基于毫米波雷达的掌纹识别系统及其识别方法技术方案

本申请提供一种基于毫米波雷达的掌纹识别系统及其识别方法。该识别系统包括二维滑轨、装载于二维滑轨上的毫米波雷达、雷达控制系统及识别装置。雷达控制系统控制毫米波雷达在二维滑轨上沿着横向和纵向移动。当毫米波雷达成功检测到用户的手掌存在时，雷达控制系统用于控制毫米波雷达在二维滑轨上沿着横向和纵向两个方向移动以完成一次手掌的扫描，毫米波雷达在二维滑轨上每横向移动第一预定距离或者每纵向移动第二预定距离时，进行一组毫米波信号的发射和接收；识别装置从用户的手掌反射回来的毫米波回波信号中提取与距离无关的手掌结构特征，并将提取到的用户的手掌结构特征与样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征进行对比来识别用户。征进行对比来识别用户。征进行对比来识别用户。

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波雷达的掌纹识别系统及其识别方法


[0001]本申请涉及识别
，尤其涉及一种基于毫米波雷达的掌纹识别系统及其识别方法。

技术介绍

[0002]近年来，生物特征识别技术得到了越来越多的关注，可以根据个人自身的独特生理活动和行为特征来识别个体身份，并提供一套安全可靠的个体身份验证方法。目前已有多种生物识别认证技术被成功应用于市场，包括指纹、静脉、面部、虹膜和心电图等。作为一种新兴的个体身份识别技术，掌纹识别具有高区分性和易于采集的特点。掌纹不仅包含大量的固有主曲线特征，而且还包含脊末梢、分叉点等丰富的细节点特征，这些特征具有永久性和唯一性。相对于指纹而言，手掌可供提取特征的面积更大，具有远超指纹的细节特征。掌纹识别也因其捕获设备成本低、纹理丰富、可靠性高、可接受等优点得到了广泛的研究。
[0003]过去，基于掌纹的识别系统主要用于法医和法律等特殊场合，这些场合需要借助高分辨率的掌纹图像来提取掌纹特征。近几年，掌纹识别也被大量用于民用领域，如家庭访问控制，这些场合大多借助于家用相机等光学设备，获取掌纹的低分辨率二维图像，并从图像中提取出主要线条和主要皱纹。尽管这种系统具有很高的准确性和速度，但二维掌纹图像很容易被伪造。不法分子可以利用打印的高清掌纹照片轻松欺骗相机。为了克服这些困难，利用三维信息的光学掌纹识别系统应运而生。实现方式包括：（1）利用多个CMOS相机构成的立体视觉系统，提取掌纹特征点来进行三维掌纹识别；（2）或者采用复杂的分光镜系统将镜头捕捉的光进行分光，利用普通相机和深度相机分别采集手掌的二维RGB图和深度图，计算得到三维掌纹点云图。但是，这些方法的局限在于三维光学图像只提供皮肤外表面的信息，难以获取皮下组织信息，依然存在被伪造的可能。不同于光波，超声波具有穿透人体组织的能力。这种特性可以用来从掌纹中提取组织的三维信息。但是手掌与超声探头之间的空气会阻碍超声波传入手掌组织。为获取高质量的超声图像，需要在手掌处涂抹耦合剂来减少探头与皮肤之间的声阻差。这些缺点会为使用者带来极大的不便。
[0004]此外，在医院等医疗场所，医护人员会大量穿戴手套，上述所有技术在戴手套的时候均会失效。目前，光线无法穿透手套等介质，导致基于光学传感器的掌纹识别技术无法获取穿戴手套时的掌纹信息。同样地，无论是棉质手套还是硅胶手套，都会严重恶化超声信号在超声探头和手掌之间的能量传导。此外，频繁接触传感器表面还会引入交叉感染的风险。非接触式的身份验证手段成为了优选方案。因此，如何实现非接触式的、可穿透手套介质的掌纹特征识别系统具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种基于毫米波雷达的掌纹识别系统及其识别方法，能够实现非接触式的、以及佩戴手套场景下的用户掌纹信息获取和用户身份识别认证。
[0006]本申请的一个方面提供一种基于毫米波雷达的掌纹识别系统。所述识别系统包括
二维滑轨、毫米波雷达、雷达控制系统及识别装置。所述毫米波雷达装载于所述二维滑轨上。所述雷达控制系统用于控制所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向和纵向两个方向移动。其中，当用户将手掌放置在所述毫米波雷达前，所述毫米波雷达成功检测到所述用户的手掌存在时，所述雷达控制系统用于控制所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向和纵向两个方向移动以完成一次手掌的扫描，并且，所述毫米波雷达在所述二维滑轨上每横向移动第一预定距离或者每纵向移动第二预定距离时，所述毫米波雷达进行一组毫米波信号的发射和接收；所述识别装置用于从所述用户的手掌反射回来的毫米波回波信号中提取与距离无关的手掌结构特征，并将提取到的所述用户的手掌结构特征与样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征进行对比来识别所述用户。
[0007]进一步地，所述毫米波雷达的本体采用多输入多输出天线阵列。
[0008]进一步地，所述多输入多输出天线阵列上的天线沿着横向均匀分布，相邻所述天线之间的间隔等于半波长。
[0009]进一步地，所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向单次移动的所述第一预定距离等于所述多输入多输出天线阵列整体的孔径尺寸。
[0010]进一步地，所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着纵向单次移动的所述第二预定距离等于半波长。
[0011]进一步地，所述识别装置用于计算提取到的所述用户的手掌结构特征与所述样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征之间的欧几里得距离；当所述用户的手掌结构特征与所述样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征之间的欧几里得距离小于预设阈值时，则识别出所述用户为已知用户；当所述用户的手掌结构特征与所述样本库中存储的任一已录入用户的手掌结构特征之间的欧几里得距离均大于所述预设阈值时，则识别出所述用户为未知用户。
[0012]本申请的另一个方面提供一种基于毫米波雷达的掌纹识别方法。所述方法包括：步骤S1：当毫米波雷达成功检测到用户的手掌存在时，通过所述毫米波雷达对所述用户的手掌进行扫描，并收集从所述用户的手掌反射回来的毫米波回波信号，其包括：在所述毫米波雷达对所述用户的手掌每进行一次手掌的扫描过程中，控制所述毫米波雷达在二维滑轨上沿着横向和纵向移动；每当所述毫米波雷达在所述二维滑轨上横向移动第一预定距离或者纵向移动第二预定距离时，控制所述毫米波雷达的本体稍作停留，并在每个停留位置控制所述毫米波雷达向所述用户的手掌发射调频连续波信号并接收从所述用户的手掌反射回来的毫米波回波信号；及每当所述毫米波雷达在一个停留位置完成一组毫米波信号的发射和接收后，控制所述毫米波雷达移动到下一位置稍作停留，并重复发射和接收，直到所述毫米波雷达完成在横向和纵向上的移动；步骤S2：从所述用户的手掌反射回来的所述毫米波回波信号中提取与距离无关的手掌结构特征；以及步骤S3：将提取到的所述用户的手掌结构特征与样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征进行对比来识别所述用户。
[0013]进一步地，所述毫米波雷达包括平面天线阵列，所述平面天线阵列上的天线沿着横向均匀分布，相邻所述天线之间的间隔等于半波长，其中，在步骤S1中，控制所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向单次移动的所述第一预定距离等于所述平面天线阵列整体的孔径尺寸，控制所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着纵向单次移动的所述第二预定距离等于半波长。
[0014]进一步地，步骤S2进一步包括：基于从所述用户的手掌反射回来的所述毫米波回波信号创建所述用户的三维手掌数据；基于创建的所述用户的三维手掌数据并采用距离迁移算法来重建所述用户的三维手掌图像；及基于重建的所述用户的三维手掌图像提取与距离无关的所述手掌结构特征。
[0015]进一步地，基于从所述用户的手掌反射回来的所述毫米波回波信号创建所述用户的三维手掌数据包括：将收集到的来自所述用户的手掌反射回来的每一组所述毫米波回波信号进行时域
‑
频域傅里叶变换，以得到距离
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多普勒二维数据；及基于每一组所述距离
‑
多普勒二维数据来建立所述用户的三维手掌数据。
[0016]进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的掌纹识别系统，其特征在于：包括：二维滑轨；毫米波雷达，装载于所述二维滑轨上；雷达控制系统，用于控制所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向和纵向两个方向移动；以及识别装置，其中，当用户将手掌放置在所述毫米波雷达前，所述毫米波雷达成功检测到所述用户的手掌存在时，所述雷达控制系统用于控制所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向和纵向两个方向移动以完成一次手掌的扫描，并且，所述毫米波雷达在所述二维滑轨上每横向移动第一预定距离或者每纵向移动第二预定距离时，所述毫米波雷达进行一组毫米波信号的发射和接收；所述识别装置用于从所述用户的手掌反射回来的毫米波回波信号中提取与距离无关的手掌结构特征，并将提取到的所述用户的手掌结构特征与样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征进行对比来识别所述用户。2.如权利要求1所述的掌纹识别系统，其特征在于：所述毫米波雷达的本体采用多输入多输出天线阵列。3.如权利要求2所述的掌纹识别系统，其特征在于：所述多输入多输出天线阵列上的天线沿着横向均匀分布，相邻所述天线之间的间隔等于半波长。4.如权利要求3所述的掌纹识别系统，其特征在于：所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着横向单次移动的所述第一预定距离等于所述多输入多输出天线阵列整体的孔径尺寸。5.如权利要求3所述的掌纹识别系统，其特征在于：所述毫米波雷达在所述二维滑轨上沿着纵向单次移动的所述第二预定距离等于半波长。6.如权利要求1至5中任一项所述的掌纹识别系统，其特征在于：所述识别装置用于计算提取到的所述用户的手掌结构特征与所述样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征之间的欧几里得距离；当所述用户的手掌结构特征与所述样本库中存储的已录入用户的手掌结构特征之间的欧几里得距离小于预设阈值时，则识别出所述用户为已知用户；当所述用户的手掌结构特征与所述样本库中存储的任一已录入用户的手掌结构特征之间的欧几里得距离均大于所述预设阈值时，则识别出所述用户为未知用户。7.一种基于毫米波雷达的掌纹识别方法，其特征在于：包括：步骤S1：当毫米波雷达成功检测到用户的手掌存在时，通过所述毫米波雷达对所述用户的手掌进行扫描，并收集从所述用户的手掌反射回来的毫米波回波信号，其包括：在所述毫米波雷达对所述用户的手掌每进行一次手掌的扫描过程中，控制所述毫米波雷达在二维滑轨上沿着横向和纵向移动；每当所述毫米波雷达在所述二维滑轨上横向移动第一预定距离或者纵向移动第二预定距离时，控制所述毫米波雷达的本体稍作停留，并在每个停留位置控制所述毫米波雷达向所述用户的手掌发射调频连续波信号并接收从所述用户的手掌反射回来的毫米波回波信号；及每当所述毫米波雷达在一个停留位置完成一组毫米波信号的发射和接收后，控制所述毫米波雷达移动到下一位置稍作停留，并重复发射和接收，直到所述毫米波雷达完成在横
向和纵向上的移动；步骤S2：从所述用户的手掌反射回来的所述毫米波回波信号中提取与距离无关的手掌结构特征；以及步骤S3：将提取到的所述用户的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨李杰，杨照辉，余显斌，董园园，张雪薇，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：