光学相干层析成像(optical coherence tomography,OCT)是上世纪90年代逐渐发展起来的一种新的三维层析成像技术,在生物组织结构的活体检测和实时成像上前景广阔。OCT成像技术是基于低相干干涉原理,结合数字图像处理重构出材料或生物组织内部结构的二维或三维图像。传统的二维指纹技术已成功地应用于基于皮肤表面纹理信息的指纹识别,如汗液、纹路等。但是,它很容易受到皮肤表皮变化的影响,包括磨损和切割、腐蚀烧伤和整形手术。在本文中,光学相干断层扫描(OCT)被应用于获取表皮和真皮指纹的高分辨率图像,构建三维指纹。结果表明,基于OCT的三维指纹提取技术可以提取指纹的表面特征和内部特征。该技术可以识别真皮层指纹的纹理特征,真皮层纹理特征又可以与表皮层匹配,以OCT采集的真皮层纹理信息,利用神经网络分类算法匹配表皮信息,以此达到识别身份的效果,大大提高了识别的效率和局限性。本文提出一种基于OCT的三维重建指纹识别技术,实际上,三维重建的指纹识别技术不是获取手指皮肤纹理的三维结构,而是将手指指纹在空间上重构并从表面往深度方向叠加展开到一个平面,从而将手指内部的指纹图像基于已有的平面指纹识别的算法进行匹配。识别并提取三维指纹结构图像特征,最后,实现指纹图像特征值的比对与匹配过程,实现真正三维结构的指纹特征识别。本文使用光学相干断层扫描技术(OCT)获得表皮和真皮指纹的高分辨率图像。并用一种基于采集到的三维指纹进行真皮与表皮的匹配技术,即分类神经网络匹配算法,通过计算提取分块区域范围和增强图像。本文在匹配算法上采用神经网络二分类算法结构,设计了一个简单的分类神经网络算法层次来匹配所采集的指纹图像,前期对OCT采集到的原始图像进行重建提取深层真皮层信息,并对真皮层指纹图像进行加强特征的一系列预处理,以方便后期的特征提取。最后将真皮指纹与二维指纹进行匹配识别,以证明利用OCT采集真皮指纹信息可以作为表皮指纹的替代。主要的研究内容:1、本课题是在自己搭建OCT系统的基础上完成的。因此,需要先构建一套性能稳定可靠的的OCT系统。本实验搭建了一套基于迈克尔逊干涉仪结构的光纤式OCT系统,中心波段为1310nm的近红外光。该系统的最高轴向扫描(A-scan)速度为76KHZ,实际轴向的分辨率为12μm,最大的成像为5.8mm,可对生物组织进行实时高分辨率成像。系统运行的采样速度为20帧/秒,每帧图包含1000个A-scan,并且可经过三维重建获得样品在空间上的三维图像。2、针对人表皮指纹容易受到皮肤表皮变化的影响,包括磨损和切割、腐蚀烧伤和整形手术,以及外界物理条件变化影响,如手指脏污,湿手指等。在传统指纹扫描仪无法提取表面指纹的情况下。本文提出使用OCT采集三维指纹来获取真皮层纹理信息,达到识别身份的目的,并且结合深度学习的分类神经网络CNN进行表皮与真皮的匹配。