掌紋作為人體的重要生物特征之一，具有特征唯一、穩(wěn)定性高、安全性好和易于采集等特點，被廣泛應(yīng)用于生物特征識別領(lǐng)域。

　　中國科學(xué)院聲學(xué)研究所聲場聲信息國家重點實驗室副研究員李超聯(lián)合法國國家科學(xué)研究中心電子圖像信息處理實驗室(Le2I UMR CNRS)與日本本田研究所(Honda Research Institute)的研究人員，共同提出了一種低功耗高精度多光譜掌紋識別的新方法。相關(guān)研究成果于5月16日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Systems Architecture。

　　根據(jù)香港理工大學(xué)教授 David ZHANG 此前的研究，由于皮膚組織對于不同波長的光的傳播能力不同，將多光譜成像技術(shù)應(yīng)用于掌紋信息采集，可以得到不同皮層下的更細致的特征信息，有效提升目標特征的可辨識度，得到理想的可識別生物特征(圖1)。

　　但是，傳統(tǒng)的多光譜掌紋識別方法忽略了特征信息的多重共線性問題，這成為了提升識別精度的重要瓶頸。

　　特征的多重共線性，是指基于線性回歸的識別模型中的解釋變量之間，由于存在精確相關(guān)或高度相關(guān)關(guān)系，而使模型估計失真或難以估計準確。簡單來說，如果我們想通過身高、體重和年齡三個特征分量來判斷一個人的性別，由于身高較高的人通常體重也會較重，兩者高度相關(guān)，這就引發(fā)了共線性，有可能降低模型的準確性。

　　在多光譜掌紋圖像中，特征信息并非均勻地分布在圖像的各個區(qū)域，而是集中在某些關(guān)鍵區(qū)域，導(dǎo)致特征分量即像素值之間出現(xiàn)多重共線性。

　　針對這個問題，研究人員首先采用偏最小二乘回歸算法為各個波段下的掌紋圖像特征建立了新的識別模型。偏最小二乘回歸算法可以自動對特征分量之間的關(guān)系進行量化分析，有效提取出反應(yīng)數(shù)據(jù)變異的最大信息，降低像素值內(nèi)部的共線性問題對模型準確度的負面影響。接下來，將各波段的識別結(jié)果進行加權(quán)融合。這種評估層融合的方法有助于充分利用不同波段的信息，保證各個處理通道的獨立性與信息完整性，從而提升識別效果。

　　實驗結(jié)果表明，新的識別模型在圖像分辨率極低的情況下(13 x 13 pixels)，對單波段掌紋圖像特征的識別率可以達到90%以上(圖2)，具有很好的可靠性。結(jié)合多波段數(shù)據(jù)融合技術(shù)，整體識別率可以達到99.9%以上。經(jīng)并行優(yōu)化后，每0.73毫秒可以識別一個掌紋(1000毫秒=1秒)，具有精度高、運算量小、可并行度高等多項優(yōu)點。

　　該研究由中科院百人計劃和日本本田研究院資助。

　　圖1不同波段下的掌紋光學(xué)特征(圖/香港理工大學(xué))

　　圖2單通道模型識別率/運行時間與圖像分辨率關(guān)系曲線(圖/李超)