CN108491831A - 一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置及方法，装置包括外壳体、多波段光源、宽带滤光片、图像采集装置和主处理模块，外壳体的顶部设置有手指卡槽；多波段光源包括可见光灯和红外灯，多波段光源设置在手指卡槽上方的外壳体上，且灯光朝向手指卡槽；宽带滤光片、图像采集装置和主处理模块均设置在外壳体内，宽带滤光片正对的水平设置在手指卡槽下方，图像采集装置包括镜头和图像传感器，且仅有一组，镜头设置在宽带滤光片后方的光路上，图像传感器设置在镜头后方的光路上，多波段光源和图像传感器分别与主处理模块电连接。本发明解决了现有技术无法利用一个摄像头同时采集指静脉和指背纹为一幅图像进行联合识别的问题，缩小了装置的体积且降低了功耗。

Description

一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置及方法
技术领域
本发明涉及人体生物特征识别技术领域，特别涉及一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置及方法。
背景技术
生物特征识别技术是利用个人特征来鉴别或验证用户身份的，指静脉和指背纹识别技术是一种比较先进的生物特征识别技术。指静脉识别技术是利用手指内的静脉分布图像来进行身份识别，静脉特征是一种难以伪造、长期不变的活体特征，指静脉位于皮下深处而具有更高的稳定性和抗伪造性。
对指背纹和指静脉进行多模态身份认证识别，现有技术需采用两个或两个以上的摄像头分别对指背纹图像和指静脉图像进行采集，再将分别采集的指背纹图像和指静脉图像进行多模态身份认证识别，这种结构无法利用一个摄像头同时采集指静脉和指背纹为一幅图像进行联合识别；而且这种结构设计复杂且功耗和体积较大，无法在小体积和低功耗的场合应用。
发明内容
为解决现有技术中无法利用一个摄像头同时采集指静脉和指背纹为一幅图像进行联合识别的问题，本发明提出一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置，包括外壳体、多波段光源、宽带滤光片、图像采集装置和主处理模块，外壳体的顶部设置有手指卡槽；多波段光源包括可见光灯和红外灯，多波段光源设置在位于手指卡槽上方的外壳体上，且灯光朝向手指卡槽；所述宽带滤光片、图像采集装置和主处理模块均设置在外壳体内，宽带滤光片正对的水平设置在手指卡槽下方，图像采集装置包括镜头和图像传感器，且仅有一组，镜头设置在宽带滤光片后方的光路上，图像传感器设置在镜头后方的光路上，多波段光源和图像传感器分别与主处理模块电连接；
主处理模块启动多波段光源和图像传感器后，图像传感器同时采集可见光照射下产生的指背纹光信号和红外光照射下产生的指背静脉光信号，并将采集到的图像传输给主处理模块，主处理模块对接收到的指背纹和指背静脉图像进行处理、识别。
优选的是，所述指背静脉和指背纹联合采集识别装置还包括反射镜，所述反射镜设置在外壳体内，且反射镜的镜面倾斜朝上的设置在宽带滤光片的下方，所述镜头设置在反射镜反射光束射出的方向上。
优选的是，所述指背静脉和指背纹联合采集识别装置还包括触摸传感器，所述手指卡槽底部对应手指头部和尾部的部分分别设置一个触摸传感器，两个触摸传感器均与主处理模块电连接，两个触摸传感器同时检测到手指并将检测信号发送到主处理模块后，主处理模块即启动多波段光源和图像传感器。
优选的是，所述多波段光源的可见光灯发出的可见光波长为700nm～770nm；红外灯发出的红外光波长为850nm和940nm；所述宽带滤光片为可滤除波长在700nm～1100nm范围外的光线的滤光片。
优选的是，还包括指示灯和语音提示模块，指示灯和语音提示模块分别与主处理模块电连接，指示灯具有三种指示颜色，一种颜色用来指示设备的通电状态，另外两种颜色用来指示指背静脉识别成功和不成功的两种状态；语音提示模块用来提示用户操作，并反馈操作是否成功。
优选的是，所述多波段光源设置有两排，并对称设置在位于手指卡槽上方的外壳体上，且两排多波段光源的灯光朝向手指卡槽。
优选的是，所述手指卡槽的宽度为13～14mm。
优选的是，所述镜头的光轴位于水平方向上，所述反射镜镜面与镜头所在方向的夹角为135度。
一种指背静脉和指背纹联合采集识别方法，包括以下步骤：(1)用可见光灯和红外灯从手心侧同时照射手指；(2)使可见光透过手指产生的指背纹光信号和红外光透过手指产生的指背静脉光信号透过宽带滤光片并到达同一个镜头；(3)图像传感器同时采集指背纹光信号和指背静脉光信号，并将采集到的指背纹和指背静脉图像传输给主处理模块；(4)主处理模块对接收到的指背纹和指背静脉图像进行处理、识别。
优选的是，所述步骤(2)中，指背纹光信号和指背静脉光信号透过宽带滤光片后，由反射镜反射到同一个镜头。
优选的是，所述步骤(1)中，将手指以指背朝向手指卡槽的方式放入指背静脉和指背纹联合采集识别装置的手指卡槽中，手指卡槽底部对应手指头部和尾部的部分分别设置一个触摸传感器，两个触摸传感器均与主处理模块电连接，两个触摸传感器同时检测到手指并将检测信号发送到主处理模块后，主处理模块即启动多波段光源和图像传感器，多波段光源的可见光灯和红外灯从手心侧同时照射手指。
本发明的指背静脉和指背纹联合采集识别装置利用多波段光源同时照射手指，同时产生指背纹光信号和指背静脉光信号，并透过宽带滤光片，然后到达同一个镜头，图像传感器同时采集可见光照射下产生的指背纹光信号和红外光照射下产生的指背静脉光信号，实现了利用一个摄像头同时采集指背静脉和指背纹为一幅图像，并进行联合识别。与现有技术相比，本发明的指背静脉和指背纹联合采集识别装置大大缩小了装置的体积，且降低了功耗。进一步的，通过采用反射结构(反射镜)可使设备厚度更薄，更加适合内嵌于汽车门锁这样对设备厚度要求较薄的应用场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的指背静脉和指背纹联合采集识别装置的结构示意图。
图中：
1、外壳体；2、多波段光源；3、触摸传感器；4、宽带滤光片；5、反射镜；6、图像采集装置；7、主处理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置，包括：外壳体1、多波段光源2、触摸传感器3、宽带滤光片4、反射镜5、图像采集装置6和主处理模块7，外壳体1的顶部设置有手指卡槽；多波段光源2包括可见光灯和红外灯，多波段光源2设置在位于手指卡槽上方的外壳体1上，且灯光朝向手指卡槽；手指卡槽底部对应手指头部和尾部的部分分别设置一个触摸传感器3，两个触摸传感器3均与主处理模块7电连接；宽带滤光片4、反射镜5、图像采集装置6和主处理模块7均设置在外壳体内，宽带滤光片4正对的水平设置在手指卡槽下方，反射镜5的镜面倾斜朝上的设置在宽带滤光片4的下方，图像采集装置6包括镜头和图像传感器，且仅有一组，镜头设置在反射镜5反射光束射出的方向上，图像传感器设置在镜头后方的光路上，多波段光源2和图像传感器分别与主处理模块7电连接；两个触摸传感器3同时检测到手指并将检测信号发送到主处理模块7后，主处理模块7即启动多波段光源2和图像传感器，图像传感器同时采集可见光照射下产生的指背纹光信号和红外光照射下产生的指背静脉光信号，并将采集到的图像传输给主处理模块7，主处理模块对接收到的指背纹和指背静脉图像进行处理、识别。
多波段光源2的可见光灯发出的可见光波长为700nm；红外灯发出的红外光波长为850nm和940nm；宽带滤光片4为可滤除波长在700nm～1100nm范围外的光线的滤光片。波长为700nm～770nm的可见光可部分透过手指，从而对手指背部纹路进行成像；静脉血对850nm和940nm的红外光吸收较好，因此可对手指背内部血管清晰成像；700nm～1100nm波段的宽带滤光片可以滤除波段以外的杂光，避免杂光对成像的干扰，从而实现对指背纹和指背静脉的清晰成像。
指背静脉和指背纹联合采集识别装置还包括指示灯和语音提示模块，指示灯和语音提示模块分别与主处理模块电连接，指示灯具有三种指示颜色，一种颜色用来指示设备的通电状态，另外两种颜色用来指示指背静脉识别成功和不成功的两种状态；语音提示模块用来提示用户操作，并反馈操作是否成功。
多波段光源设置有两排，并对称设置在位于手指卡槽上方的外壳体上，且两排多波段光源的灯光朝向手指卡槽，以使光源更加集中。
手指卡槽的宽度为13～14mm。此宽度范围的手指卡槽适合人类手指宽度，且最大程度上减小了整体体积，可以更好地固定手指位置，防止手指旋转，有效减少了外部强光对采集图像的干扰，提高了采集图像的稳定性。
优选地，所述主处理模块为ARM(Advanced RISC Machines)处理器或DSP(DigitalSignal processing，数字信号处理)芯片或FPGA(Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵列)器件。
所述镜头的光轴位于水平方向上，所述反射镜镜面与镜头所在方向的夹角为135度。此种结构可很好地减小指背静脉和指背纹联合采集识别装置的厚度。
一种指背静脉和指背纹联合采集识别方法，包括以下步骤：(1)将手指以指背朝向手指卡槽的方式放入指背静脉和指背纹联合采集识别装置的手指卡槽中，手指卡槽底部对应手指头部和尾部的部分分别设置一个触摸传感器，两个触摸传感器均与主处理模块电连接，每个触摸传感器检测到手指后输出高电平并传输给主处理模块，主处理模块判断两个触摸传感器同时输出高电平时，启动多波段光源和图像传感器，多波段光源的可见光灯和红外灯从手心侧同时照射手指；(2)使可见光透过手指产生的指背纹光信号和红外光透过手指产生的指背静脉光信号透过宽带滤光片并由反射镜反射到同一个镜头；(3)图像传感器同时采集指背纹光信号和指背静脉光信号，并将采集到的指背纹和指背静脉图像传输给主处理模块；(4)主处理模块对接收到的指背纹和指背静脉图像进行处理、识别。
主处理模块对接收到的图像的各个预定区块的图像灰度平均值进行计算，并将其与预存的灰度阈值进行比较，若不在阈值范围内，主处理模块计算出多波段光源的自适应光照控制信号的占空比，并向多波段光源发出相应占空比的自适应光照控制信号，多波段光源发出自适应调整后的相应亮度的光，图像传感器重新采集图像，并将采集到的新的图像传输给主处理模块，直至主处理模块接收到的图像的各个预定区块的图像灰度平均值在预存的灰度阈值内。通过自适应调节多波段光源的光照强度，可适应不同光照强度的应用环境及个体对红外光通透性的差异，提高识别率。
由上可见，本发明解决了现有技术无法利用一个摄像头同时采集指静脉和指背纹为一幅图像进行联合识别的问题，大大缩小了装置的体积且降低了功耗，通过采用反射结构(反射镜)可使设备厚度更薄，更加适合内嵌于汽车门锁这样对设备厚度要求较薄的应用场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，包括外壳体、多波段光源、宽带滤光片、图像采集装置和主处理模块，外壳体的顶部设置有手指卡槽；多波段光源包括可见光灯和红外灯，多波段光源设置在位于手指卡槽上方的外壳体上，且灯光朝向手指卡槽；所述宽带滤光片、图像采集装置和主处理模块均设置在外壳体内，宽带滤光片正对的水平设置在手指卡槽下方，图像采集装置包括镜头和图像传感器，且仅有一组，镜头设置在宽带滤光片后方的光路上，图像传感器设置在镜头后方的光路上，多波段光源和图像传感器分别与主处理模块电连接；
主处理模块启动多波段光源和图像传感器后，图像传感器同时采集可见光照射下产生的指背纹光信号和红外光照射下产生的指背静脉光信号，并将采集到的图像传输给主处理模块，主处理模块对接收到的指背纹和指背静脉图像进行处理、识别。
2.根据权利要求1所述的指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜设置在外壳体内，且反射镜的镜面倾斜朝上的设置在宽带滤光片的下方，所述镜头设置在反射镜反射光束射出的方向上。
3.根据权利要求1所述的指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，还包括触摸传感器，所述手指卡槽底部对应手指头部和尾部的部分分别设置一个触摸传感器，两个触摸传感器均与主处理模块电连接，两个触摸传感器同时检测到手指并将检测信号发送到主处理模块后，主处理模块即启动多波段光源和图像传感器。
4.根据权利要求1所述的指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，所述多波段光源的可见光灯发出的可见光波长为700nm～770nm；红外灯发出的红外光波长为850nm和940nm；所述宽带滤光片为可滤除波长在700nm～1100nm范围外的光线的滤光片。
5.根据权利要求1所述的指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，还包括指示灯和语音提示模块，指示灯和语音提示模块分别与主处理模块电连接，指示灯具有三种指示颜色，一种颜色用来指示设备的通电状态，另外两种颜色用来指示指背静脉识别成功和不成功的两种状态；语音提示模块用来提示用户操作，并反馈操作是否成功。
6.根据权利要求1所述的指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，所述多波段光源设置有两排，并对称设置在位于手指卡槽上方的外壳体上，且两排多波段光源的灯光朝向手指卡槽。
7.根据权利要求2所述的指背静脉和指背纹联合采集识别装置，其特征在于，所述镜头的光轴位于水平方向上，所述反射镜镜面与镜头所在方向的夹角为135度。
8.一种指背静脉和指背纹联合采集识别方法，其特征在于，包括以下步骤：包括以下步骤：(1)用可见光灯和红外灯从手心侧同时照射手指；(2)使可见光透过手指产生的指背纹光信号和红外光透过手指产生的指背静脉光信号透过宽带滤光片并到达同一个镜头；(3)图像传感器同时采集指背纹光信号和指背静脉光信号，并将采集到的指背纹和指背静脉图像传输给主处理模块；(4)主处理模块对接收到的指背纹和指背静脉图像进行处理、识别。
9.根据权利要求8所述的指背静脉和指背纹联合采集识别方法，其特征在于，所述步骤(2)中，指背纹光信号和指背静脉光信号透过宽带滤光片后，由反射镜反射到同一个镜头。
10.根据权利要求8所述的指背静脉和指背纹联合采集识别方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将手指以指背朝向手指卡槽的方式放入指背静脉和指背纹联合采集识别装置的手指卡槽中，手指卡槽底部对应手指头部和尾部的部分分别设置一个触摸传感器，两个触摸传感器均与主处理模块电连接，两个触摸传感器同时检测到手指并将检测信号发送到主处理模块后，主处理模块即启动多波段光源和图像传感器，多波段光源的可见光灯和红外灯从手心侧同时照射手指。
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CN112784758A (zh) * 2021-01-25 2021-05-11 北京航空航天大学合肥创新研究院(北京航空航天大学合肥研究生院) 一种具有指静脉识别装置的微型设备
CN112861815A (zh) * 2021-03-29 2021-05-28 威海华菱光电股份有限公司 生物特征采集装置和生物特征识别系统

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