CN105574479A - 一种指静脉身份认证装置及方法 - Google Patents

一种指静脉身份认证装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种指静脉身份认证装置及方法，其中，所述装置包括：隔离板，其设置在放置验证手指导向槽的两侧，用于挡住外界光线；红外光灯组，其对称分列于手指承载台上的两侧隔离板内，用于提供光源；聚光组件，其位于所述红外光灯组前，用于调节所述红外光灯组的光线照射所述验证手指的角度。所述方法首先要使用windows开机登录管理程序，实现开机登录与指静脉身份认证装置绑定；然后通过注册过程和认证过程，实现windows开机登录的指静脉身份认证。本发明有效改善了采集指静脉图像的精度和成功率，确保了个人手指静脉特征信息的安全，杜绝了虚假认证现象，并且采用低功耗设计，无需外置电源，具有很好的实际应用价值。

Description

一种指静脉身份认证装置及方法
技术领域
本发明涉及生物特征识别技术领域，特别涉及一种指静脉身份认证装置及方法。
背景技术
近年来，随着人们对身份证件，个人物品、内部网络、建筑物通道、Internet乃至电子商务的安全性要求日趋严格，对于身份认证技术的需求也变得越来越紧迫。作为目前最为安全便捷的身份识别方法，生物特征识别技术受到很大的重视并且在这种重视下得到极大发展。目前广泛使用的人体生物识别方式主要有指纹、虹膜、人脸识别等，都是以采集人体体表特征为基础，来进行身份识别和认证的方式，都为人体视觉可见，且容易被获取和复制。指静脉生物识别方式利用手指静脉血管的纹理进行身份验证，对人体无害，具有不易被盗取、伪造等特点。而相对于其他生物特征识别技术，手指静脉识别技术具有极其优秀的性能，适合于大规模推广，其应用正在快速发展中。
但是，指静脉图像采集对光线的要求很高，目前的指静脉识别技术在通过摄像机采集指静脉图像时，存在易受到外界环境光的影响、光照不足、光照不能准确的对准待采集信息的手指的问题，经常发生不能进行指静脉识别的问题，从而导致指静脉识别效率低；另外，目前的指静脉识别装置一般只具有提取指静脉信息的功能，认证由与指静脉识别装置连接的电子设备进行，这也造成了身份认证的不便。
发明内容
为此，本发明提出一种指静脉身份认证装置及方法，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。
本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。
本发明提供了一种指静脉身份认证装置，所述装置包括：
承载台，其上设有用于放置验证手指的导向槽，所述导向槽的底部为拍摄窗口；
隔离板，其设置在所述导向槽的两侧，用于挡住外界光线，并引导所述验证手指与其他手指隔开；
红外光灯组，其对称分列于所述手指承载台上的两侧隔离板内，用于提供拍摄手指静脉图像所需要的光源；
聚光组件，其位于所述红外光灯组前，用于调节所述红外光灯组的光线照射所述验证手指的角度；
摄像装置，其位于所述摄像窗口的下部，用于手指静脉图像进行拍摄；
红外滤光片，其设置在所述摄像装置的感光部件与所述摄像窗口之间，用于滤除杂光影响；
信息处理单元，其与所述摄像装置302连接，用于采集指静脉图像并提取指静脉特征信息；
通信单元，其通过USB接口与智能设备连接。
优选的，所述装置还包括用于固定所述摄像装置和所述红外滤光片的暗箱盒子，所述暗箱盒子与所述承载台相连。
优选的，所述信息处理单元内设有存储器，所述存储器用于存储身份注册时的指静脉特征信息。
优选的，所述通信单元内部设有提示所述装置的工作状态及结果的声音指示器。
优选的，所述智能设备为个人计算机，并且所述智能设备通过所述USB接口为所述指静脉身份认证装置提供工作电源。
优选的，所述聚光组件的光轴指向为所述验证手指的中上部。
优选的，所述摄像装置为CMOS图像传感器。
本发明还提供了一种通过上述的指静脉身份认证装置进行指静脉身份认证的方法，所述方法包括注册过程和认证过程；所述注册过程包括以下步骤：
(1)智能设备通过通信单元向指静脉身份认证装置发送注册指令；
(2)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(3)信息处理单元提取指静脉特征；
(4)信息处理单元存储特征信息；
(5)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送注册结果信息，所述注册结果信息为提取的指静脉特征；
(6)所述智能设备接收并保存注册结果信息。
所述认证过程包括以下步骤：
(7)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(8)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(9)信息处理单元提取指静脉特征；
(10)信息处理单元把提取到的特征信息与存储在信息处理单元的所有注册特征信息进行比对，或者信息处理单元把提取到的特征信息与存储在信息处理单元的指定注册特征信息进行比对，或者信息处理单元把提取到的特征信息与来自智能设备的注册特征信息进行比对；
(11)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送比对结果；
(12)所述智能设备接收比对结果，并根据比对结果来决定是否允许智能设备开机登陆。
本发明又提出一种通过上述指静脉身份认证装置进行指静脉身份认证的方法，所述方法包括注册过程和认证过程；所述注册过程包括以下步骤：
(1)基于windows平台的智能设备通过通信单元与指静脉身份认证装置连接；
(2)在windows开机登陆时，触发指静脉身份认证装置；
(3)智能设备通过通信单元向指静脉身份认证装置发送注册指令；
(4)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(5)信息处理单元提取指静脉特征；
(6)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送结果信息，所述结果信息为提取的指静脉特征；
(7)所述智能设备接收并保存注册结果信息。
所述认证过程包括以下步骤：
(8)智能设备在开机登陆时，通过通信单元向指静脉身份认证装置发送认证指令；
(9)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(10)信息处理单元提取指静脉特征；
(11)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送结果信息，所述结果信息为提取的指静脉特征；
(12)智能设备将收到的认证指静脉特征信息与存储的所有注册特征信息进行比对；
(13)根据比对结果来决定是否允许智能设备开机登陆。
本发明提供的指静脉识别一体化装置，具有以下优点：
(1)通过设置隔离板、两列红外光灯组和聚光组件，可以保证光线充足、准确的照射到验证手指上，从而有效改善了采集指静脉图像的精度和成功率，为后续的认证提供了保障；
(2)在该装置内不仅可以实现指静脉特征的提取，还可以保存指静脉特征信息实现装置内的身份认证，确保个人手指静脉特征信息的安全，杜绝了虚假认证现象；
(3)本发明还可以在智能终端进行对比认证，这样就根据实际情况来选择是在指静脉身份认证装置还是智能设备中进行指静脉身份认证，从而具有很大的灵活性；
(4)本发明采用低功耗设计，其通过USB与其他智能设备连接交换信息，由USB直接供电，无需外置电源。
附图说明
图1为根据本发明实施例的、指静脉身份认证装置的俯视图。
图2为根据本发明实施例的、指静脉身份认证装置的剖面图。
图3为根据本发明实施例的、指静脉身份认证装置与智能设备连接的示意图。
图4示出了注册过程的实施例。
图5-8示出了多种认证过程的实施例。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
如图1和图2所示，本发明提供的指静脉身份认证装置包括承载台104，所述承载台104上设有用于放置验证手指200的导向槽，所述导向槽的底部为拍摄窗口。所述导向槽的两侧设置有隔离板101，所述隔离板101用于挡住外界光线，并用于引导验证手指200与其他手指隔开。所述装置还包括红外光灯组301和与所述红外光灯组301对应的聚光组件102，所述红外光灯组301对称分列于所述手指承载台104上两侧隔离板101内，用于提供拍摄手指静脉图像所需要的光源；所述聚光组件102位于所述红外光灯组301前，用于调节红外光灯组301的光线照射所述验证手指的角度，优选的，所述聚光组件102的光轴指向为所述验证手指200的中上部。
本发明通过在手指承载台104上部设置隔离板101，可以有效的隔离环境光，防止环境光对拍摄指静脉图像的影响，另外，通过设置两列红外光灯组301提供双侧光源，并且设置与所述红外光灯组301对应的聚光组件102，并使聚光组件102的光轴指向为验证手指200的中上部，可以保证光线充足、准确的照射到验证手指上，从而有效改善了采集指静脉图像的精度和成功率，为后续的认证提供了保障，这是本发明的主要改进点之一。
此外，本发明提供的指静脉身份认证装置还包括用于对手指静脉图像进行拍摄的摄像装置302和用于过滤杂光影响的红外滤光片105，所述摄像装置302位于所述摄像窗口的下部，所述红外滤光片105设置在所述摄像装置302的感光部件与所述摄像窗口之间。所述装置还包括用于固定所述摄像装置302和所述红外滤光片105的暗箱盒子103，所述暗箱盒子103与所述承载台104相连。
优选的，本发明采用的摄像装置302为CMOS图像传感器。
本发明通过设置在所述摄像装置302的感光部件与所述验证手指之间的红外滤光片105滤除杂光影响，进一步提高了采集的指静脉图像的质量。另外，通过在所述系统中设置暗箱盒子103，可以有效的固定所述摄像装置302和所述红外滤光片105，固定效果好并且体积小，便携性好，便于本发明提供的指静脉身份认证装置携带，具有很好的实际应用性。
本发明提供的指静脉身份认证装置还包括信息处理单元303，所述信息处理单元303与所述摄像装置302连接，其用于采集指静脉图像，对图像进行处理提取指静脉特征信息。所述信息处理单元303内设有存储器，所述存储器用于存储身份注册时的指静脉特征信息，这样在单元内可以实现把提取的静脉特征信息与存储的注册信息进行比对，实现身份验证。
本发明提供的指静脉身份认证装置还包括与智能设备连接的通信单元304，所述装置通过所述通信单元304与智能设备实现信息交换。优选的，所述智能设备为个人计算机，所述通信单元303通过USB接口与智能设备连接，并且所述智能设备通过所述USB接口为所述指静脉身份认证装置提供工作电源。
优选的，通信单元304内部设有声音指示器，当本发明提供的指静脉身份认证装置工作时，声音指示器就通过声音提示所述装置的工作状态及结果。
图3为根据本发明实施例的、指静脉身份认证装置与智能设备连接的示意图。如图3所示，指静脉身份认证装置通过通信单元304与智能设备400中，在本实施例中，智能设备400为个人计算机，但是本发明不对此作限定，任何基于windows平台的可以进行身份认证处理的智能设备都包括在本发明的范围之内。
本发明还提供了一种指静脉身份认证方法，该方法用到了如上文所述的指静脉身份认证装置，如图4-8所示，所述方法包括注册过程和认证过程。
如图4所示，所述注册过程包括以下步骤：
(1)智能设备通过通信单元发送注册指令；
(2)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(3)信息处理单元提取指静脉特征；
(4)信息处理单元存储特征信息；
(5)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送注册结果信息，所述注册
结果信息为提取的指静脉特征；
(6)所述智能设备接收注册结果信息。
通过以上注册过程就完成了用户的注册，用户的注册结果信息既存储到了身份认证装置的信息处理单元中，又存储到了智能设备中，这样，本发明所提出的技术方案在该装置内不仅可以实现指静脉特征的提取，还可以保存指静脉特征信息实现装置内的身份认证，确保个人手指静脉特征信息的安全，杜绝了虚假认证现象。另外，本发明的装置既可以在指静脉身份认证装置中进行指静脉身份认证，也可以在智能设备中进行指静脉身份认证，与现有技术相比，本发明在该装置内实现了指静脉特征的提取，在智能设备中实现了指静脉特征信息的保存，确保个人手指静脉特征信息的安全，杜绝了虚假认证现象，并且可以根据实际情况来选择是在指静脉身份认证装置还是智能设备中进行指静脉身份认证，从而具有很大的灵活性，这也是本发明的主要改进点之一。
图5-8示出了多种认证过程的实施例，如图5所示的实施例，所述认证过程包括以下步骤：
(7)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(8)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(9)信息处理单元提取指静脉特征；
(10)信息处理单元把提取到的特征信息与存储在信息处理单元的所有注册特征信息进行比对(1∶N)；
(11)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送比对结果；
(12)所述智能设备接收比对结果。
图6所示的验证过程与图5类似，只不过在比对步骤中，图6是将提取到的特征信息与指定注册信息进行1∶1的对比。
图7所示的验证过程与图5类似，只不过在比对步骤中，图7是将提取到的特征信息与来自智能设备的注册特征信息进行比对。
如上所述，图5-7示出的都是在认证装置进行认证的实施例，图8提出了在智能设备进行认证的实施例。
图8所示的方法将基于windows管理平台智能设备与指静脉身份认证装置连接，通过注册过程和认证过程，实现windows开机登录身份认证。所述方法首先要使用windows开机登录管理程序，实现开机登录与指静脉身份认证装置绑定；然后通过执行注册过程和认证过程，实现windows开机登录的指静脉身份认证，其中，在注册过程完成之后，重新启动智能设备，进入认证过程；所述注册过程包括以下步骤：
(1)基于windows平台的智能设备通过通信单元与指静脉身份认证装置连接；
(2)在windows开机登陆时，触发指静脉身份认证装置；
(3)智能设备通过通信单元向指静脉身份认证装置发送注册指令；
(4)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(5)信息处理单元提取指静脉特征；
(6)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送结果信息，所述结果信息为提取的指静脉特征；
(7)所述智能设备接收并保存注册结果信息。
所述认证过程包括以下步骤：
(8)智能设备在开机登陆时，通过通信单元向指静脉身份认证装置发送认证指令；
(9)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(10)信息处理单元提取指静脉特征；
(11)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送结果信息，所述结果信息为提取的指静脉特征；
(12)智能设备将收到的认证指静脉特征信息与存储的所有注册特征信息进行比对；
(13)根据比对结果来决定是否允许智能设备开机登陆。
由以上描述可知，与现有技术的单一认证方式不同，本发明的技术方案具有更多的认证方式，本领域技术人员可以根据实际情况和实际需要来选择认证方式，并且多种认证方式可以结合，进一步提高了认证的准确度，这也是本发明的主要改进点之一。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种指静脉身份认证装置，其特征在于，所述装置包括：
承载台，其上设有用于放置验证手指的导向槽，所述导向槽的底部为拍摄窗口；
隔离板，其设置在所述导向槽的两侧，用于挡住外界光线，并引导所述验证手指与其他手指隔开；
红外光灯组，其对称分列于所述手指承载台上的两侧隔离板内，用于提供拍摄手指静脉图像所需要的光源；
聚光组件，其位于所述红外光灯组前，用于调节所述红外光灯组的光线照射所述验证手指的角度；
摄像装置，其位于所述摄像窗口的下部，用于手指静脉图像进行拍摄；
红外滤光片，其设置在所述摄像装置的感光部件与所述摄像窗口之间，用于滤除杂光影响；
信息处理单元，其与所述摄像装置302连接，用于采集指静脉图像并提取指静脉特征信息；
通信单元，其通过USB接口与智能设备连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于固定所述摄像装置和所述红外滤光片的暗箱盒子，所述暗箱盒子与所述承载台相连。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信息处理单元内设有存储器，所述存储器用于存储身份注册时的指静脉特征信息。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述通信单元内部设有提示所述装置的工作状态及结果的声音指示器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述智能设备为个人计算机，并且所述智能设备通过所述USB接口为所述指静脉身份认证装置提供工作电源。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚光组件的光轴指向为所述验证手指的中上部。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述摄像装置为CMOS图像传感器。
8.一种通过权利要求1-7中任意一项所述的指静脉身份认证装置进行指静脉身份认证的方法，所述方法包括注册过程和认证过程；所述注册过程包括以下步骤：
(1)智能设备通过通信单元向指静脉身份认证装置发送注册指令；
(2)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(3)信息处理单元提取指静脉特征；
(4)信息处理单元存储特征信息；
(5)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送注册结果信息，所述注册结果信息为提取的指静脉特征；
(6)所述智能设备接收并保存注册结果信息。
所述认证过程包括以下步骤：
(7)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(8)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(9)信息处理单元提取指静脉特征；
(10)信息处理单元把提取到的特征信息与存储在信息处理单元的所有注册特征信息进行比对，或者信息处理单元把提取到的特征信息与存储在信息处理单元的指定注册特征信息进行比对，或者信息处理单元把提取到的特征信息与来自智能设备的注册特征信息进行比对；
(11)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送比对结果；
(12)所述智能设备接收比对结果，并根据比对结果来决定是否允许智能设备开机登陆。
9.一种通过权利要求1-7中任意一项所述的指静脉身份认证装置进行指静脉身份认证的方法，所述方法包括注册过程和认证过程；所述注册过程包括以下步骤：
(1)基于windows平台的智能设备通过通信单元与指静脉身份认证装置连接；
(2)在windows开机登陆时，触发指静脉身份认证装置；
(3)智能设备通过通信单元向指静脉身份认证装置发送注册指令；
(4)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(5)信息处理单元提取指静脉特征；
(6)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送结果信息，所述结果信息为提取的指静脉特征；
(7)所述智能设备接收并保存注册结果信息。
所述认证过程包括以下步骤：
(8)智能设备在开机登陆时，通过通信单元向指静脉身份认证装置发送认证指令；
(9)信息处理单元控制摄像装置拍摄验证手指的指静脉图片；
(10)信息处理单元提取指静脉特征；
(11)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送结果信息，所述结果信息为提取的指静脉特征；
(12)智能设备将收到的认证指静脉特征信息与存储的所有注册特征信息进行比对；
(13)根据比对结果来决定是否允许智能设备开机登陆。
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