CN110533010A - 自适应光源手指静脉图像采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自适应光源手指静脉图像采集系统：用于采集静脉的手指有3段指节，因此设计了3段独立可控半环状的近红外光源分别用于照明手指的前、中、后3段，每组光源均由850nm和910nm的混合近红外半环状LED阵列组成，每个相机上侧和每组LED阵列下方各放置了1个红外接收器接收相应手指位置处的透射光强，该光强信息将被控制电路读取，用于调节相应手指位置处光源的强度，每组光源下面放至三个相机，采用三目成像原理采集图像。
Description
技术领域
本发明属于图像采集领域，涉及手指静脉图像采集。具体讲，涉及一种自适应光源手指静脉图像采集系统。
背景技术
生物特征识别技术与传统的身份鉴别方式相比有较高的安全性和便利性受到用户的青睐。相比于指纹识别、人脸识别、虹膜识别等其他生物特征识别技术，人手指静脉生物特征识别具有其独特的优势，比如活体性、非接触性和内部特征，因此，手指静脉认证具有很高的研究价值和市场应用前景，然而如何采集高质量的手指静脉图像是研究的热点。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种自适应光源手指静脉采集系统，一种自适应光源手指静脉采集系统包括以下步骤：
步骤1、三段独立可控的半环状近红外光源分别用于照明手指的前、中、后3段，其中每组光源由850nm和910nm的混合近红外环状LED阵列组成；
步骤2、每组半环状LED阵列下方各放置了波长为850nm与910nm的2个红外接收器接收相应手指位置处的透射光强，该光强信息将被控制电路读取；
步骤3、控制电路2控制每段半环状的近红外光源850nm和910nm的权重比；接着控制电路1在此基础上调节手指前、中、后段的透射光强度；
步骤4、光源调节完成，位于每个半环状的混合近红外LED阵列光源的左侧、底部、右侧的三个相机从三个不同角度拍摄手指静脉图像，然后将三个相机拍摄的三张照片相应的不同区域不同权重进行叠加，便可获得很好的静脉图像；
附图说明
图1为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统结构图；
图2为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统光源布局图；
图3为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统控制电路1流程图；
图4为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统控制电路2流程图；
图5为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统控制电路模块图；
图6为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统模型图；
图7为本发明实施例提供的手指静脉图像采集系统图像效果图；
具体实施方式
为了更好的对本发明进行阐述，下面将结合附图作详细说明：下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的自适应光源手指静脉图像采集系统，参见附图1，包括以下步骤：
步骤1、三段独立可控半环状近红外光源分别用于照明手指的前、中、后3段，其中每组光源由850nm和910nm的混合近红外半环状LED阵列组成；
本发明将红外光源设计成半环状能更加充分的采集手指静脉信息，具体的，用于采集静脉的手指有3段指节，因此设计了3段独立可控的环于手指的半环状的近红外光源，每组半环状光源均由850nm和910nm的混合近红外半环状LED阵列组成，分别用于照明手指的前、中、后3段。
步骤2、每组半环状的LED阵列下方各放置了波长为850nm与910nm的2个红外接收器接收相应手指位置处的透射光强，该光强信息将被控制电路读取；
所述的红外光强接收器主要是将接收到的脉冲红外光信号转换为电信号，再通过运算放大电路进行多级放大，将此信号送给C8051F021单片机，其是控制电路的核心部分，对接收到的数据进行处理，根据反馈光强调节算法对各个光源组的亮度进行调节。
步骤3、控制电路2控制每段半环状的近红外光源850nm和910nm的权重比；接着控制电路1在此基础上调节手指前、中、后段的透射光强度；
所述的控制电路2控制每段半环状的近红外光源850nm和910nm的权重比是根据光强接收系统的反馈进行调节，具体方法为：以手指的前指节上半环状光源为例，先检测波长为850nm时前手指节的左侧和底部、右侧和底部光强差a1、a2，并求其平均值A,检测波长为910nm时前手指节的左侧和底部、右侧和底部光强差b1、b2，并求其平均值B,如果该强度超过预先设定的最大值或小于预先设定的最小值时，光强控制电路会相应地减小或增大输出波长电流，进而改变对应波长光源的亮度，若A、B差值在接受范围内，则光组调节完成，重复此步骤，调节另外两段指节的半环状光源，进一步的三段半环状近红外光源各自调节完成。
进一步的控制电路2负责对三段独立的光源分别进行调节，使其每一段满足其预先设定的最大值或者最小值，但由于三段独立调节会存在差异，所述控制电路1在此基础上调节手指前、中、后段的透射光强度的具体方法为：计算前部中部的环状近红外光强阵列差A和中部后部的光强差B，若其在接受的范围内则负责照明光组调节完成；如果该强度超过预先设定的最大值或小于预先设定的最小值时，光强控制电路会相应地减小或增大输出电流，进而改变手指前、中、后段处光源的亮度，使其在接受的范围内则负责照明光组调节完成。
步骤4、位于每个半环状的混合近红外LED阵列光源的左侧、底部、右侧的三个相机从三个不同角度拍摄手指静脉图像，然后将三个相机拍摄的三张照片相应的不同区域不同权重进行叠加，便可获得很好的静脉图像；
所述步骤4的具体方法为：每组光源下面不同方向放至三个相机，采用三目成像原理采集图像，相机1拍摄的照片手指静脉左侧信息量较大，拍摄的右侧和底部的信息较小，相机3拍摄的照片手指静脉右侧信息量较大，但左侧和底部信息较小，相机2拍摄的照片手指静脉底侧信息量较大，但两侧的信息比较小，进一步的，将相机1，2，3拍摄三张照片相应不同区域不同权重进行叠加，即可获得所构成的均匀充分的手指静脉信息。
经验证本设计系统能够很好的获得静脉图像，本发明的有益效果在于方法新颖,可以让成像系统的光源能自动处理不同光强需求下的照明要求,可得到亮度均匀的图像,提高手指静脉成像的质量,有利于后续的图像特征提取和识别工作。
Claims (4)
1.一种自适应光源手指静脉图像采集系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、三段独立可控的半环状的近红外光源分别用于照明手指的前、中、后3段，其中每组光源由850nm和910nm的混合近红外环状LED阵列组成；
步骤2、每组半环状的LED阵列下方各放置了波长为850nm与910nm的2个红外接收器接收相应手指位置处的透射光强，该光强信息将被控制电路读取；
步骤3、控制电路2控制每段半环状的近红外光源850nm和910nm的权重比；接着控制电路1在此基础上调节手指前、中、后段的透射光强度；
步骤4、光源调节完成，位于每个半环状的混合近红外LED阵列光源的左侧、底部、右侧的三个相机从三个不同角度拍摄手指静脉图像，然后将三个相机拍摄的三张照片相应的不同区域不同权重进行叠加，便可获得很好的静脉图像。
2.根据权利要求1所述的一种自适应光源手指静脉图像采集系统，其特征在于：所述步骤1用于采集静脉的手指有3段指节，故用3段独立可控的环于手指状的近红外光源分别用于照明手指的前、中、后3段，每组光源均由850nm和910nm的混合近红外半环状LED阵列组成。
3.根据权利要求1所述的一种自适应光源手指静脉图像采集系统，其特征在于：所述步骤2、3在于每组LED阵列下方各放置了波长为850nm与910nm的2个红外接收器接收相应手指位置处的透射光强，主要是为了该光强信息将被控制电路读取，控制电路2控制每个独立的环状阵列光源的850nm和910nm透射光强度的权重比，如果该强度超过预先设定的最大值或小于预先设定的最小值时，光强控制电路会相应地减小或增大输出波长电流，进而改变对应波长光源的亮度，若A、B差值在接受范围内，则光组调解完成，接着控制电路1在此基础上调节手指前、中、后段的透射光强度。
4.根据权利要求1所述的一种自适应光源手指静脉图像采集系统，其特征在于：所述步骤4在每组光源下面放至三个相机，相机分布于每段光源的左侧、底侧、右侧位置，采用三目成像原理采集图像，相机1拍摄的照片手指静脉左侧信息量较大，相机3拍摄的照片手指静脉右侧信息量较大，相机2拍摄的照片手指静脉底侧信息量较大，然后将相机1，2，3拍摄三张照片相应不同区域不同权重进行叠加。
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