近年来生物特征在个人识别领域中应用越来越广泛,公众对识别系统安全性的要求不断提高。随着假体指纹膜、伪造面具等欺骗手段的出现,一些识别系统的安全性受到严重的威胁。人体手部包含多种生物特征,而且使用方便。目前掌纹和掌静脉生物特征广泛应用在多种场合,但是仍然存在被欺骗攻破的情况。人们开始研发防伪能力更高的生物识别系统。通过研究发现掌纹、掌静脉的采集方式可以和血氧饱和度、脉搏的采集方式同步完成,而且血氧饱和度和脉搏具有更高的防伪能力。因此,本文提出了一种同步采集系统。该系统可以同时采集静态和动态生物特征,而无需其他硬件要求,主要区别仅在于动态生物特征需要一定采集时间。本文主要的工作和成果归纳如下:(1)手掌多模态同步采集与处理的研究。获取防伪能力更高的生物特征并提高系统的安全性是本论文的关键。手掌中含有多种生物特征,其中包括掌纹、掌静脉、血氧饱和度和脉搏生物特征。因为血氧饱和度和脉搏生物特征是人体固有特性,因此具有较高的防伪能力。因此本文设计了一种手部多特征采集系统。采集系统同步采集四种生物特征,其中包括掌纹、掌静脉、血氧饱和度和脉搏生物特征。(2)搭建了手掌多模态识别与防伪系统。手掌多模态识别与防伪系统主要包括采集系统和并行处理算法。采集系统的搭建不仅要考虑光学平台和硬件控制电路,还需要考虑生物特征之间的采集方法。掌纹的采集需要可见光,掌静脉的采集需要近红外光源。血氧饱和度和脉搏的采集需要借助PPG信号。PPG信号需要两种不同波长的光源。因此本文设计了基于双波长的同步采集方法。双波长是一组可见光源和一组近红外光源。并行处理算法包括预处理部分和模态识别部分。并行处理的目的是使用GPU设备加快系统对数据的处理速度,模态识别部分则是为了识别和防伪做准备。(3)生物特征防伪能力的评估。掌纹、掌静脉静态生物特征与血氧饱和度、脉搏动态生物特征的防伪能力对比。本文利用多种材料制造了掌纹和掌静脉生物特征,并对比了假体样本与人体皮肤的物理特性和光学特性。利用掌纹和掌静脉的假体样本来欺骗目前市面上的识别仪器与分类网络。通过实验证明了掌纹、掌静脉防伪能力不足。虽然前者的防伪能力不足,但是通过本系统同步采集动态生物特征后,可以利用动态生物特征提高系统的防伪能力。