CN106650707A - 一种指静脉加指纹混合型身份认证装置及方法 - Google Patents

一种指静脉加指纹混合型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加指纹混合型身份认证装置及方法。本发明在同一结构中，利用独立的两组红外光聚光灯组分别提取手指的静脉信息和指纹信息，其结构简单、操作方便；实现了指静脉和指纹两种生物识别方式的互补，其认证准确率更高、适用范围更广；通过设置隔离板、两列红外光聚光灯组，可以保证光线充足、准确的照射到验证手指上，同时又减小了对指静脉和指纹图像的成像干扰，提高了采集精度和成功率，为后续的认证提供了保障；在智能终端进行对比认证，这样设备不必存储特征信息，也不进行对比认证，使其功能更加简单，部件更加小型化；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。

Description

一种指静脉加指纹混合型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加指纹混合型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、指静脉等。
虽然生物识别方式众多，但就单一的某种生物识别方式都或多或少的存在某些缺点，如指纹可以复制、虹膜识别时间长、人脸识别准确率低、指静脉识别受光线影响等。在实际应用中，单一的生物识别方式往往无法满足需求。
目前虽然已经提出了多种生物识别方式，但是现有技术只是多种生物识别方式的简单叠加，需要做结构上的分离，结构复杂，并且光线不足，提取的生物特征不准确，导致认证准确度不高。
发明内容
为此，本发明提出一种指静脉加指纹混合型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加指纹混合型身份认证装置，包括：
承载台，所述承载台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；
红外滤光片，其设置在所述导向槽的下部，用于滤除杂光影响；
指静脉红外光聚光灯组，其对称分列于所述手指承载台上两侧隔离板内，用于提供拍摄手指静脉图像所需要的光源；
指纹红外光聚光灯组，其位于所述承载台的顶端的下方，用于提供拍摄指纹图像所需要的光源；
所述指静脉图像拍摄装置，其位于红外滤光片202中心位置的正下方，用于拍摄手指静脉图像；
所述指纹图像拍摄装置303，其与指静脉图像拍摄装置302的位置平行，都位于红外滤光片201的中心线上，并且所述指纹图像拍摄装置303比所述指静脉图像拍摄装置302更靠近验证手指101的中上部，其用于采集验证手指101的指纹信息；
信息处理单元，其与所述拍摄装置连接，用于采集指静脉图像和指纹图像并提取指静脉和指纹特征信息；
其中，所述信息处理单元还包括通信单元，所述指静脉加指纹混合型身份认证装置通过所述通信单元与智能设备连接，实现信息交换。
优选的，所述指静脉红外光聚光灯组的光轴指向为所述验证手指的中上部。
优选的，所述指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303均处于暗箱盒子203内，所述暗箱盒子203位于红外滤光片202下方。
优选的，所述指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303均为CMOS图像传感器。
优选的，所述通信单元通过USB接口与智能设备连接。
优选的，所述智能设备通过所述USB接口为所述指静脉加指纹混合型身份认证装置提供工作电源。
本发明还提供了一种通过如上所述的任意一种指静脉加指纹混合型身份认证装置进行身份认证的方法，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加指纹混合型身份认证装置发送注册指令；
(2)信息处理单元控制拍摄装置拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(3)信息处理单元提取指静脉和指纹特征；
(4)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和指纹特征；
(5)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：
(6)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(7)信息处理单元控制拍摄装置拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(8)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送指静脉和指纹图片信息；
(9)所述智能设备接收指静脉和指纹图片信息；
(10)智能设备对接收到的指静脉和指纹图片信息进行处理，提取指静脉和指纹特征信息，并将提取到的指静脉和指纹特征信息与存储在智能设备的所有注册特征信息进行比对；
(11)智能设备输出认证结果。
优选的，所述步骤(10)可以替换为：智能设备对接收到的指静脉和指纹图片信息进行处理，提取指静脉和指纹特征信息，并将提取到的指静脉和指纹特征信息与存储在智能设备的指定注册特征信息进行比对。
本发明提供的指静脉加指纹混合型身份认证装置及方法，具有以下优点：
(1)在同一结构中，利用独立的两组红外光聚光灯组分别提取手指的静脉信息和指纹信息，其结构简单、操作方便；实现了指静脉和指纹两种生物识别方式的互补，其认证准确率更高、适用范围更广。
(2)通过设置隔离板、两列红外光聚光灯组，可以保证光线充足、准确的照射到验证手指上，同时又减小了对指静脉和指纹图像的成像干扰，提高了采集精度和成功率，为后续的认证提供了保障；
(3)本发明在智能终端进行对比认证，这样设备不必存储特征信息，也不进行对比认证，使其功能更加简单，部件更加小型化；
(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、指静脉加指纹混合型身份认证装置的侧剖面图。
图2为根据本发明实施例的、指静脉加指纹混合型身份认证装置的俯视图。
图3为根据本发明实施例的、指静脉加指纹混合型身份认证装置的俯剖面图。
图4为根据本发明实施例的、指静脉加指纹混合型身份认证装置与智能设备连接的示意图。
图5示出了注册过程的实施例。
图6示出了根据本发明一个实施例的认证过程。
图7示出了根据本发明另一个实施例的认证过程。
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1-3所示，本发明提供的指静脉加指纹混合型身份认证装置包括承载台102，所述承载台102上设有用于放置验证手指101的导向槽，所述导向槽下部为用于过滤杂光影响的红外滤光片202，优选的，红外滤光片202设置在拍摄装置(指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303)的感光部件与所述摄像窗口之间。所述导向槽的两侧设置有隔离板103，所述隔离板103用于挡住外界光线，并用于引导验证手指101与其他手指隔开。
红外滤光片202下部为指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303及指纹红外光聚光灯组304，其中，如图3所示，所述指静脉图像拍摄装置302位于红外滤光片202中心位置的正下方，用于拍摄手指静脉图像；所述指纹图像拍摄装置303与指静脉图像拍摄装置302的位置平行，都位于红外滤光片201的中心线上，并且所述指纹图像拍摄装置303比所述指静脉图像拍摄装置302更靠近验证手指101的中上部，其用于采集验证手指101的指纹信息。
所述指纹红外光聚光灯组304位于所述承载台的顶端的下方(与放置的验证手指的顶部的位置相对应)，用于提供拍摄指纹图像所需要的光源。所述指静脉加指纹混合型身份认证装置还包括指静脉红外光聚光灯组201，其对称分列于所述手指承载台102上两侧隔离板103内，用于提供拍摄手指静脉图像所需要的光源。优选的，所述指静脉红外光聚光灯组201的光轴指向为所述验证手指101的中上部。
如上所述，本发明通过所述指纹红外光聚光灯组304照射到验证手指101的指端，所述指纹图像拍摄装置303可以获取手指的指纹图像；通过所述指静脉红外光聚光灯组201照射到验证手指101的中上部，所述指静脉图像拍摄装置302可以获取手指的静脉图像。
需要特别指出的是，本发明所提出的此种结构并不是将两种生物识别方式的简单叠加，也不需要做结构上的分离，而是在同一结构体内，使用相同的红外线照射方式，两个不同焦距的图像拍摄装置分别提取验证手指101的不同部位，来实现指纹图像和指静脉图像的提取。当进行指纹扫描时，红外线由手指的四周照入，并在手指中散射开来，在手指的隆线部分，由于光线会直接打在红外滤光片202上，故图像较明亮；反之，若不设置红外滤光片202，则由于光线会在空气中散射开来，故所形成的影像较暗。指纹图像拍摄装置303提取投射在红外滤光片202上的指纹图像来进行指纹辨识，此种方式受到手指表面的空气层状态影响较小，无论是干指或湿指，皆可获得清晰的指纹图像。当进行指静脉成像时，利用红外线进入手指内部后进行散射的原理，因此直接提取手指内部的静脉信息即可。因此，在同一结构体中同时实现了两种生物识别方式。
本发明通过在手指承载台102下部的红外滤光片202，可以有效的隔离环境光，防止环境光对拍摄指静脉和指纹图像的影响。另外，本发明合理设置了指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303的位置，使得所述指静脉图像拍摄装置302位于验证手指的中上部，所述指纹图像拍摄装置303位于验证手指的顶部，从而可以提高采集的图像的质量，有利于更准确的认证。
此外，本发明提供的指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303均处于暗箱盒子203内，所述暗箱盒子203位于红外滤光片202下方。
优选的，本发明采用的指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303均为CMOS图像传感器。
如图4所示，本发明提供的指静脉加指纹混合型身份认证装置还包括信息处理单元301，其与指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303连接，用于采集指静脉图像和指纹图像，对图像进行处理提取指静脉和指纹特征信息。所述信息处理单元301内还包括通信单元，所述指静脉加指纹混合型身份认证装置通过所述通信单元与智能设备400连接，实现信息交换。
优选的，所述智能设备400为个人计算机，但是本发明不对此作限定，任何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。
优选的，所述通信单元通过USB接口与智能设备400连接，并且所述智能设备400通过所述USB接口为所述指静脉加指纹混合型身份认证装置提供工作电源。
在智能设备400上安装指静脉加指纹混合型身份认证装置的驱动和管理程序，然后运行管理程序采集注册认证用户的指静脉和指纹信息，并开启智能设备400的指静脉和指纹认证功能；重新启动智能设备400后，要求进行指静脉和指纹身份认证，此时使用指静脉加指纹混合型身份认证装置采集认证用户的指静脉和指纹信息，认证软件会自动匹配采集的指静脉和指纹信息与保存注册的指静脉和指纹信息是否一致，如果匹配一致表示认证通过，会自动启动计算机系统程序。
本发明还提供了一种指静脉加指纹混合型身份认证方法，该方法由如上文所述的指静脉加指纹混合型身份认证装置执行，如图5-7所示，所述方法包括注册过程和认证过程。
如图5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向指静脉加指纹混合型身份认证装置发送注册指令；
(2)信息处理单元控制拍摄装置(指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303)拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(3)信息处理单元提取指静脉和指纹特征；
(4)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和指纹特征；
(5)所述智能设备接收并保存注册结果信息。
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存储到了智能设备中，这样，本发明所提出的技术方案在智能设备中进行指静脉加指纹身份认证，使其认证准确率更高、适用范围更广。
如图6所示，根据本发明一个优选实施例的认证过程包括以下步骤：
(6)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(7)信息处理单元控制拍摄装置(指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303)拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(8)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送指静脉和指纹图片信息；
(9)所述智能设备接收指静脉和指纹图片信息；
(10)智能设备对接收到的指静脉和指纹图片信息进行处理，提取指静脉和指纹特征信息，并将提取到的指静脉和指纹特征信息与存储在智能设备的所有注册特征信息进行比对(1：N)；
(11)智能设备输出认证结果。
如图7所示，根据本发明另一个优选实施例的认证过程包括以下步骤：
(12)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(13)信息处理单元控制拍摄装置(指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303)拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(14)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送指静脉和指纹图片信息；
(15)所述智能设备接收指静脉和指纹图片信息；
(16)智能设备对接收到的指静脉和指纹图片信息进行处理，提取指静脉和指纹特征信息，并将提取到的指静脉和指纹特征信息与存储在智能设备的指定注册信息特征信息进行比对(1：1)；
(17)智能设备输出认证结果。
由此可见，图7所示的验证过程与图6类似，只不过在比对步骤中，图7是将提取到的特征信息与指定注册信息进行1:1的对比。
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)

1.一种指静脉加指纹混合型身份认证装置，其特征在于，所述装置包括：
承载台，所述承载台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；
红外滤光片，其设置在所述导向槽的下部，用于滤除杂光影响；
指静脉红外光聚光灯组，其对称分列于所述手指承载台上两侧隔离板内，用于提供拍摄手指静脉图像所需要的光源；
指纹红外光聚光灯组，其位于所述承载台的顶端的下方，用于提供拍摄指纹图像所需要的光源；
所述指静脉图像拍摄装置，其位于红外滤光片202中心位置的正下方，用于拍摄手指静脉图像；
所述指纹图像拍摄装置303，其与指静脉图像拍摄装置302的位置平行，都位于红外滤光片201的中心线上，并且所述指纹图像拍摄装置303比所述指静脉图像拍摄装置302更靠近验证手指101的中上部，其用于采集验证手指101的指纹信息；
信息处理单元，其与所述拍摄装置连接，用于采集指静脉图像和指纹图像并提取指静脉和指纹特征信息；
其中，所述信息处理单元还包括通信单元，所述指静脉加指纹混合型身份认证装置通过所述通信单元与智能设备连接，实现信息交换。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述指静脉红外光聚光灯组的光轴指向为所述验证手指的中上部。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303均处于暗箱盒子203内，所述暗箱盒子203位于红外滤光片202下方。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述指静脉图像拍摄装置302和指纹图像拍摄装置303均为CMOS图像传感器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信单元通过USB接口与智能设备连接。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于，所述智能设备通过所述USB接口为所述指静脉加指纹混合型身份认证装置提供工作电源。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述红外滤光片设置在所述拍摄装置的感光部件与所述摄像窗口之间。
8.一种通过权利要求1-6中任意一项所述的指静脉加指纹混合型身份认证装置进行身份认证的方法，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加指纹混合型身份认证装置发送注册指令；
(2)信息处理单元控制拍摄装置拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(3)信息处理单元提取指静脉和指纹特征；
(4)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和指纹特征；
(5)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：
(6)智能设备通过通信单元发送认证指令；
(7)信息处理单元控制拍摄装置拍摄验证手指的指静脉和指纹图片；
(8)信息处理单元通过通信单元向智能设备发送指静脉和指纹图片信息；
(9)所述智能设备接收指静脉和指纹图片信息；
(10)智能设备对接收到的指静脉和指纹图片信息进行处理，提取指静脉和指纹特征信息，并将提取到的指静脉和指纹特征信息与存储在智能设备的所有注册特征信息进行比对；
(11)智能设备输出认证结果。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(10)可以替换为：智能设备对接收到的指静脉和指纹图片信息进行处理，提取指静脉和指纹特征信息，并将提取到的指静脉和指纹特征信息与存储在智能设备的指定注册特征信息进行比对。
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