CN104036230A - 一种超薄手指静脉识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手指静脉识别技术领域，尤其涉及一种超薄手指静脉识别系统，它包括用于辅助手指定位的指托、用于对指托上手指内静脉进行照射的红外光源以及用于获取手指静脉图像的拍摄模组，其特征在于：所述拍摄模组进一步包括：一透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元；一不透光的信号隔离层，位于透光基片背面，信号隔离层于各透镜单元的相应位置均开设有供光线通过的第一通光部；一感光芯片，用于收集通过各透镜单元及与其相应的第一通光部的光线；所述指托上还开设有供光线通过的第二通光部。它结构简单、能有效减少手指静脉识别系统的体积占用。

Description

一种超薄手指静脉识别系统

技术领域：

本发明涉及手指静脉识别技术领域，尤其涉及一种超薄手指静脉识别系统。

背景技术：

生物特征识别是利用生物特征采集装置和计算机技术，基于人体本身固有的生理特征或行为特征进行个人身份鉴别的技术，是目前最为方便与安全的个人身份鉴别手段。基于生理特征的生物识别主要包括指纹、人脸、掌纹、手形、掌形、虹膜、视网膜、DNA、手部静脉血管等，基于行为特征的生物识别包括语音、步态、签名、打字韵律等。在目前生物特征识别中，指纹识别是最成熟、应用最广泛的生物识别技术解决方案，但是作为体表特征，指纹识别也存在易损、易伪造等不足。人脸识别具有很多优点，如主动性、非侵犯性和用户友好等，但由于人脸会随年龄变化、易伪装、干扰条件多等，识别精度受到限制。虹膜识别虽然具有特征优越性，但其技术没有指纹成熟，采集设备造价高，不能适应低端市场。语音、步态等行为特征识别因为极易受外界环境变换、个体的身体健康状况等影响，识别性能不尽理想。

手指静脉识别技术是一种新的生物特征识别技术，它利用手指内的静脉分布图像来进行身份识别。工作原理是依据人类手指中流动的血液可吸收特定波长的光线，而使用特定波长光线对手指进行照射，可得到手指静脉的清晰图像。利用这一固有的科学特征，将实现对获 取的影像进行分析、处理，从而得到手指静脉的生物特征，再将得到的手指静脉特征信息与事先注册的手指静脉特征进行比对，从而确认登录者的身份。手指静脉身份识别具有以下几个特点。1.高度防伪：静脉隐藏在手指内部，不会被复制和盗用，而指纹、人脸都在外部容易被别人获取，尤其是指纹生活中很容易留下痕迹。2.终生不变性：人的手指一旦成年后，指内的静脉特征几乎不会改变，不受外界因素影响，如干燥、龟裂、水分等。3.高度准确：因为不同人的手指静脉特征差异相对于其它生物识别的差异明显，即使是同卵双胞胎的静脉图案也不同。4.非接触式：减少病毒接触传染的可能性，缓和使用者的抗拒心理。5.活体识别：由于采用人手指内静脉血管作为认证，所以具有活体识别的特征，极大增加了伪造难度。

手指静脉识别的基础和关键是手指静脉图像的采集。然而，传统的手指静脉识别中，其成像系统采用的是单透镜。如：在保证视场大小为40mm×30mm时，由于单透镜焦距和光学系统上的限制，其产品总厚度会在40mm以上，这使得该系统的整体体积较大，从而影响了它的安装和便携性。在现有的资料和产品中还未发现有任何方式解决该不足。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种超薄手指静脉识别系统，它结构简单、能有效减少手指静脉识别系统的体积占用。

本发明所述的一种超薄手指静脉识别系统的技术方案是这样实现的：

一种超薄手指静脉识别系统，它包括用于辅助手指定位的指托、 用于对指托上手指内静脉进行照射的红外光源以及用于获取手指静脉图像的拍摄模组，其特征在于：所述拍摄模组进一步包括：

一透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元；

一不透光的信号隔离层，位于透光基片背面，信号隔离层于各透镜单元的相应位置均开设有供光线通过的第一通光部；

一感光芯片，用于收集通过各透镜单元及与其相应的第一通光部的光线；

所述指托上还开设有供光线通过的第二通光部。

本发明所述的一种超薄手指静脉识别系统与现有技术相比具有如下优点：

1.采用多个透镜单元成像代替传统的单透镜，由于各透镜单元尺寸的减小，其焦距也相应缩短；以保证视场大小为40mm×30mm为例，传统的单透镜结构的产品总厚度由于焦距的限制，通常在40mm以上，而本发明所述的一种超薄手指静脉识别系统能有效将各透镜单元的焦距控制在2-3mm甚至更短，使得产品总厚度保持在10mm左右，极大的减小了产品空间占用，扩展了手指静脉识别系统的适用范围；

2.由于各透镜单元之间间距较小，易造成相邻透镜单元之间的信号窜扰，信号隔离层可遮蔽造成干扰的光线，使经过筛选的光线照射到感光芯片上，避免重影现象，保证了成像质量。

上述所述指托包括一手指承载玻璃片。手指承载玻璃片用于限定手指的放置位置以及手指与各透镜单元的距离，进一步保证了成像质量。

上述所述透光基片为玻璃透光基片。

上述所述感光芯片为CCD/CMOS图像传感器。

上述所述红外光源为近红外光源。近红外发光LED管发光效率高、光线纯、光色质量高；能耗小，工作寿命长，可靠耐用；体积小，便于造型；安全性好，工作电压与工作电流都不高；不需要另外增加滤光片。

上述所述所有透镜单元于透光基片上均匀分布。透镜单元的均匀分布有利于感光芯片对手指经脉图像的采集与运算，提高手指经脉图像识别准确率。

上述所述第一通光部为开设于信号隔离层上的通孔，各通孔的直径与透镜单元直径相同。

附图说明：

下面结合附图对本发明作详细的说明：

图1为本发明的一种超薄手指静脉识别系统的结构示意图；

图2为本发明所述的透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元的结构示意图；

图3为本发明所述的信号隔离层的结构示意图；

图4为本发明所述的拍摄模组成像原理示意图；

图5本发明所述的透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元的制作工艺的示意图；

图6为本发明的一种超薄手指静脉识别系统对拍摄到的手指静脉图片进行识别的模块流程图。

具体实施方式：

如图1、图2和图3所示，一种超薄手指静脉识别系统，它包括用于辅助手指2定位的指托、用于对指托上手指内静脉进行照射的红外光源以及用于获取手指静脉图像的拍摄模组，其特征在于：所述拍摄模组进一步包括：

一透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元4；

一不透光的信号隔离层6，位于透光基片背面，信号隔离层6于各透镜单元4的相应位置均开设有供光线通过的第一通光部；

一感光芯片，用于收集通过各透镜单元及与其相应的第一通光部的光线；

所述指托上还开设有供光线通过的第二通光部。

所述指托包括一手指承载玻璃片3。手指承载玻璃片3用于限定手指2的放置位置以及手指2与各透镜单元4的距离，进一步保证了成像质量。

所述透光基片为玻璃透光基片5。

所述感光芯片为CCD/CMOS图像传感器7。

所述红外光源为近红外光源1。近红外发光LED管发光效率高、光线纯、光色质量高；能耗小，工作寿命长，可靠耐用；体积小，便于造型；安全性好，工作电压与工作电流都不高；不需要另外增加滤光片。

所述所有透镜单元4于透光基片上均匀分布。透镜单元4的均匀分布有利于感光芯片对手指经脉图像的采集与运算，提高手指经脉图像识别准确率。

所述第一通光部为开设于信号隔离层上的通孔11，各通孔11的直径与透镜单元直径相同。

下面以保证视场大小为40mm×30mm为例，对本发明做进一步举例说明：

为得到清晰的静脉图片，同时减少红外光源产生的暗红色的光线导致的“红爆现象”，本发明中采用的近红外光源1波长为940nm。

所述透光基片为玻璃透光基片，玻璃透光基片5上通过光刻胶热熔技术形成有由60×40个透镜单元4组成的透镜组，所述各透镜单元4的直径为500um，透镜单元4间距为600um，各透镜单元4焦距为2mm。

为保证成像质量，信号隔离层6通过3D打印的方式制作，信号隔离层6上开设有与透镜组对应的60×40个通孔11，各直径也为500um。

由于单个透镜单元4尺寸较小，视场也较小，在保障40mm×30mm的视场范围条件下，手指到透镜单元4的距离就会很长(大于40mm)。因此要想缩短整体的厚度，就需要采用大面积的CCD/CMOS图像传感器7，使其CCD/CMOS感光面积需和40mm×30mm的视场相配。这里以KodaK公司的KAI-11002(工业相机中常用)为例。该CCD/CMOS具体参数：像素规格：4008×2672，像素大小：9um×9um，感光面积：3.6cm×2.4cm。

如图4所示，透过手指静脉的红外光线经过各透镜单元4汇聚并通过玻璃透光基片5，经信号隔离层6筛选后被CCD/CMOS图像传感器7接收。

如图5所示，本发明所述的透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元4的制作工艺包括以下步骤：

A.取透光率高，表面平整的玻璃片作为玻璃透光基片5，将玻璃 透光基片5用清水和丙酮清洗后，烘烤以除去水汽和残余丙酮；

B.待步骤A中得到的玻璃透光基片自然冷却后，将正光刻胶8旋涂于该玻璃片上；

C.将步骤B获得的带有正光刻胶玻璃透光基片置于带圆孔遮膜板9下进行紫外曝光；

D.将步骤C获得的曝光过的玻璃透光基片置于氢氧化钠溶液中显影，以去除多余正光刻胶，保留经曝光的各正光刻胶单元10，各正光刻胶单元10为圆柱状；

E.将步骤D获得的玻璃透光基片5平整放置并加热，各圆柱状的正光刻胶单元10在自动热熔并冷却后得到透镜单元4。

上述所述步骤A中玻璃透光基片5在烘箱中130℃的温度下烘烤10分钟。

上述所述步骤B中的正光刻胶8为AZ4620。

上述所述步骤D中氢氧化钠溶液的质量百分比为5％。所述多余正光刻胶8不能全部显影，需保留2-3um正光刻胶8，以防止圆柱状的正光刻胶单元在热熔中受表面张力影响无法形成透镜形状。

上述所述步骤E中热熔温度为128℃，热熔时间为115秒。

如图6所示，本发明所述的一种超薄手指静脉识别系统在得到拍摄模组拍摄到的手指静脉图像12后，提取该手指静脉图像12，得到手指静脉特征图图像13，并与系统中已经储存的手指静脉特征图图像14进行比对，若判断两者相同，则用户身份认证通过，若不同，则用户身份认证失败。

以上内容是结合具体实施例对本发明的进一步详细说明，不能认定为具体的实施方案只局限于这些说明。如：所述透镜单元的排列分布不仅限于60×40，各透镜单元的直径不仅限于500um，透镜单元间 距不仅限于600um，各透镜单元焦距不仅限于2mm；信号隔离层不仅通过3D打印的方式制作，也可采用数控机床钻孔、激光打孔等其他方式制作；所述第一通光部不仅限于通孔，通孔直径不仅限于与各透镜单元直径相等；透镜组也可以采用微注塑等其他制作工艺制作等。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，本发明的具体实施方式不拘泥于上述实例，在本发明的具体实施过程中，具体实施方式还可以做出若干推演或优化，这些推演或优化都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超薄手指静脉识别系统，它包括用于辅助手指定位的指托、用于对指托上手指内静脉进行照射的红外光源以及用于获取手指静脉图像的拍摄模组，其特征在于：所述拍摄模组进一步包括：

一透光基片及形成于透光基片正面的若干透镜单元；

一不透光的信号隔离层，位于透光基片背面，信号隔离层于各透镜单元的相应位置均开设有供光线通过的第一通光部；

一感光芯片，用于收集通过各透镜单元及与其相应的第一通光部的光线；

所述指托上还开设有供光线通过的第二通光部。

2.根据权利要求1所述的一种超薄手指静脉识别系统，其特征在于：所述指托包括一手指承载玻璃片。

3.根据权利要求1所述的一种超薄手指静脉识别系统，其特征在于：所述透光基片为玻璃透光基片。

4.根据权利要求1所述的一种超薄手指静脉识别系统，其特征在于：所述感光芯片为CCD/CMOS图像传感器。

5.根据权利要求1所述的一种超薄手指静脉识别系统，其特征在于：所述红外光源为近红外光源。

6.根据权利要求1所述的一种超薄手指静脉识别系统，其特征在于：所述所有透镜单元于透光基片上均匀分布。

7.根据权利要求1所述的一种超薄手指静脉识别系统，其特征在于：所述第一通光部为开设于信号隔离层上的通孔，各通孔的直径与透镜单元直径相同。