CN107169428A - 高质量静脉图像显像系统 - Google Patents

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    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor

Abstract

本发明公开了一种高质量手背静脉图像显像系统，涉及生物特征识别、高精度医学静脉辅助注射等研究领域，它通过改善静脉图像采集质量解决了基于静脉图像信息的身份认证困难、部分疾病患者因手背静脉模糊导致的静脉注射困难等问题。该系统主要由计算机、单片机、上位机软件、近红外光源、LED驱动模块、近红外CCD摄像机、特定波长滤光片、摄像头固定槽、固定环、支撑杆、静脉图像拍摄模板、手掌放置模板、近红外光源放置盒、底座组成。系统根据手背静脉图像参数值与预先根据统计设定的经验阈值的差值和电流强度的对应关系，通过单片机控制LED驱动模块来调整电流大小，从而调节近红外LED的辐射强度，获得符合要求的高质量手背静脉图像。

Description

高质量静脉图像显像系统
技术领域
本发明涉及一种生物特征的图像采集系统，一种高质量静脉图像显像系统。
背景技术
生物识别技术，就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性和行为特征来进行个人身份的鉴定的技术。随着信息技术和网络技术的高速发展，信息安全显示出前所未有的重要性，生物识别具有难伪造、不易丢失、使用方便的特点，具有广阔的发展前景。
静脉纹路同指纹一样是每个人所独有的，但手部静脉重复的概率低于指纹，因此可以通过分析手部的静脉图像特征来进行高精度的身份认证。静脉识别技术是近年来发展起来的一种新型的身份认证方法，它不仅具有活体检测这一独特的优势，在抗伪和抗干扰性方面相比指纹、掌纹、人脸等生物特征也具有明显的优势。在静脉识别过程中，构建一个高质量的静脉图像实验数据库对后续的研究极为重要，但是在静脉图像的采集过程中，因为多重原因(主要包括不同人的手背厚度、皮肤质量、手背表层涂抹物质)等的影响，使所采集到的静脉图像质量低，导致的基于静脉图像信息进行身份认证困难及针对部分疾病患者手背静脉模糊导致静脉注射困难等问题。
本发明通过质量评价体系的参数计算，判断手背静脉图像参数值是否超出预先设定的阈值范围，若被评价的手背静脉图像的参数值超出可接受的阈值范围，则系统会自动根据该手背静脉图像的参数值与预先根据统计设定的经验阈值的差值和电流强度的对应的关系，计算机将上位机软件处理后的信息传送给单片机，进而通过单片机控制LED驱动模块来调整电流大小，从而能够调节近红外LED的辐射强度大小，进而保证最终获得符合要求的高质量手背静脉图像。
发明内容
本发明为高质量静脉图像显像系统，解决了潜在静脉图像成像原理导致的近红外补光系统下造成的静脉图像采集质量低而导致的基于静脉图像信息进行身份认证困难及针对部分疾病患者手背静脉模糊导致静脉注射困难等问题。
实现本发明目的的技术方案如下：
高质量静脉图像显像系统，包括：计算机(1)、单片机、上位机软件和取样装置；取样装置的输出端与计算机的输入端连接，在计算机内安装有上位机软件；
所述的取样装置包括：(2)摄像机头固定槽、(3)固定环、(4)支撑杆、(5)静脉图像拍摄模板、(6)手掌放置模板、(7)限定手放置位置的定位铜柱、(8)近红外光源、(9)单片机固定柱、(10)底盘，在支撑杆(4)上套上静脉图像拍摄模板(5)和手掌放置模板(6)，将支撑杆(4)固定在取样装置的底盘(10)上，在支撑杆(4)的上端通过固定环(3)固定摄像头固定槽(2)，将CCD摄像机卡在摄像头固定槽(2)中，固定环(3)可以调节摄像机的高度，近红外光源(8)固定在与CCD摄像机同轴心线下方的底盘上，单片机固定在单片机固定柱(9)上。
所述的近红外CCD摄像机配置850nm带通滤光片，并安装在近红外CCD摄像机的镜头前，摄取手部静脉图像的近红外CCD摄像机的敏感光谱为0.8μm～1.5μm。
近红外光源采用近红外LED环形阵列作为光源，所述的近红外光源波长为850nm，对脂肪有较好的穿透性，可以拍摄到具有明显对比度的静脉血管图像。
系统使用时通过USB连接上位机软件，通过上位机软件计算质量评价参数，若质量参数在设定的阈值范围内，则保留图像用于后续分析，当采样结束后，通过质量评价体系的参数计算，若被评价的手背静脉图像的参数值超出可接受的阈值范围，则系统会自动根据该手背静脉图像的参数值与预先根据统计设定的经验阈值的差值和电流强度的对应的关系，计算机将上位机软件处理后的信息传送给单片机，进而通过单片机KL25控制LED驱动模块来调整电流大小，从而能够调节近红外LED的辐射强度大小，进而保证最终获得符合要求的高质量手背静脉图像。
附图说明
图1为本发明系统外部整体结构图。
图2为手掌放置模板结构图。
图3为本发明的系统工作流程图。
具体实施方式
高质量静脉图像显像系统，包括：计算机(1)、单片机、上位机软件和取样装置；取样装置的输出端与计算机的输入端连接，在计算机内安装有上位机软件。
所述的取样装置包括：(2)摄像机头固定槽、(3)固定环、(4)支撑杆、(5)静脉图像拍摄模板、(6)手掌放置模板、(7)限定手放置位置的定位铜柱、(8)近红外光源、(9)单片机固定柱、(10)底盘，在支撑杆(4)上套上静脉图像拍摄模板(5)和手掌放置模板(6)，将支撑杆(4)固定在取样装置的底盘(10)上，在支撑杆(4)的上端通过固定环(3)固定摄像头固定槽(2)，将CCD摄像机卡在摄像头固定槽(2)中，固定环(3)可以调节摄像机的高度，近红外光源(8)固定在与CCD摄像机同轴心线下方的底盘上，单片机固定在单片机固定柱(9)上。
所述的近红外CCD摄像机配置850nm带通滤光片，并安装在近红外CCD摄像机的镜头前，摄取手部静脉图像的近红外CCD摄像机的敏感光谱为0.8μm～1.5μm。
近红外光源采用近红外LED环形阵列作为光源，所述的近红外光源波长为850nm，对脂肪有较好的穿透性，可以拍摄到具有明显对比度的静脉血管图像。
在图像采集过程中，被采集者将左手放于限定手放置位置的定位铜柱平台上，手掌自然张开。当手掌放稳时将CCD摄像头USB数据线和供电USB数据线插于电脑上(1)(采用USB接口扩展设备进行转接)，按下单片机开关按钮，近红外光源(8)就会开启，带有近红外高通滤光片的近红外CCD摄像头实时获取手背静脉图像，通过USB连接上位机软件将图像传输到计算机(1)上，通过上位机软件计算质量评价参数，若质量参数在设定的阈值范围内，则保留图像用于后续分析，当采样结束后，通过质量评价体系的参数计算，若被评价的手背静脉图像的参数值超出可接受的阈值范围，则系统会自动根据该手背静脉图像的参数值与预先根据统计设定的经验阈值的差值和电流强度的对应的关系，计算机将上位机软件处理后的信息传送给单片机，进而通过单片机控制LED驱动模块来调整电流大小，从而能够调节近红外LED(8)的辐射强度大小，进而保证最终获得符合要求的高质量手背静脉图像。

Claims (4)

1.高质量静脉图像显像系统，由计算机、单片机、上位机软件、近红外光源、LED驱动模块、近红外CCD摄像机、特定波长滤光片、摄像头固定槽、固定环、支撑杆、静脉图像拍摄模板、手掌放置模板、近红外光源放置盒、底座组成；计算机的作用是将上位机软件处理后的信息传送给单片机以及实时显示通过CCD摄像机采集的手背静脉图像。近红外CCD摄像机安装在支撑杆上端的摄像头固定架上，近红外光源安装在底座上面的近红外光源放置盒中，手掌放置模板安装有限定手放置位置的定位铜柱，所述滤光片安装在近红外CCD摄像机的镜头前，摄取手部静脉图像的近红外CCD摄像机的敏感光谱为0.8μm～1.5μm。近红外光源采用近红外LED环形阵列作为近红外光源。系统使用时通过USB连接上位机软件，通过上位机软件计算质量评价参数，若质量参数在设定的阈值范围内，则保留图像用于后续分析，当采样结束后，通过质量评价体系的参数计算，若被评价的手背静脉图像的参数值超出可接受的阈值范围，则系统会自动根据该手背静脉图像的参数值与预先根据统计设定的经验阈值的差值和电流强度的对应的关系，计算机将上位机软件处理后的信息传送给单片机，进而通过单片机控制LED驱动模块来调整电流大小，从而能够调节近红外LED的辐射强度大小，进而保证最终获得符合要求的高质量手背静脉图像。
2.根据权利要求1所述的一种手背静脉图像采集系统，其特征在于系统中所述的手掌放置模板，模板上安装有限定手放置位置的定位铜柱，防止在图像采集过程中，手掌发生移动造成手背静脉图像采集质量下降。
3.根据权利要求1所述的一种手背静脉图像采集系统，其特征在于图像采集之后，通过质量评价体系的参数计算，判断采集的手背静脉图像是否符合要求，提高了采集静脉图像的质量。
4.根据权利要求1所述的一种静脉图像采集系统，其特征在于通过反馈控制，保持近红外光强度近似恒定，提高了手背静脉图像的质量。
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