CN104951769A - 活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统 - Google Patents

活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统。该活体识别装置包括采集单元和处理单元，采集单元用于向活体的特征位置发射光线，并接收从特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号，并将电信号发送给处理单元；采集单元向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能由采集单元接收；处理单元用于根据电信号生成特征位置的图像，并对特征位置的图像进行处理，最终获得特征位置的特征信息,特征信息用于对活体进行唯一识别。该活体识别装置不仅能对活体进行更加灵活的识别，而且在接触和不接触活体特征位置时都能对该活体进行识别。

Description

活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统
技术领域
本发明涉及活体识别技术领域，具体地，涉及一种活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统。
背景技术
目前活体的识别方式包括：指纹识别、虹膜识别、脸部识别、静脉识别和心率识别等。
对于指纹识别的方式大都是采用以下的工作原理：即先由指纹采集单元采集指纹，然后将采集的指纹生成指纹图像，后续经过对指纹图像进行处理，提取指纹特征点，最后将指纹特征点进行保存，以备指纹的特征应用(如在指纹认证中使用)。
传统的指纹采集方式包括：光学式、电容式和超声式。如图1所示为传统的光学式指纹采集装置的结构原理图，其主要是利用光的折摄和反射原理，将手指4放在光学镜片5(如三棱镜)上，手指4在内置光源6照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指4表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在感应器7(如电荷耦合器件)上，进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。
该光学式采集装置的光源6和感应器7的位置设置必须使光源发射至手指4的光线与手指4反射至感应器7的光线成固定角度，为了实现入射光线与反射光线之间的固定角度，光源6和感应器7分别设置在图1所示的位置上，同时，该采集装置在采集时，还必须使手指4与采集装置的操作面相接触，才能完成对指纹的采集。
在对活体进行识别的过程中，还可以采用上述采集方式对活体的虹膜、脸部、静脉或心率进行识别，同样能实现对活体的识别。
上述光学式的采集装置需要使活体的待识别部位与采集装置直接接触，检测起来非常不方便，而且使该装置对虹膜和脸部的识别通常无法实现，这使得活体在认证和触控等应用过程中的应用也受到了极大的限制。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统。该活体识别装置在接触和不接触活体特征位置时都能对活体进行识别，从而使活体的特征位置无需接触采集单元就能够实现认证和触控等应用，进而使该活体识别装置识别和应用起来更加方便易行。
本发明提供一种活体识别装置，用于对活体的特征信息进行识别，包括采集单元和处理单元，所述采集单元用于向所述活体的特征位置发射光线，并接收从所述特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送给所述处理单元；所述采集单元向所述特征位置发射的任意角度的光线经所述特征位置反射后均能由所述采集单元接收；
所述处理单元用于根据所述电信号生成所述特征位置的图像，并对所述特征位置的图像进行处理，最终获得所述特征位置的所述特征信息,所述特征信息用于对所述活体进行唯一识别。
优选地，所述采集单元包括透明基板和设置在所述透明基板一侧板面上的多个光源和多个感光元件，多个所述光源间隔分布，所述感光元件设置在所述光源的间隔区域。
优选地，多个所述光源均匀分布，多个所述感光元件均匀分布。
优选地，所述光源排布呈矩阵，所述感光元件位于任意两个行相邻或列相邻或对角相邻的所述光源之间的间隔区域，且所述感光元件和与其相邻的所述光源的间距相等。
优选地，行相邻或列相邻的两个所述光源之间的间距范围为50-100μm，所述光源的形状包括矩形，所述光源的边长的尺寸范围为50-200μm。
优选地，所述感光元件的分辨率范围为500dpi以上，所述光源的分辨率范围为500dpi以上。
优选地，所述采集单元与所述特征位置的间距范围为1mm-10cm。
优选地，所述光源包括发光二极管，所述发光二极管包括白光发光二极管或绿光发光二极管。
优选地，所述特征信息包括静脉信息、心率信息、指纹信息、虹膜信息或脸部信息；所述特征位置包括手指、眼睛或脸部；
所述静脉信息、所述心率信息和所述指纹信息能从所述手指采集，所述虹膜信息能从所述眼睛采集，所述脸部信息能从所述脸部采集。
优选地，所述心率信息的采集时间的长度范围为20-30秒，所述静脉信息、所述指纹信息、所述虹膜信息和所述脸部信息的采集时间的长度范围为10秒以下。
优选地，所述处理单元包括图像生成模块、图像处理模块和特征信息提取模块；
所述图像生成模块用于根据所述电信号生成所述特征位置的图像，并将所述特征位置的图像发送给所述图像处理模块；
所述图像处理模块用于对所述特征位置的图像进行细化运算处理，并将处理后的所述特征位置的图像发送给所述特征信息提取模块；
所述特征信息提取模块用于从处理后的所述特征位置的图像上提取所述特征信息。
优选地，还包括存储单元，所述存储单元与所述处理单元连接，用于存储所述处理单元处理后最终获得的所述特征信息。
本发明还提供一种活体认证系统，包括上述活体识别装置。
优选地，还包括特征信息数据库和匹配模块，所述特征信息数据库用于存储多个所述活体的特征信息；所述匹配模块用于将所述活体识别装置获得的所述特征信息与所述特征信息数据库中的特征信息进行匹配，并使匹配结果一致的所述活体认证通过。
本发明还提供一种活体识别方法，包括：向活体的特征位置发射光线；接收从特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号；向所述特征位置发射的任意角度的光线经所述特征位置反射后均能被接收；
根据所述电信号生成所述特征位置的图像，并对所述特征位置的图像进行处理，最终获得所述特征位置的所述特征信息，所述特征信息能对所述活体进行唯一识别。
本发明的有益效果：本发明所提供的活体识别装置，通过使采集单元向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能由采集单元接收，使该活体识别装置对特征位置的信息采集变得更加灵活，同时还使该活体识别装置在接触和不接触特征位置时都能对该特征位置的信息进行采集，从而使活体的特征位置无需接触采集单元就能够实现认证和触控等应用，进而使该活体识别装置活体识别和应用起来更加方便易行。
本发明所提供的活体认证系统，通过采用上述活体识别装置，能够实现非接触认证，从而使该活体认证系统应用起来更加方便易行。
附图说明
图1为现有技术中光学式指纹采集装置对指纹进行采集的结构剖视图；
图2为本发明实施例1中活体识别装置的原理框图；
图3为图2中采集单元的结构示意图；
图4为图2中采集单元对活体的特征位置进行信息采集的示意图；
图5为图2中采集单元的另一种结构示意图；
图6为图2中采集单元的又一种结构示意图；
图7为本发明实施例1中活体识别方法的流程图。
其中的附图标记说明：
1.采集单元；11.透明基板；12.光源；13.感光元件；2.处理单元；21.图像生成模块；22.图像处理模块；23.特征信息提取模块；3.存储单元；4.手指；5.光学镜片；6.内置光源；7.感应器。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种活体识别装置、活体识别方法和活体认证系统作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种活体识别装置，用于对活体的特征信息进行识别，如图2所示，包括采集单元1和处理单元2，采集单元1用于向活体的特征位置发射光线，并接收从特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号，并将电信号发送给处理单元2；采集单元1向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能由采集单元1接收；处理单元2用于根据电信号生成特征位置的图像，并对特征位置的图像进行处理，最终获得特征位置的特征信息，特征信息用于对活体进行唯一识别。
其中，活体如人或其他动物活体。由于采集单元1向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能由采集单元1接收，即采集单元1向特征位置发射的光线与相应从特征位置反射的光线的夹角为0°-180°之间的任意角度，相比于现有技术中发射光线与反射光线的夹角只能为固定角度来说，使该活体识别装置对特征位置的信息采集变得更加灵活，同时还使该活体识别装置在接触和不接触特征位置时都能对该特征位置的信息进行采集，从而使活体的特征位置无需接触采集单元1就能够实现认证和触控等应用，进而使该活体识别装置活体识别和应用起来更加方便易行。
本实施例中，如图3和图4所示，采集单元1包括透明基板11和设置在透明基板11一侧板面上的多个光源12和多个感光元件13，光源12用于向特征位置发射光线，感光元件13用于接收从特征位置反射的光线，并将接收的光信号转换为电信号；多个光源12间隔分布，感光元件13设置在光源12的间隔区域。如此设置，能够确保光源12向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能被感光元件13接收。
其中，多个光源12均匀分布，多个感光元件13均匀分布。多个光源12的均匀分布不仅能使整个特征位置都能够被光线照射到，而且能使照射到特征位置上的光线均匀。多个感光元件13的均匀分布能使特征位置上不同位置反射的光线都能被感光元件13感应到。另外，光源12和感光元件13分布在同一面上，将感光元件13设置在光源12的间隔区域，能使照射到特征位置上的光线经反射之后恰好反射至感光元件13上，从而使感光元件13能感应到。基于这种感光原理，位置相对应的特征位置与采集单元1之间的间距可以随意调节，只要是照射到特征位置上的光线，经反射之后都能够被感光元件13接收感应到，因此，即使特征位置与采集单元1不相接触，也能实现对特征位置反射光线的接收感应，从而实现对特征位置信息的采集。
需要说明的是，本实施例中，特征位置与采集单元1也可以相接触，同样能实现对特征位置反射光线的接收感应，从而实现对特征位置信息的采集。
本实施例中，光源12排布呈矩阵，感光元件13位于任意两个对角相邻的光源12之间的间隔区域，且感光元件13和与其相邻的光源12的间距相等。如此设置，能够确保与感光元件13相邻的光源12发射至特征位置的光线经反射后入射至感光元件13，从而确保感光元件13能对特征位置进行信息采集。
需要说明的是，感光元件13也可以位于任意两个行相邻(如图5所示)或列相邻(如图6所示)的光源12之间的间隔区域。如此同样能确保与感光元件13相邻的光源12发射至特征位置的光线经反射后入射至感光元件13，从而确保感光元件13能对特征位置进行信息采集。
本实施例中，行相邻或列相邻的两个光源12之间的间距范围为50-100μm，光源12的形状包括矩形，光源12的边长的尺寸范围为50-200μm。当然，光源12的形状也可以是圆形或正多边形等其他的形状，感光元件13的形状优选为矩形，也可以是圆形或正多边形等其他的形状。
本实施例中，感光元件13的分辨率范围为500dpi以上，光源12的分辨率范围为500dpi以上。其中，dpi(Dots Per Inch)指每英寸长度上分布的光源12或感光元件13的个数，dpi反映的是光源12或感光元件13的分布密度。如此设置，能够确保对特征位置的信息采集精度更高，从而使后续处理单元2处理后最终获得的特征位置的特征信息更加精确和清楚。
本实施例中，采集单元1与特征位置的间距范围为1mm-10cm。该间距范围使活体识别装置对特征位置的识别和应用更加灵活方便。如使该活体识别装置在特征位置的特征信息认证或触控等应用中能实现空中的三维控制，即将活体的特征位置在空中进行各个方向上的移动，就能够相应地完成特征位置特征信息的认证或对触摸屏等的触控设备的触摸控制。
本实施例中，光源12包括发光二极管(即LED)，发光二极管包括白光发光二极管或绿光发光二极管。白光发光二极管和绿光发光二极管分别应用于同一特征位置的不同特征信息的识别。因为有的特征信息采用白光发光二极管的识别效果更好，有的特征信息采用绿光发光二极管的识别效果更好。即发光二极管可以在不同的应用场合采用不同颜色，由于不同颜色的光线在不同的应用场合灵敏度高低不同，所以在不同应用场合采用不同颜色的发光二极管能进一步提高不同应用场合信息采集的精确度。同时，不同颜色的发光二极管在不同场合的应用还进一步扩大了该活体识别装置的应用范围。
本实施例中，特征信息包括静脉信息、心率信息、指纹信息、虹膜信息或脸部信息，即该活体识别装置对活体的上述特征信息都能够进行识别，从而识别与某一特征信息唯一对应的活体。特征位置包括手指、眼睛或脸部；静脉信息、心率信息和指纹信息能从手指采集，虹膜信息能从眼睛采集，脸部信息能从脸部采集。
其中，特征位置信息的采集原理为：特征信息能通过相应的特征位置显现出来，显现的方式为使特征位置表面呈凹凸不平的状态。特征位置如手指、眼睛或脸部的凹凸不平的表面状态会对照射至其上的光线进行不同程度的反射，从而使感光元件13接收到的反射光线的强度不同，如此即可区分特征位置表面的凹凸状态，最终处理后获得特征位置的特征信息。活体特征位置的特征信息与该活体具有唯一对应关系，因此，应用特征位置的特征信息，能够对活体进行唯一识别。
需要说明的是，白光发光二极管适合应用在静脉信息、指纹信息、虹膜信息和脸部信息的采集应用中，白光在静脉信息、指纹信息、虹膜信息和脸部信息的采集应用中更加灵敏，且采集精度更高。绿色发光二极管适合应用在心率信息的采集应用中，绿光在心率信息的采集应用中更加灵敏，且采集精度更高。
本实施例中，心率信息的采集时间的长度范围为20-30秒，静脉信息、指纹信息、虹膜信息和脸部信息的采集时间的长度范围为10秒以下。即该活体识别装置能够用于对不同的特征信息进行采集识别，但每次识别过程中只能对一种特征信息进行采集识别，根据不同特征信息的采集时间长短不同，该活体识别装置也可以先后对某一活体的不同特征信息进行采集识别，从而能够通过对多种特征信息的采集识别对活体进行更加精确的唯一识别和确认。
本实施例中，如图2所示，处理单元2包括图像生成模块21、图像处理模块22和特征信息提取模块23；图像生成模块21用于根据电信号生成特征位置的图像，并将特征位置的图像发送给图像处理模块22；图像处理模块22用于对特征位置的图像进行细化运算处理，并将处理后的特征位置的图像发送给特征信息提取模块23；特征信息提取模块23用于从处理后的特征位置的图像上提取特征信息。对特征位置的特征信息提取之后，根据该特征信息就能够对该活体进行唯一识别。
本实施例中，活体识别装置还包括存储单元3，存储单元3与处理单元2连接，用于存储处理单元2处理后最终获得的特征信息。存储单元3的设置，便于后续将该活体识别装置应用在活体的特征信息认证或特征信息触控等应用中。即在后续应用中，只要将活体的特征位置的特征信息与存储单元3中的进行比对，比对成功后即可实现特征信息的认证或触控等应用。
基于本实施例中活体识别装置的上述结构，本实施例还提供一种活体识别方法，如图7所示，包括：
步骤S1：向活体的特征位置发射光线。
步骤S2：接收从特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号。
在该步骤中，向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能被接收。
步骤S3：根据电信号生成特征位置的图像，并对特征位置的图像进行处理，最终获得特征位置的特征信息，特征信息能对活体进行唯一识别。
实施例1的有益效果：实施例1中所提供的活体识别装置，通过使采集单元向特征位置发射的任意角度的光线经特征位置反射后均能由采集单元接收，使该活体识别装置对特征位置的信息采集变得更加灵活，同时还使该活体识别装置在接触和不接触特征位置时都能对该特征位置的信息进行采集，从而使活体的特征位置无需接触采集单元就能够实现认证和触控等应用，进而使该活体识别装置活体识别和应用起来更加方便易行。
实施例2：
本实施例提供一种活体认证系统，包括实施例1中的活体识别装置。
其中，该活体认证系统还包括特征信息数据库和匹配模块，特征信息数据库用于存储多个活体的特征信息；匹配模块用于将活体识别装置获得的特征信息与特征信息数据库中的特征信息进行匹配，并使匹配结果一致的活体认证通过。
通过采用实施例1中的活体识别装置，使该活体认证系统能够实现非接触认证，从而使该活体认证系统应用起来更加方便易行。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种活体识别装置，用于对活体的特征信息进行识别，包括采集单元和处理单元，其特征在于，
所述采集单元用于向所述活体的特征位置发射光线，并接收从所述特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送给所述处理单元；所述采集单元向所述特征位置发射的任意角度的光线经所述特征位置反射后均能由所述采集单元接收；
所述处理单元用于根据所述电信号生成所述特征位置的图像，并对所述特征位置的图像进行处理，最终获得所述特征位置的所述特征信息,所述特征信息用于对所述活体进行唯一识别。
2.根据权利要求1所述的活体识别装置，其特征在于，所述采集单元包括透明基板和设置在所述透明基板一侧板面上的多个光源和多个感光元件，所述光源用于向所述特征位置发射光线，所述感光元件用于接收从所述特征位置反射的光线，并将接收的所述光信号转换为电信号；多个所述光源间隔分布，所述感光元件设置在所述光源的间隔区域。
3.根据权利要求2所述的活体识别装置，其特征在于，多个所述光源均匀分布，多个所述感光元件均匀分布。
4.根据权利要求3所述的活体识别装置，其特征在于，所述光源排布呈矩阵，所述感光元件位于任意两个行相邻或列相邻或对角相邻的所述光源之间的间隔区域，且所述感光元件和与其相邻的所述光源的间距相等。
5.根据权利要求4所述的活体识别装置，其特征在于，行相邻或列相邻的两个所述光源之间的间距范围为50-100μm，所述光源的形状包括矩形，所述光源的边长的尺寸范围为50-200μm。
6.根据权利要求3所述的活体识别装置，其特征在于，所述感光元件的分辨率范围为500dpi以上，所述光源的分辨率范围为500dpi以上。
7.根据权利要求1所述的活体识别装置，其特征在于，所述采集单元与所述特征位置的间距范围为1mm-10cm。
8.根据权利要求3所述的活体识别装置，其特征在于，所述光源包括发光二极管，所述发光二极管包括白光发光二极管或绿光发光二极管。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的活体识别装置，其特征在于，所述特征信息包括静脉信息、心率信息、指纹信息、虹膜信息或脸部信息；所述特征位置包括手指、眼睛或脸部；
所述静脉信息、所述心率信息和所述指纹信息能从所述手指采集，所述虹膜信息能从所述眼睛采集，所述脸部信息能从所述脸部采集。
10.根据权利要求9所述的活体识别装置，其特征在于，所述心率信息的采集时间的长度范围为20-30秒，所述静脉信息、所述指纹信息、所述虹膜信息和所述脸部信息的采集时间的长度范围为10秒以下。
11.根据权利要求1所述的活体识别装置，其特征在于，所述处理单元包括图像生成模块、图像处理模块和特征信息提取模块；
所述图像生成模块用于根据所述电信号生成所述特征位置的图像，并将所述特征位置的图像发送给所述图像处理模块；
所述图像处理模块用于对所述特征位置的图像进行细化运算处理，并将处理后的所述特征位置的图像发送给所述特征信息提取模块；
所述特征信息提取模块用于从处理后的所述特征位置的图像上提取所述特征信息。
12.根据权利要求1所述的活体识别装置，其特征在于，还包括存储单元，所述存储单元与所述处理单元连接，用于存储所述处理单元处理后最终获得的所述特征信息。
13.一种活体认证系统，其特征在于，包括权利要求1-12任意一项所述的活体识别装置。
14.根据权利要求13所述的活体认证系统，其特征在于，还包括特征信息数据库和匹配模块，所述特征信息数据库用于存储多个所述活体的特征信息；所述匹配模块用于将所述活体识别装置获得的所述特征信息与所述特征信息数据库中的特征信息进行匹配，并使匹配结果一致的所述活体认证通过。
15.一种活体识别方法，其特征在于，包括：向活体的特征位置发射光线；接收从特征位置反射的光线，然后将接收的光信号转换为电信号；向所述特征位置发射的任意角度的光线经所述特征位置反射后均能被接收；
根据所述电信号生成所述特征位置的图像，并对所述特征位置的图像进行处理，最终获得所述特征位置的所述特征信息，所述特征信息能对所述活体进行唯一识别。
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