡支付体系的建设方法，及对应地铁商圈的应用场景。本书适合对生物识别技术，尤其对掌纹掌脉识别技术感兴趣的读者，以及想了解生物识别技术如何在现代生产生活中应用的工程技术人员阅读。

　　丁轶峰，上海掌默智能科技有限公司总经理，本科学历，原盛大网络核心成员，早期曾任支*宝顾问，近两年重点关注生物支付业务。

陈彤，上海掌腾智能科技有限公司总经理。

1绪 论 6
1.1 生物特征识别技术概述 6
1.2 生物特征识别技术的分类 8
1.2.1指纹识别技术 8
1.2.2人脸识别技术 11
1.2.3虹膜识别 14
1.2.4掌纹识别 15
1.2.5声音识别 16
1.2.6视网膜识别 16
1.2.7DNA识别 17
1.2.8签名识别 17
1.2.9声纹识别 17
1.2.10步态识别 18
1.3 生物特征识别技术的市场前景 20
1.4 生物特征识别技术的现状 21
1.4.1不同种类的生物特征识别技术竞争发展 21
1.4.2生物特征识别产品分析 22
1.5 生物特征识别技术的优点和缺点 23
2掌纹和掌脉识别技术的基本原理 25
2.1掌纹识别技术的基本原理 25
2.2掌脉识别技术的基本原理 29
2.2.1基于结构特征的方法 35
2.2.2基于纹理特征的方法 36
2.2.3基于子空间的方法 37
3 掌纹的特征提取算法 39
3.1 基于moire 特征的掌纹特征提取算法 39
3.1.1 moire 特征简介 39
3.1.2 moire 预处理 40
3.1.3 moire 特征提取 43
3.1.4 moire 特征判别 44
3.1.5 实验数据分析和性能评价 45
3.2 应用景象匹配的掌纹识别方法 48
3.2.1 景象匹配的相关技术 49
3.2.2 景象匹配在掌纹识别中的应用 52
3.2.3 实验分析和比对 56
3.3 基于结构的匹配算法 61
3.4 基于统计的匹配算法 63
3.5 基于子空间的方法 64
3.6 基于编码的方法 66
3.7 小结 69
4 机器学习与掌纹识别 70
4.1 机器学习在生物特征识别中的应用 70
4.2 挖掘和利用未匹配细节点的掌纹识别 71
4.2.1 掌纹匹配 71
4.2.2 未匹配细节点的特征定义与提取 73
4.2.3 集成方法 78
4.3 小结 79
5 掌纹识别系统的实现 80
5.1 基于数码相机的掌纹识别系统 80
5.1.1 实验装置的硬件设计 80
5.1.2 系统的整体实现 81
5.2 基于视频摄像头的掌纹识别系统 83
5.2.1 系统的硬件构成 84
5.2.2 系统的软件具体实现 85
5.3 基于ARM开发板的嵌入式掌纹识别系统 86
5.3.1 系统的总体模块设计 86
5.3.2 模型样机的设计 87
5.3.3 系统的程序实现 89
5.4 基于扫描仪的嵌入式掌纹识别系统 89
5.4.1 系统分析和设计 90
5.4.2 掌纹图像采集的分辨率分析 92
5.4.3 掌纹图像采集的分辨率分析 93
5.5 掌纹识别系统的性能比对 94
5.6 小结 95
6 掌脉采集系统及识别算法 96
6.1 掌脉采集系统的设备选取 96
6.2 掌脉采集系统设计 98
6.3 掌脉识别算法研究 99
6.3.1 掌脉血管提取的前期尝试 99
6.3.2 掌脉图像预处理 101
6.3.3 掌脉图像特征提取和匹配识别 104
6.3.4 掌脉识别算法性能评价 106
6.4 小结 108
7 掌纹掌脉融合识别技术 109
7.1 多模态生物特征识别技术 109
7.2 掌纹掌脉融合识别技术的原理 110
7.2.1 多模态生物特征识别技术 110
7.2.2 经典感受野与非经典感受野简介 112
7.2.3 响尾蛇双模式生物机理概述 114
7.2.4 应用感受野和响尾蛇双模式机理的掌纹掌脉融合技术 116
7.3 掌纹掌脉融合采集仪 119
7.4 掌纹掌脉融合技术的性能评价 121
7.5 多模态生物特征数据库 125
7.6 小结 126
8 当前掌纹掌脉识别技术的实际应用 128
8.1 掌纹掌脉识别技术为第三方支付保驾护航 128
8.2 掌纹掌脉识别技术在门禁考勤中大显身手 129
8.2.1 湖南广播电视台门禁应用案例 130
8.2.2 基于掌纹掌脉识别技术的银行金库安保管理系统 136
8.2.3 基于掌纹掌脉识别技术的银行二道门管理系统 137
8.2.4 基于掌纹掌脉识别技术的监狱点名系统 138
8.2.5 基于掌纹掌脉识别技术的监狱通道管理系统 139
8.2.6 基于掌纹掌脉识别技术的智能楼宇安保系统 140
8.3 基于掌纹掌脉识别技术的实名认证新趋势 141
8.4 掌纹掌脉识别技术与移动互联完美结合 142
8.5 小结 144
9 泛地铁环境中掌纹掌脉融合识别技术的应用 146
9.1 泛地铁时代来临 146
9.1.1 泛地铁带来的聚合效应 146
9.1.2 打造新商圈和新城市格局 147
9.2 当前泛地铁环境成熟应用 148
9.2.1 自动检票系统概述 148
9.2.2 AFC系统基本架构 149
9.2.3 AFC系统架构体系演变 150
9.2.4 移动支付在地铁交通中的应用 155
9.3 掌纹掌脉融合技术进入泛地铁环境中的必要性和可行性 160
9.3.1 票卡层技术对接 161
9.3.2 读写器模块对接 161
9.3.3 后台系统清分对账 161
9.3.4 可行的实现方案 162
9.4 具体实施方案与流程 163
9.4.1 用户注册 163
9.4.2 闸机出入 164
9.4.3 系统集成 166
9.5 小结 167
参考文献

　　在今天这样一个瞬息万变的时代，各种新技术、新产品更新迭代层出不穷。我们这一代人是幸运的，赶上了全球科技高速发展的高速时代，见证了生物识别的悄然崛起和生物识别事业的飞速发展、生物识别的悄然崛起，见证了生物识别给人们的工作与生活带来的日新月异的变化。在这样一个瞬息万变的时代，各种新技术、新产品更新迭代层出不穷。
　　当今社会高度信息化网络化，信息安全显示出前所未有的重要性，身份鉴定技术具有非常重要的应用价值。
　　传统的身份识别技术仅仅关注于检测标识一个人身份的事物，比如个人物品，或者密码。但是传统的身份识别技术有其固有的缺点，比如个人的物品有可能会丢失，密码有可能会遗忘或被别人窃取，而且传统的身份识别技术无法区分真正的用户和取得用户标识的冒名顶替者。因此新的身份识别技术一直就是研究的热点。随着身份认证安全问题的日益突出，生物识别技术逐渐进入到了人们的眼中视野，近些年来，基于生物特征的身份识别技术也得到了广泛的研究与应用。与传统的身份识别方法相比，生物特征自身具有广泛性、稳定性和唯一性，由此产生的生物特征识别技术具有不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点。目前已经成为身份识别的重要手段，在很多领域得到了应用。
　　以电子计算机和其他先进科学技术为主要手段发展起来的指纹识别、指脉识别、掌纹识别、掌脉识别、声纹识别、面部识别、虹膜识别、DNA识别等诸多现代生物识别技术，是基于指纹、人脸、虹膜、手掌等生物信号来验证用户身份的认证技术。基于生物特征识别的算法具有很高的精确度，在当今警察探案、法官断案、安全防范、安全检查、身份验证等许多领域都发挥着不可替代的作用，并且有着极其广阔的发展前景。
　　上海掌腾智能科技有限公司在开发一系列基于掌纹掌脉的身份识别技术设备和实施在泛地铁环境中的应用系统的过程中，深感目前市面缺乏介绍对于通用生物识别技术尤其掌纹掌脉这种成熟的生物识别技术介绍的书籍。为了向更多的人普及生物识别技术特别是掌纹掌脉识别技术的原理和设计方法，公司本书组织科技人员通过查阅了上百篇中外科技论文和论著，并结合公司的在开发设计和实施过程，组织科技人员撰写了此书。
　　本书在第一章对于当今主要的几种生物特征识别技术作了一定的分析和介绍，从第二章开始详细介绍了掌纹识别和掌脉识别的原理、算法和实现，还用花了一章的篇幅介绍了当前最流行的机器学习技术与掌纹掌脉识别技术相结合，并提高掌纹掌脉识别速度和精度的方法。在最后两章本书还列举了现有掌纹掌脉识别的应用场景，并提出将此种生物识别技术应用于在泛地铁环境应用的可能性和详细的实施方案。
　　本书适合对生物识别技术，尤其对掌纹掌脉识别技术感兴趣的读者，以及想了解生物识别技术如何在现代生产生活中应用的工程技术人员阅读。如果您想了解掌纹掌脉识别技术如何在泛地铁环境中应用，那么本书将是必备参考资料之一。
　　本书的出版，首先要感谢的是生物识别这个行业，正因为它的神秘与深奥，才有了今天涌现出的一批批为生物识别而不断卓越进取的学者专家；正是因为它的崛起与繁荣，才有了今天尝试应用生物识别技术的一个又一个领域。也正因为如此，我们才有了想将生物识别这一种充满魅力、充满神奇的技术科普于众的美好意愿。
　　此外，特别感谢本书的联名作者：丁轶峰、陈轶斌、顾宇峰、陈彤和胡红雷。感谢几位从技术、行业等不同角度与立场撰写了本书的重要组成部分。同时，本书在撰写过程中也得到了上海申通地铁集团有限公司地铁各级领导的大力支持，在此一并表示感谢！
　　除了封面署名作者外，特别感谢上海掌腾智能科技有限公司提供技术支持。
　　最后感谢正在阅读本书的您，无论您是不是生物识别领域的从业者，正因为您的阅读和关心，生物识别技术在中国的向前发展又将多一份新的动力。
　　编者