CN103902969A - 一种同时摄取掌纹和掌静脉图像的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同时摄取掌纹和掌静脉图像的装置，该装置包括：不透光机盒、摄像机和两组LED单色发光二极管，其中：摄像机固定垂直放置在手掌的下方，并调焦成像在手掌位置；两组LED单色发光二极管放置在摄像机镜头的四周，其中，第一组LED单色发光二极管发射近红外光范围内的某一波长LED单色光；第二组LED单色发光二极管发射可见光范围内的某一波长LED单色光；两组LED单色发光二极管由电子开关控制分时发光，当手掌覆盖在摄像机的上方时，电子开关控制两组LED单色发光二极管分时发出可见光和红外光，以供摄像机分别摄取掌纹和掌静脉纹理图像。本发明能够采用同一装置同时对同一只手采集掌纹和掌静脉图像，并且具有成本低廉、采样速度快、使用效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种同时摄取掌纹和掌静脉图像的装置。
背景技术
生物特征识别技术是为了进行身份识别而采用测量人体的生物特征或其行为特点，并将这些特征或特点与数据库的模板数据进行比较，完成鉴别的解决方案。生物特征种类很多，仅手部生物特征就有指纹、掌纹、指形等外表特征，以及手指静脉、手掌静脉、手背静脉等内部生理特征。
手的外表特征识别技术发展已有很长历史，称为“第一代手部生物特征识别技术”；手的内部生理特征识别技术近十余年才发展起来，而且生物特征的提取原理和技术上与前者存在显著的本质性差异，称为“第二代手部生物特征识别技术”。第一代技术提取的是手体表面几何特征或纹理特征，易于被窃取和复制；第二代技术提取的是人体内部活体生物特征，极难复制和窃取。但是指纹、掌纹等第一代技术已有很长的历史和广泛的应用，具有唯一性好、稳定性高、方便应用、价格便宜等优点。因此这二代技术有互补的特点。
迄今为止，还没有哪一个单项生物特征能达到完美无缺的要求；每种生物特征都有自己的适用范围。因此在对安全有严格要求的应用领域中，人们往往需要融合多种生物特征来实现高安全性的识别系统。将多种数据融合方法用于身份鉴别，结合多种生理和行为特征进行身份鉴别；可提高鉴别系统的精度和可靠性，这无疑是身份鉴别领域发展的必然趋势。但是，采用多种生理和行为特征进行身份鉴别，一般会带来采用多套识别系统，引起成本增加，以及应用程序复杂，采样时间延长，效率降低等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种同时摄取掌纹和掌静脉图像的装置。
本发明提出的一种同时摄取掌纹和掌静脉图像的装置包括：摄像机和两组LED单色发光二极管，其中：
所述摄像机固定垂直放置在手掌的下方，并调焦成像在手掌位置；
所述两组LED单色发光二极管放置在所述摄像机镜头的四周，其中，第一组LED单色发光二极管发射近红外光范围内的某一波长LED单色光；第二组LED单色发光二极管发射可见光范围内的某一波长LED单色光；
所述两组LED单色发光二极管由电子开关控制分时发光，当手掌覆盖在所述摄像机的上方时，所述电子开关控制所述两组LED单色发光二极管分时发出可见光和红外光，以供所述摄像机分别摄取掌纹和掌静脉纹理图像。
采用上述技术方案，本发明能够实现采用同一装置，同时对同一只手采集掌纹和掌静脉图像，并可同时完成对同一人进行掌纹和掌静脉纹理的识别和认证。本装置对采集设备要求不高，因此成本较低。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
掌纹与指纹图像一样，自古以来就被认为具有先天性与唯一性，可以作为标识个体的生物特征。掌纹特征极为丰富，主要分为主线特征、褶线特征以及细节类特征和三角类特征等几大类。其中掌纹线(Palmline)包括主线和褶线，可以从较低分辨率、较低质量图像中提取出来，是掌纹识别中用到的重要特征。而细节类特征和三角类特征只有在高分辨率、高质量的图像中才能提取出来。为了价格便宜和应用方便，本发明装置仅采用掌纹线识别技术就已足够。采用掌纹线特征明显，易于识别，具有良好的抗干扰能力，且唯一性好，可提供较好的区分度；缺点是掌纹容易被复制和伪造，手掌容易被污染和局部破损，这会对识别算法有一定影响。若同时获取同一只手的内部静脉图像，则可以有效克服上述缺点，实现同时对同一只手进行精确可靠的识别。
手掌静脉识别的原理是：静脉血液中红血球的血红蛋白失去氧后，可以吸收700～1000nm的红光和近红外光；而人体皮肤和肌肉组织对此波段的光具有较好的透射性。因此用该波段的光照射手掌时，手掌的静脉因吸收该波段的光，呈黑色暗影像。而且手掌静脉分布于皮肤表面下(动脉则在皮下较深处)，与手掌表面很接近；这样在摄取掌纹后，再摄取静脉图像时，不必再调焦。如此便可以几乎同时获取掌纹和掌静脉的图像。由于静脉识别是利用手掌活体的内部生理特征，很难伪造，具有很高的安全性，而且不易受手掌表面污染、伤痕等影响，正好克服掌纹识别的缺点。
图1是本发明装置的结构示意图，如图1所示，所述装置包括：不透光机盒1，摄像机2，两组LED单色发光二极管，其中：
所述不透光机盒1用于容纳所述摄像机2和两组LED单色发光二极管，以阻挡外光的影响，本发明对所述不透光机盒1的形状不作任何限制，即在本发明的条件下，任何对于本领域技术人员来说能够实现的形状均可；
所述摄像机2放置在所述不透光机盒的底部，在本发明一实施例中，所述摄像机2为普通黑白CMOS(或CCD)摄像机，实际上，本发明对所述摄像机2的型号、类别等特征也不作任何限制，即在本发明的条件下，任何对于本领域技术人员来说能够实现拍照功能的摄像机均可；
所述两组LED单色发光二极管放置在所述摄像机2镜头的四周，其中，一组LED单色发光二极管3发射近红外光范围内，即780～1000nm波段内的某一波长LED单色光，例如采用砷化镓LED，发射波长为850nm的LED单色光，半宽通常在30～40nm左右；另一组LED单色发光二极管4发射可见光范围内，即380～700nm波段内的某一波长LED单色光，例如波长为400nm的LED单色光，半宽约在30～50nm左右。
所述两组LED单色发光二极管由电子开关控制分时发光。当手掌覆盖在所述摄像机2的上方时，此时不透光机盒1形成封闭黑箱，CMOS(或CCD)摄像机无光电流信号输出，测光软件会发出启动信号，所述电子开关就控制所述两组LED单色发光二极管分时发出可见光和红外光，以供所述摄像机2分别摄取掌纹和掌静脉纹理图像，这二幅图像的拍摄时间差可以控制在10-2秒以内，这样就可以认为是同时对同一只手摄取得到的掌纹和掌静脉纹理图像。
所述不透光机盒1的上方同时作为手掌定位装置，所述摄像机2调焦成像在手掌定位位置，这是一种弱接触测量，一般用户易于接受。
当场地照明光线不强时，也可以免除所述不透光机盒1，此时，所述摄像机2固定垂直放置在手掌的下方即可，因为手掌覆盖在摄像机2上方时，会阻挡照明光线进入摄像机2，此时最好在摄像机2的镜头前增加一片“双通道窄带滤光片”，此滤光片只允许所选定的二组LED单色光通过，进一步抑制外照明杂散光对成像的干扰，因为CMOS相机只对两组LED单色光分时成像。在这种情况下，本发明装置的体积大大缩小，基本上只有小型CMOS相机的大小，而且为非接触测量，用户更乐于接受。，
所述装置还包括计算机，主要用于显示和存储同一只手的掌纹和掌静脉图像，并将这两种图像与数据库中的模板图像进行对比，完成识别过程；此外计算机还具有控制功能如启动电子开关发出LED切换信号，在测试场地照明光不强又不采用不透光机盒时，由于没有手掌定位装置，成像有可能不清晰，此时计算机还可根据“高度-清晰度换算算法”智能的提醒用户调整手掌的位置，比如将手掌抬高一点(或放低一点)，以便获得清晰的图像。
为了使手掌照明均匀，所述装置还可在两组LED单色发光二极管前加毛玻璃或毛玻璃套管。
综上所述，本发明将掌纹识别和掌静脉识别两种手部生物特征识别装置巧妙地融合为一种装置，极大地提高识别系统的精度和可靠性，而且具有成本低廉、采样速度快、使用效率高等优点。
本发明装置的其它部分与识别流程与一般掌纹识别和掌静脉识别装置相同，此外不再赘述。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种同时摄取掌纹和掌静脉图像的装置，其特征在于，该装置包括：摄像机和两组LED单色发光二极管，其中：
所述摄像机固定垂直放置在手掌的下方，并调焦成像在手掌位置；
所述两组LED单色发光二极管放置在所述摄像机镜头的四周，其中，第一组LED单色发光二极管发射近红外光范围内的某一波长LED单色光；第二组LED单色发光二极管发射可见光范围内的某一波长LED单色光；
所述两组LED单色发光二极管由电子开关控制分时发光，当手掌覆盖在所述摄像机的上方时，所述电子开关控制所述两组LED单色发光二极管分时发出可见光和近红外光，以供所述摄像机分别摄取掌纹和掌静脉纹理图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像机为普通黑白CMOS或CCD摄像机。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一组LED单色发光二极管，发射波长为780～1000nm的LED单色光，半宽约为50nm。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二组LED单色发光二极管发射波长为380～780nm的LED单色光，半宽约为50nm。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像机摄取掌纹和掌静脉纹理图像的拍摄时间差在10-2秒以内。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括不透光机盒，用于阻挡外光的影响，所述摄像机放置在机盒的底部。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当外部环境为强光照明时，还设有只允许所述两组LED单色发光二极管发出的光通过的双通道窄带滤光片，以抑制强光外照明对成像的干扰。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括计算机，用于显示和存储同一只手的掌纹和掌静脉图像，并将这两种图像与数据库中的模板图像进行对比，完成识别，并且在手掌成像不清晰时，提示用户调整手掌的位置。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还在两组LED单色发光二极管前设置有毛玻璃或毛玻璃套管，以使手掌照明均匀。
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