CN104966082A - 基于多摄像头的手指静脉采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多摄像头的手指静脉采集装置，包括：用于照射手指的能发出近红外线的光源；用于检测手指的手指感应单元，待采集静脉信息的手指放置在手指感应单元区域内；用于过滤杂散可见光的近红外滤光片；与所述的光源、手指感应单元通讯的控制器，还包括用于在近红外光源的照射下、对放置在手指感应单元的手指进行静脉图像采集的图像采集单元；所述的图像采集单元包括多个设置在待采集静脉信息的手指下方的摄像头；所述的手指感应单元检测到手指进入时，所述的控制器控制光源和摄像头进入工作状态，控制多个摄像头同时采集同一手指不同角度下的静脉图像。

Description

基于多摄像头的手指静脉采集装置
技术领域
本发明涉及一种基于多摄像头的手指静脉采集装置。
背景技术
在现代化社会中,社会安全和身份鉴别的准确性和可靠性要求日益提高,生物特征识别技术的发展和实际应用水平的提高为此提供了先进的技术手段。生物特征识别技术是指利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。生物特征分为生理特征和行为特征。
生理特征为先天性的，是人体器官本身固有的特征，不随主观意愿和客观条件发生改变。目前，利用人体生理特征的识别技术主要为人脸识别、人耳识别、虹膜识别、指纹识别、手掌识别、视网膜识别等。
行为特征为后天性的，是人们在长期生活过程中养成的行为习惯。利用人体行为特征的主要识别有声音识别、字迹识别、步态识别、击键识别等。
在目前的生物特征识别中，指纹识别是最成熟、应用最为广泛的生物识别技术。但是作为体表特征，指纹识别存在易损、易伪造等不足。与指纹识别技术相比，静脉识别具有指纹所无法媲美的优势。一方面，静脉分布于人体内部，较难伪造。静脉识别属于活体识别，该特性很好的解决了指纹易被盗取和仿冒的缺陷；另一方面，静脉不会磨损，且不易受到皮肤表面环境的影响(伤痕、油污、潮湿、破损等)。该特性能提高静脉识别系统在不同环境应用下的鲁棒性。人体的静脉分布广泛，很多部位都可以用于静脉识别，但从采集的便利性和舒适性角度考虑，目前常见的静脉识别技术有三种：手掌静脉、手背静脉和手指静脉。三者各自具有优势，较之于手背静脉识别和手掌静脉(识别)，手指静脉识别由于采集面积较小，设备的处理速度相对较快，产品可微型化，应用也更为广泛。
目前，国内外的手指静脉采集装置都是使用一个摄像头采集单个方向的手指静脉图像。然后，手指血管是以三维的形态位于手指内部，基于单摄像头的手指静脉装置只能采集到特定角度下的静脉信息，不同角度下采集到同一手指的静脉图像具有很大的差异性。在没有先验知识确定这些图像都是采自同一个手指的前提下，系统可能会认为这些图像是采自不同手指的。因此，当手指在登陆和注册时的朝向有偏差时，手指静脉识别系统就很有可能拒绝访问。其次，单个特定角度下采集下的图像中包含的手指静脉信息有限，很多手指静脉信息不能被采集进而不能被识别系统利用。因此，基于单摄像头的手指静脉识别系统都会受到手指朝向和手指静脉信息没有被充分利用的影响，进而影响系统的识别性能。
发明内容
为了克服现有手指静脉认证系统易受到手指旋转的影响和手指静脉信息得不到充分利用的问题，本发明提供一种基于多摄像头的手指静脉采集装置，该装置能采集到同一手指不同角度下的手指静脉图像，是当前手指静脉识别技术里的前沿技术。
本发明采用的技术方案是：
基于多摄像头的手指静脉采集装置，包括：
用于照射手指的能发出近红外线的光源；
用于检测手指的手指感应单元，待采集静脉信息的手指放置在手指感应单元区域内；
用于过滤杂散可见光的近红外滤光片，所述的近红外滤光片设置在待采集静脉信息的手指的正下方；
与所述的光源、手指感应单元通讯的控制器，其特征在于：还包括
用于在近红外光源的照射下、对放置在手指感应单元的手指进行静脉图像采集的图像采集单元；
为多个摄像头供电的电源，所述的电源与所述的控制器控制连接；
所述的图像采集单元包括多个设置在待采集静脉信息的手指下方的摄像头；所述的手指感应单元检测到手指进入时，所述的控制器控制光源和摄像头进入工作状态，控制多个摄像头同时采集同一手指不同角度下的静脉图像。
多个所述的摄像头位于同一圆形平面，并且所述的摄像头的安装角度均朝向手指，多个所述的摄像头与光源之间的距离相等。
相邻摄像头之间的直线距离相等，左右两侧最外层的两个摄像头和手指之间的连线的距离相等，并且左右两侧最外层的两个摄像头之间的连线与光源组件的投影线相互垂直。
左右两侧最外层的两个摄像头与手指之间的连线和光源组件投影线之间的夹角为12°-25°。
多个所述的摄像头与手指之间的距离均为7.4cm～8.4cm。
相邻摄像头采集的静脉图像中含有大于40％的手指静脉信息来自手指的同一区域。
所述的控制器通过USB接口与计算机连接。
所述的光源由多个固定在待采集静脉信息的手指上方的近红外发光二极管构成，并且通过USB接口为近红外发光二极管提供电源。
所述的红外发光二极管以非均匀方式排列在待采集静脉信息的手指上方。
为进一步提高手指静脉识别、降低成本，并考虑到摄像头与采集装置的大小比例，所述的摄像头个数为2-5个。
本发明的有益效果体现在：
1、使用多个摄像头，从多个不同的角度朝向手指，采集不同视点下同一手指的静脉信息。
2、通过计算机进行后续的算法，将同时采集的多幅图像中的静脉信息进行融合，以得到更加丰富的静脉信息用作个人身份认证。
3、克服了当前手指静脉采集装置的缺陷，大大提高了手指静脉认证装置的鲁棒性和防伪性，能显著提高手指静脉认证系统的识别精度。
4、具有便携性，能通过USB接口与计算机连接。
附图说明
图1是本发明工作原理框架图。
图2是本发明实施例2中的基于奇数数目的摄像头采集装置的示意图。
图3是本发明实施例2中的基于偶数数目的摄像头采集装置的示意图。
具体实施方式
实施例1
参照图1，基于多摄像头的手指静脉采集装置，包括：
用于照射手指的能发出近红外线的光源1；
用于检测手指的手指感应单元2，待采集静脉信息的手指8放置在手指感应单元2区域内；
用于过滤杂散可见光的近红外滤光片，所述的近红外滤光片设置在待采集静脉信息的手指8的正下方；
与所述的光源1、手指感应单元2通讯的控制器3，还包括
用于在近红外光源的照射下、对放置在手指感应单元的手指进行静脉图像采集的图像采集单元4；
为多个摄像头供电的电源5，所述的电源5与所述的控制器3控制连接；
所述的图像采集单元4包括多个设置在待采集静脉信息的手指下方的摄像头41；所述的手指感应单元检测到手指进入时，所述的控制器控制光源和摄像头进入工作状态，控制多个摄像头同时采集同一手指不同角度下的静脉图像。
多个所述的摄像头41位于同一圆形平面，并且所述的摄像头的安装角度均朝向手指，多个所述的摄像头与光源之间的距离相等。
相邻摄像头之间的直线距离相等，左右两侧最外层的两个摄像头和手指之间的连线的距离相等，并且左右两侧最外层的两个摄像头之间的连线与光源组件的投影线相互垂直。
左右两侧最外层的两个摄像头与手指之间的连线L和光源组件投影线之间的夹角θ为12°-25°。
多个所述的摄像头与手指之间的距离均为7.4cm～8.4cm。
相邻摄像头采集的静脉图像中含有大于40％的手指静脉信息来自手指的同一区域。
所述的控制器通过USB接口6与计算机7连接。
所述的光源1由多个固定在待采集静脉信息的手指上方的近红外发光二极管构成，并且通过USB接口为近红外发光二极管提供电源。
所述的红外发光二极管以非均匀方式排列在待采集静脉信息的手指上方。
为进一步提高手指静脉识别、降低成本，并考虑到摄像头与采集装置的大小比例，所述的摄像头个数为2-5个。
实施例2
基于多摄像头的手指静脉采集装置，按摄像头数目分为基于奇数数目的和基于偶数数目的多摄像头采集装置。
参考图2，列举了基于2个摄像头的手指静脉采集装置。1是光源，8是放入的手指，41是两个摄像头。光源放置在手指上方，O为放入手指下表面的中心点，A和B分别为两个摄像头镜头的中心点，P为AB的中点，OP垂直于AB，OA＝OB。两个摄像头以OA(OB)为半径放置于手指下方朝向手指。虚线是以OA为半径、以两个摄像头的质点为连线的圆弧。三角形OAB为一个等腰三角形。
若为基于4个摄像头的手指静脉采集装置，先固定左右两侧最外侧的两个摄像头，然后计算∠AOB的度数，将∠AOB等分为三个角，以点O为顶点画出另外两条条至弧形的线段。线段与弧形的两个交点即为另外两个摄像头放置时的基点。
参考图3，列举了基于3个摄像头的手指静脉采集装置。1是光源，8是放入的手指，41是三个摄像头。光源放置在手指上方，O为放入手指下表面的中心点，A、B、C分别为三个摄像头镜头的中心点，OA＝OB＝OC。三个摄像头以OA(OB，OC)为半径放置于手指下方朝向手指，其中，中间的摄像头放置在光源的正下方。虚线是以OA为半径、以三个摄像头的质点为连线的圆弧。三角形OAC为一个等腰三角形，OB垂直于AC。
若为基于5个摄像头的手指静脉采集装置，先固定左右两侧最外侧的两个摄像头，然后画出∠AOB和∠BOC的角平分线，两条平分线与弧形的两个交点即为另外两个摄像头放置时的基点。
其余实施方式与实施例1相同。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.基于多摄像头的手指静脉采集装置，包括：
用于照射手指的能发出近红外线的光源；
用于检测手指的手指感应单元，待采集静脉信息的手指放置在手指感应单元区域内；
用于过滤杂散可见光的近红外滤光片，所述的近红外滤光片设置在待采集静脉信息的手指的正下方；
与所述的光源、手指感应单元通讯的控制器，其特征在于：还包括
用于在近红外光源的照射下、对放置在手指感应单元的手指进行静脉图像采集的图像采集单元；
为多个摄像头供电的电源，所述的电源与所述的控制器控制连接；
所述的图像采集单元包括多个设置在待采集静脉信息的手指下方的摄像头；所述的手指感应单元检测到手指进入时，所述的控制器控制光源和摄像头进入工作状态，控制多个摄像头同时采集同一手指不同角度下的静脉图像。
2.如权利要求1所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：多个所述的摄像头位于同一圆形平面，并且所述的摄像头的安装角度均朝向手指，多个所述的摄像头与光源之间的距离相等。
3.如权利要求2所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：相邻摄像头之间的直线距离相等，左右两侧最外层的两个摄像头和手指之间的连线的距离相等，并且左右两侧最外层的两个摄像头之间的连线与光源组件的投影线相互垂直。
4.如权利要求3所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：左右两侧最外层的两个摄像头与手指之间的连线和光源组件投影线之间的夹角为12°-25°。
5.如权利要求4所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：多个所述的摄像头与手指之间的距离均为7.4cm～8.4cm。
6.如权利要求5所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：相邻摄像头采集的静脉图像中含有大于40％的手指静脉信息来自手指的同一区域。
7.如权利要求1～6之一所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：所述的控制器通过USB接口与计算机连接。
8.如权利要求7所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：所述的光源由多个固定在待采集静脉信息的手指上方的近红外发光二极管构成，并且通过USB接口为近红外发光二极管提供电源。
9.如权利要求8所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：所述的红外发光二极管以非均匀方式排列在待采集静脉信息的手指上方。
10.如权利要求8所述的基于多摄像头的手指静脉采集装置，其特征在于：所述的摄像头个数为2-5个。
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