CN101877052B - 一种手指静脉与手形结合的智能采集系统及识别方法 - Google Patents

Abstract

一种手指静脉与手形结合的智能采集识别方法，首先利用近红外采集器采集手形和手指静脉的图像，提取其中的特征点信息，在和已经存储的特征进行匹配，得到最终的判定结果。含有以下步骤：所述的近红外采集器既采集手指静脉图像，也采集手指指形图像，并对两种信息进行特征融合。两指采集不仅增加了可疑采集生物特征的信息量(当采集一指时有时候由于人体的差异会得不到静脉图像，如果只采集手形则信息量小，识别错误的概率大)，同时也提高了定位精度。另外两侧照明方便用户摆放手指，上部照明时用户只能插入，很难看见自己手指已处于的位置。另外采集器可以自动调整也是采集器的使用范围更广，使用更加方便，采集图像更加准确。

Description

一种手指静脉与手形结合的智能采集系统及识别方法

技术领域

本发明涉及一种手指静脉与手形结合的智能采集系统及识别方法，本发明涉及到人体生物特征的采集，属于红外光源照射下捕获手指静脉和手形图像的技术领域。

背景技术

现在社会人们对信息的安全性要求越来越高，如何准确鉴定一个人的身份、保护信息安全，已成为一个必须解决的关键社会问题。传统的身份认证由于极易伪造和丢失，越来越难以满足社会的需求，目前最为便捷与安全的解决方案无疑就是生物识别技术。生物特征是根人的体貌、声音等身体特征进行身份认证的科学的防伪验证方案。生物识别就是依据每个个体之间独一无二的生物特征对其进行识别与身份的认证。

生物特征技术有很大的优越性：

1.减少、消除了身份假冒，更好的进行了身份的确认。

2.易于配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。

3.方便了使用者，减少了使用卡或钥匙的麻烦。

现有的生物特征识别技术大致包括指纹识别技术、掌纹识别技术、视网膜识别技术、虹膜识别技术、面相识别技术等。而指纹和虹膜识别技术很容易的被仿冒。根据人体骨骼、肌肉组织的特点，当入射光波长在0.72～1.10m时，能够较好地穿透骨骼和肌肉，其中经过静脉的红外光被血红蛋白吸收，凸现出静脉结构的图像通过滤光片被图像摄取部分摄取的手指静脉技术则很难被伪造，达到了很好的防伪效果。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种手指静脉与手形结合的智能采集系统及识别方法。克服现在单指识别的各种问题，比如，单指识别时手指容易发生旋转，给后期的图像处理带来问题。另外，单指所含特征比较少，容易造成误判等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种手指静脉与手形结合的智能采集识别方法，首先利用近红外采集器采集手形和手指静脉的图像，提取其中的特征点信息，在和已经存储的特征进行匹配，得到最终的判定结果。

一种手指静脉与手形结合的智能采集识别方法，含有以下步骤：

所述的采集器既采集手指静脉图像，也采集手指指形图像，并对两种信息进行特征融合。即利用红外照射手指图像，静脉血细胞吸收红外线，这样可以得到血管的走向图像，同时手指外部完全透光，光强大，手指边缘光强弱，形成明显的边界，从而提取出手形信息。

所述采集器采集的是两个指头放在采集器上的图像。两个指头分别放在两个支撑柱上，支撑柱旁边有两个挡板，用来对手指进行定位。

采集器的照明系统位于采集器的两侧，为红外LED阵列。

所述采集器的大小可以根据人手指长短的差异自己调整。

采集器成像系统利用普通黑白摄像头配上红外滤波片，摄像头的输出为8位二进制直接输出，可以用单片机的IO口直接读写。

一种手指静脉采集器，有红外发光模块、两个支架、可滑动手指搁放位置、红外照射固定两个支撑柱上，支撑柱旁边有两个挡板，用来对手指进行定位；

红外发光模块使用的是红外二极管；电阻，由定值电阻与滑动变阻器组成；5V的输入电压；

定值电阻用于保护LED灯，避免电流过大烧毁。滑动变阻器通过调节电流大小，调整LED灯的亮度；

采集器的照明系统位于采集器的两侧，为红外LED阵列；

采集器成像系统利用普通黑白摄像头配上红外滤波片，摄像头的输出为8位二进制直接输出，可以用单片机的IO口直接读写。

1.LED灯矩阵的排列：

2.LED灯光强度的控制：LED发光管的中心波长为835nm。近红外光源发出的光从手指背面输入，透过手指组织输出，但是由于个体的差异，在同一光源亮度，由于各人手指的大小、厚薄等方面的不同，得到的手指静脉图像的亮度就会有相应的差别，过亮和过暗都不利于后续的图像处理，甚至无法识别，因此近红外光源的亮度须可调，具体的控制电路见图2.

3.手指搁放的设计：日立公司的是一个手指的采集，而一个手指在摆放的时候可以旋转，这样就会导致采集到的手指静脉特征出现很大的差异，甚至会导致认证和识别的出现错误。所以采用了用两根手指同时定位的方法。两个手指分别放在两个支架上，并且尽量使得两个手指间的距离保持在5cm-6cm左右，这样有两个手指的指尖和顶点就组成的三脚架，能够精确的对手指的位置进行定位，而且不会让手指发生旋转。

另外，采用的可滑动手指搁放位置，每个人的手指长度不一样，特别是男女的差别很大，采用滑动式的采集方式，每个人就能根据自己手指的长度来调节自己手指的位置，这样采集的手指的图像更加统一，而且便于处理，同时体现出人性化。

本发明的有益效果

两指采集不仅增加了可以采集生物特征的信息量(当采集一指时有时候由于人体的差异会得不到静脉图像，如果只采集手形则信息量小，识别错误的概率大，两者特征融合则可以解决上述两个问题)，同时也提高了定位精度。另外两侧照明方便用户摆放手指，上部照明时用户只能插入，很难看见自己手指已处于的位置。另外采集器可以自动调整也是采集器的使用范围更广，使用更加方便，采集图像更加准确。

附图说明

图1为本发明电路示意图。

图2为本发明装置示意图。

图3为本发明手指静脉网络特征提取过程的源图像图。

图4为本发明手指静脉网络特征提取过程的灰度拉伸图。

图5为本发明手指静脉网络特征提取过程的标准化图。

图6为本发明手指静脉网络特征提取过程的特征分割图。

图7为本发明手指静脉网络特征提取过程的腐蚀及平滑图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例1：如图1-7所示，

一种两个手指静脉和指形的采集和识别方法，含有以下步骤：

所述的采集器既采集手指静脉图像，也采集手指指形图像，并对两种信息进行特征融合。即利用红外照射手指图像，静脉血细胞吸收红外线，这样可以得到血管的走向图像，同时手指外部完全透光，光强大，手指边缘光强弱，形成明显的边界，从而提取出手形信息。本发明手指静脉网络特征提取过程为图3的源图像图；为图4的灰度拉伸图；为图5的标准化图；为图6的特征分割图；为图7的腐蚀及平滑图。

所述采集器采集的是两个指头放在采集器上的图像。两个指头分别放在两个支撑柱上，支撑柱旁边有两个挡板，用来对手指进行定位。

采集器的照明系统位于采集器的两侧，为红外LED阵列。不采用上部照明，因为上部照明造成使用者使用不方便。

所述采集器的大小可以根据人手指长短的差异自己调整。这样可以让采集器的使用范围更加广泛。

采集器成像系统利用普通黑白摄像头配上红外滤波片，摄像头的输出为8位二进制直接输出，可以用单片机的IO口直接读写，不需要像普通摄像头一样需要额外开发驱动程序和嵌入式平台进行接口的连接。

1.LED灯矩阵的排列：

2.LED灯光强度的控制：LED发光管的中心波长为835nm。近红外光源发出的光从手指背面输入，透过手指组织输出，但是由于个体的差异，在同一光源亮度，由于各人手指的大小、厚薄等方面的不同，得到的手指静脉图像的亮度就会有相应的差别，过亮和过暗都不利于后续的图像处理，甚至无法识别，因此近红外光源的亮度须可调，具体的控制电路见图2。

3.手指搁放的设计：日立公司的是一个手指的采集，而一个手指在摆放的时候可以旋转，这样就会导致采集到的手指静脉特征出现很大的误差，甚至会出现在认证和识别的出现错误。所以采用了用两根手指同时定位的方法。两个手指分别放在两个支架上，并且尽量使得两个手指间的距离保持在5cm-6cm左右，这样有两个手指的指尖和顶点就组成的三脚架，能够精确的对手指的位置进行定位，而且不会让手指发生旋转。

另外，采用的可滑动手指搁放位置，每个人的手指长度不一样，特别是男女的差别很大，采用滑动式的采集方式，每个人就能根据自己手指的长度来调节自己手指的位置，这样采集的手指的图像更加统一，而且便于处理，同时体现出人性化。

实施例2：如图1、2所示，

后挡板9、10、13连接后与底板1固定。

长条7、8为放食指和中指的地方，档块14、15分别固定在长条7、8旁边，可以起到固定手指的作用。

内部挡板5、6和外挡板9、10构成一间隙。

挡板2、3、4连接后为一可滑动部分，挡板3、4在上述间隙中前后移动，移动原则是根据人手指的长短不同前后伸缩，内部有弹簧支撑。

内部挡板6、5上面有左右各有一个小平台11、12，小平台11、12上面放着LED阵列，LED阵列冲着内部，两边LED阵列向对放置。

盒子底部一小摄像头，镜头朝上，采集上面的手指静脉和外形轮廓。

因为需要提取的是静脉图像，使用的是红外二极管；电阻RI SET由定值电阻和滑动变阻器组成，定值电阻用于保护LED灯，避免电流过大烧毁。滑动变阻器通过调节电流大小，调整LED灯的亮度；使用的是5V的输入电压。

芯片CN5612的作用是驱动LED灯，即给LED灯提供一个恒定的电流，电流的大小受电阻RISET的控制。

Claims (2)

1.一种手指静脉与手形结合的智能采集识别方法，其特征是：首先利用近红外采集器采集手形和手指静脉的图像，提取其中的特征点信息，在和已经存储的特征进行匹配，得到最终的判定结果；

含有以下步骤：

所述的近红外采集器既采集手指静脉图像，也采集手指指形图像，并对两种信息进行特征融合；即利用红外照射手指图像，静脉血细胞吸收红外线，这样可以得到血管的走向图像，同时手指外部完全透光，光强大，手指边缘光强弱，形成明显的边界，从而提取出手形信息；

所述近红外采集器采集的是两个指头放在近红外采集器上的图像；两个指头分别放在两个支撑柱上，支撑柱旁边有两个挡板，用来对手指进行定位；

近红外采集器的照明系统位于采集器的两侧，为红外LED阵列；

所述近红外采集器的大小根据人手指长短的差异自己调整；

采集器成像系统利用普通黑白摄像头配上红外滤波片，摄像头的输出为8位二进制直接输出，用单片机的IO口直接读写。

2.使用权利要求1所述的方法的一种手指静脉与手形结合的智能采集系统，其特征是：有红外发光模块、两个支架、可滑动手指搁放位置、红外照射固定两个支撑柱上，支撑柱旁边有两个挡板，用来对手指进行定位；

红外发光模块使用的是红外二极管；电阻，由定值电阻与滑动变阻器组成；5V的输入电压；

定值电阻用于保护LED灯；滑动变阻器通过调节电流大小，调整LED灯的亮度；

采集器的照明系统位于采集器的两侧，为红外LED阵列；

采集器成像系统利用普通黑白摄像头配上红外滤波片，摄像头的输出为8位二进制直接输出，用单片机的IO口直接读写；

后挡板连接后与底板固定；

长条为放食指和中指的地方，档块分别固定在长条旁边，内部挡板和外挡板构成一间隙；

挡板连接后为一可滑动部分，挡板在上述间隙中前后移动，移动原则是根据人手指的长短不同前后伸缩，内部有弹簧支撑；

内部挡板上面有左右各有一个小平台，小平台上面放着LED阵列，LED阵列冲着内部，两边LED阵列向对放置；

盒子底部一小摄像头，镜头朝上，采集上面的手指静脉和外形轮廓；

电阻RISET由定值电阻和滑动变阻器组成，滑动变阻器通过调节电流大小，调整LED灯的亮度；使用的是5V的输入电压。

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