利用手掌的几何特征与纹路的变化特征,将也可以作为个人身份的确认。在过去十年来,已有许多的研究报告与专利技术发表 [1], [2], [3], [4],而在1960年末期美国专利局发表Robert P. Miller 的专利,接着在1970年初 Miiller [1] 开发了一项设备,来量测手掌的特征并且利用这些特征,作为个人辨识的依据。而最近这几年陆续也有许多的公司发展相关的产品,比较知名的是在1980年中 期,由 David Sidlauskas [4] 发展并申请为专利的『电子手掌扫瞄器』,并且在1986年创办了 RecogNItion System 公司,专门研究与生产掌形辨识系统。而 Identix 公司发展了 TouchPrin
t 600 Palm Scanner 设备,利用此设备可取得 500 pixels/inch 高分辨率的8-bits灰阶影像,利用内建的处理器来做身份验证。在德国的 Dermalog 公司则是发展了一套辨识系统,此系统允许使用者任意地将手掌放置在平台上,主要的特征也是手掌的几何形状,并且此系统可以做一对一与一对多的比对。

用掌形的特征,主要是量测手指的长度与宽度如图一,将这些测量值记录下来,并且做为个人的辨识特征。目前由于生物识别的广泛研究,许多大学与研究机构,也都有相关的论文与技术报告的发表 [5]。在掌形方面,密西根大学的图形识别与影像处理实验室,其中的生物认证研究小组所发表的研究报告,即是利用手指的长度与宽度来当作特征,并且发展了一套具有 GUI的系统,来作为个人辨识系统。此外他们也利用『可变形模式掌形比对』 ( Deformable Matching of Hand Shape ) [6] 的方式,来作掌形辨识,此方法主要是将手掌外型影像做对齐(align),将对齐后的外型影像作特征抽取如图二,最后经由『外型距离』 ( Shpae Distance )来验证使用者身份,由他们所发表的论文结果,此方法可达到96.5%的正确接受率 (Genuine Accept Rate),与2%的错误接受率 ( False Accept Rate )。

而利用掌纹来作为辨识的特征,目前则是一个新的研究题材,在台湾的中华电信研究所的应用科技实验室 [7],发展了一套掌纹辨识系统,目前正在申请专利中,在此系统系统中,使用者将手掌放入『掌纹机』中如图三,掌纹机中的摄影机及时地将影像传送到中央处理器,由于使用者的手掌是固定在机台上,因此可以稳定地取得的影像线型轮廓,这些数据经由 PCA(Principal Component Analysis),再利用 GLVQ (Generalized Learning Vector Quantization)的过程,抽取出具有代表性的特征,经由他们所发表的研究论文,发现掌纹可以有效地辨识个人。

而在国外的研究上,S. Y. Kung et al. [10] 设计了『决策类神经网络』 ( Decision-Based Neural Network ) 分类器,并将此分类器应用在脸部与手掌的辨识。D. G. Joshi et al. [9] 利用手指纹路的变化如图四,使用者将手掌平放在取像平台上,中指紧靠在平台中央的固定板上,利用CCD取得中指影像的线型轮廓,将此轮廓转换为 WLIP (Wide Line Integrated Profile) 特征,将这些特征经由Correlation Function 的方式,取得一个相关值,利用此一值来作为相似度的分析。而 Dapeng Zhang et al. [8] 利用抽取线条的方式如图五,将手掌的纹路,转换为一系列的线段,经由线条比对的方法,来验证数据的正确性。

目前在掌形的研究上已经相当成熟,在辨识率方面 (FAR,FRR) 皆可以达到不错的效果,比较值得注意的是,由于目前掌形的取像上,都必须要求使用者将手掌放在固定的定位点上,如图一,因此无法适应所有的使用者手掌大小,如孩童,或是其它类似情形,因此如何让使用者可以自由放置手掌,而依然可以维持理想的辨识率,是值得研究的主题。
在掌形研究上,由于属于新的研究领域,因此要克服的问题很多,如取像所造成的影像噪声,纹路的不稳定,以及如何寻找稳定的特征等,都是目前所需要克服的困难。
References:
[1] R. P. Miller, ”Finger dimension comparsion identification system”, US Patent No.3576538, 1971.
[2] R. H. Ernst, “Hand ID system”, US Patent No. 3576537,1971.
[3] I. H. Jacoby, A. J. Giordano, and W. H. Fioretti,”Personal identification apparatus”, US Patent No. 3648240, 1972.
[4] D. P. Sidlauskas, “3D hand profile identification apparatus”, US Patent No. 4736203, 1988.
[5] Anil K. Jain, Ruud Bolle and Sharath Pankanti,”BIOMETRICS Personal identification in network society”, Kluwer Academic Publishers 1999.
[6] Anil K. Jain and Nicolae Duta,”Deformable matching of hand shapes for verification”, Michigan State University,
[7] Chin-Chuan Han, Pao-Chung Chang, and Cha-Chih Hsu,”Personal identification using hand geometry and palm-print”, Fourth Asian Conference on Computer Vision (ACCV),
[8] Dapeng Zhang and Wei Shu,”Two novel characteristics in palmprint verification: datum point invariance and line feature matching”, Pattern Recognition Vol. 32 pp 691-702 1999.
[9] D. G. Joshi, Y. V. Rao, S. Kar, Valli Kumar and R. Kumar,”Computer-vision-based approach to personal identification using finger crease pattern “, Pattern Recognition Vol. 31, pp 15-22 1998.
[10] S. Y. Kung, S. H. Lin, and M. Fang, ”A neural network approach to face/palm recognition”, in Proc. of International Conference on Neural Network, pp. 323-332, 1995.




