CN102609691A - 一种手指静脉采集装置 - Google Patents

Abstract

一种手指静脉采集装置，包括壳体、CMOS传感器和背光单元，其特征在于：壳体中部设有手指孔，在壳体内与手指孔相对的位置为手指按压面，壳体内设有包括电路控制模块和光学系统的手指静脉图像采集器。电路控制模块包括主控芯片、晶体振荡电路、存储单元芯片、加密芯片、降压集成电路，以及数据通讯单元。光学系统是透镜系统，包括红外滤光片、平面反射镜和平凸透镜。采用模块化设计，其光学系统采用了合理的光源设计，缩减了长度，可以使用价格低廉的非专业镜头，电路控制模块采用小封装，克服了现有同类型的手指静脉采集装置体积大的缺陷，大大降低了系统成本，且便于携带，还可以与计算机联合使用，显著提高了手指静脉采集速率和识别精度。

Description

一种手指静脉采集装置

技术领域

本发明涉及应用电子电路进行生物特征识别的方法或装置，特别是涉及一种手指静脉采集装置。

背景技术

指纹识别基于人体指纹的外层特征，难以对相关人员在残留的光滑物体表面伪造指纹进行防伪，存在潜在的安全隐患。而手指静脉位于人体表皮下面，几乎是不可伪造的，静脉识别作为新兴的生物识别技术，安全性非常高，不会遗失，不会被窃，无记忆密码负担。但是，现有的手指静脉采集装置，体积都比较大，且有些装置的自动曝光会过度或者不足，有些装置甚至没有自动曝光的功能，静脉图像清晰度比较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种手指静脉的采集装置。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种手指静脉采集装置，包括壳体、设置在壳体下方的图像接收面的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，缩略词为CMOS)传感器和设置在壳体上方的背光单元。

这种手指静脉采集装置的特点是：

所述壳体中部设有手指孔，在壳体内与手指孔相对的位置为手指按压面，所述手指按压面是作为手指静脉采集窗口的凹形槽，手指静脉采集窗口的尺寸大于10.0mm×25.0mm。采集窗口为凹形槽，方便手指伸入并按压，将采集手指静脉图像信息的光线呈现在图像接收面。

在所述壳体内设有包括电路控制模块和光学系统的手指静脉图像采集器。

所述电路控制模块包括控制所述CMOS传感器完成采集图像数据的主控芯片、提供时钟信号给主控芯片的晶体振荡电路、存储单元芯片、加密芯片、降压集成电路，以及与计算机通讯进行数据传输的数据通讯单元，所述主控芯片分别与CMOS传感器、晶体振荡电路、存储单元芯片、加密芯片、降压集成电路和数据通讯单元连接。

所述光学系统是透镜系统，所述透镜系统包括顺应光路安装在手指静脉采集窗口正下方的红外滤光片、设置在红外滤光片正下方的平面反射镜和平凸透镜，所述平面反射镜与水平面成45°夹角，将光线准确反射至垂直于底面放置的平凸透镜中，所述平面反射镜用于延长光路，使装置的体积更加小型化，光线经平面反射镜反射进入平凸透镜，再折射进设置在图像接收面上采集图像的CMOS传感器上，将接收到的手指静脉图像转换成电信号输出，进行手指静脉图像的采集。

本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

优选的是，所述主控芯片是美国Cypress半导体公司出品的型号为CY7C68013A的主控芯片。

所述晶体振荡电路用于给所述主控芯片提供时钟信号。

所述存储单元芯片是存储有用于自动曝光的校正曲线的存储单元芯片。

优选的是，所述存储单元芯片是美国Atmel公司出品的型号为AT24C64CN-SH-B(64K)的存储芯片。

优选的是，所述加密芯片是深圳市华曦达科技股份有限公司出品的型号为DM2016N的加密芯片，用于下载自有软件算法和代码，对用户重要数据提供全方位、高安全度的保护，维护自身权益，避免软件盗版。

所述降压集成电路用于将来自USB连接座的电源降压后向主控芯片和CMOS传感器提供电源，

所述数据通讯单元用于与计算机联合使用，以完成用户手指静脉采集、手指静脉比对、异常报警、控制信号输出功能，显著提高了手指静脉采集速率和识别精度。

所述CMOS传感器是至少8.215万像素的CMOS传感器，图像分辨率至少为500dpi，符合中国公安部门和美国联邦调查局(Federal Bureau ofInvestigation，缩略词为FBI)有关必须达到图像分辨率为500dpi的要求。

优选的是，所述CMOS传感器是美国Aptina公司出品的型号为MT9V117的高级视频图形阵列(Super Video Graphics Array，缩略词为SVGA)的CMOS传感器，由主控芯片提供时钟信号、复位信号、同步信号和I²C信号进行控制，采集到的数据直接传送至所述主控芯片。

所述光学系统中的红外滤光片，平面反射镜和平凸透镜的间距根据图像质量调整。

所述平面反射镜的尺寸为21mm×27mm。

所述背光单元包括设置近红外光照射源和亮度调整单元，所述近红外光照射源是安装在手指静脉采集窗口正上方的一组波长为850nm的近红外发光二极管LED，用于发射透射手指的红外射线，所述亮度调整单元基于所述存储单元芯片存储的用于自动曝光的校正曲线调整近红外光照射源的亮度。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

采用模块化设计，其光学系统采用了合理的光源设计，缩减了长度，可以使用价格低廉的非专业镜头，电路控制模块采用小封装，克服了现有同类型的手指静脉采集装置体积大的缺陷，大大降低了系统成本，且便于携带，还可以与计算机联合使用完成用户手指静脉采集、手指静脉比对、异常报警、控制信号输出功能，显著提高了手指静脉采集速率和识别精度。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的组成方框图；

图2是本发明具体实施方式的电路控制模块的组成方框图；

图3是本发明具体实施方式的光路图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

一种如图1～3所示的手指静脉采集装置，包括壳体、设置在壳体下方的图像接收面的CMOS传感器2和设置在壳体上方的背光单元12。

壳体中部设有手指孔，在壳体内与手指孔相对的位置为手指按压面，手指按压面是作为手指静脉采集窗口的凹形槽，手指静脉采集窗口的尺寸大于10.0mm×25.0mm。采集窗口为凹形槽，方便手指伸入并按压，将采集手指静脉图像信息的光线呈现在图像接收面。

在壳体内设有包括电路控制模块和光学系统的手指静脉图像采集器。

电路控制模块包括控制CMOS传感器2完成采集图像数据的主控芯片7、提供时钟信号给主控芯片7的晶体振荡电路5、存储单元芯片10、加密芯片1、降压集成电路11和与计算机通讯进行数据传输的数据通讯单元6，主控芯片7分别与CMOS传感器2、晶体振荡电路5、存储单元芯片10、加密芯片1、降压集成电路11，以及数据通讯单元6连接。

光学系统是透镜系统，包括顺应光路安装在手指静脉采集窗口正下方的红外滤光片9、设置在红外滤光片9正下方的平面反射镜8和平凸透镜3，平面反射镜8与水平面成45°夹角，将光线准确反射至垂直于底面放置的平凸透镜3中，平面反射镜8用于延长光路，使装置的体积更加小型化，光线经平面反射镜8反射进入平凸透镜3，再折射进设置在图像接收面上采集图像的CMOS传感器2上，将接收到的手指静脉图像转换成电信号输出，进行手指静脉图像的采集。

主控芯片7是美国Cypress半导体公司出品的型号为CY7C68013A的主控芯片。

晶体振荡电路5用于给主控芯片7提供时钟信号。

存储单元芯片10是美国Atmel公司出品的存储有用于自动曝光的校正曲线的型号为AT24C64CN-SH-B(64K)的存储芯片。

加密芯片1是深圳市华曦达科技股份有限公司出品的型号为DM2016N的加密芯片，用于下载自有软件算法和代码，对用户重要数据提供全方位、高安全度的保护，维护自身权益，避免软件盗版。

降压集成电路11用于将来自USB连接座的电源降压后向主控芯片和CMOS传感器提供电源，

数据通讯单元6用于与计算机联合使用，以完成用户手指静脉采集、手指静脉比对、异常报警、控制信号输出等功能，有效提高手指静脉采集速率和识别精度。

CMOS传感器2是美国Aptina公司出品的型号为MT9V117的至少8.215万像素的SVGA CMOS传感器，图像分辨率至少为500dpi，符合中国公安部门和美国FBI有关必须达到图像分辨率为500dpi的要求，由主控芯片7提供时钟信号、复位信号、同步信号和I²C信号进行控制，采集到的数据直接传送至主控芯片7。

光学系统中的红外滤光片9，平面反射镜8和平凸透镜的3间距根据图像质量调整。

平面反射镜8的尺寸为21mm×27mm。

背光单元12包括近红外光照射源4和亮度调整单元，近红外光照射源4是安装在手指静脉采集窗口正上方的一组波长为850nm的近红外发光二极管LED，用于发射透射手指的红外射线；亮度调整单元基于所述存储单元芯片存储的用于自动曝光的校正曲线调整近红外光照射源4的亮度。

本具体实施方式进行手指静脉采集的工作过程如下：

近红外光照射源4发出的红外光照射生物体的手指静脉，静脉透射光经光学系统折射进设置在图像接收面上采集图像的CMOS传感器2上，将接收到的单个手指静脉图像转换成电信号输出，进行手指静脉图像的采集。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种手指静脉采集装置，包括壳体、设置在壳体下方的图像接收面的互补金属氧化物半导体CMOS传感器和设置在壳体上方的背光单元，其特征在于：

所述壳体中部设有手指孔，在壳体内与手指孔相对的位置为手指按压面，所述手指按压面是作为手指静脉采集窗口的凹形槽，手指静脉采集窗口的尺寸大于10.0mm×25.0mm；

在所述壳体内设有包括电路控制模块和光学系统的手指静脉图像采集器；

所述电路控制模块包括控制所述CMOS传感器完成采集图像数据的主控芯片、提供时钟信号给主控芯片的晶体振荡电路、存储单元芯片、加密芯片、降压集成电路，以及与计算机通讯进行数据传输的数据通讯单元，所述主控芯片分别与CMOS传感器、晶体振荡电路、存储单元芯片、加密芯片、降压集成电路和数据通讯单元连接；

所述光学系统是透镜系统，所述透镜系统包括顺应光路安装在手指静脉采集窗口正下方的红外滤光片、设置在红外滤光片正下方的平面反射镜和平凸透镜，所述平面反射镜与水平面成45°夹角，将光线准确反射至垂直于底面放置的平凸透镜中，再折射进设置在图像接收面上采集图像的CMOS传感器上，将接收到的手指静脉图像转换成电信号输出，进行手指静脉图像的采集。

2.如权利要求1所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述主控芯片是美国Cypress半导体公司出品的型号为CY7C68013A的主控芯片。

3.如权利要求1或2所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述存储单元芯片是存储有用于自动曝光的校正曲线的存储单元芯片。

4.如权利要求3所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述存储单元芯片是美国Atmel公司出品的型号为AT24C64CN-SH-B的存储芯片。

5.如权利要求4所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述加密芯片是深圳市华曦达科技股份有限公司出品的型号为DM2016N的加密芯片。

6.如权利要求5所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述CMOS传感器是至少8.215万像素的CMOS传感器，图像分辨率至少为500dpi。

7.如权利要求6所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述CMOS传感器是美国Aptina公司出品的型号为MT9V117的高级视频图形阵列SVGA的CMOS传感器，由主控芯片提供时钟信号、复位信号、同步信号和I²C信号进行控制，采集到的数据直接传送至所述主控芯片。

8.如权利要求7所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述光学系统中的红外滤光片，平面反射镜和平凸透镜的间距根据图像质量调整。

9.如权利要求8所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述平面反射镜的尺寸为21mm×27mm。

10.如权利要求9所述的手指静脉采集装置，其特征在于：

所述背光单元包括设置近红外光照射源和亮度调整单元，所述近红外光照射源是安装在手指静脉采集窗口正上方的一组波长为850nm的近红外发光二极管LED，用于发射透射手指的红外射线，所述亮度调整单元基于所述存储单元芯片存储的用于自动曝光的校正曲线调整近红外光照射源的亮度。

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