CN113378604A - 一种指静脉识别装置及生物识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指静脉识别装置及生物识别系统，指静脉识别装置包括：指端承载台、摄像模组、控制器和LED面光源；摄像模组设置于指端承载台远离指端的一侧；LED面光源的出光侧靠近指端；控制器与摄像模组电连接，对指静脉图像进行处理；LED面光源沿非出光侧至出光侧依次设置有反射膜、导光板和扩散膜；LED面光源还包括靠近导光板边缘设置的红外LED灯珠条；红外LED灯珠条设置有阵列排布的红外LED灯珠，相邻两个红外LED灯珠中心之间的间隔

α1和α1为相邻两个红外LED灯珠的出光角度；X1和X2为相邻两个红外LED灯珠顶端到导光板的垂直距离。本发明提供的技术方案，可解决现有指静脉识别装置的补光灯亮度不均匀，指静脉识别准确率较低的问题。

Description

一种指静脉识别装置及生物识别系统

技术领域

本发明涉及生物识别技术领域，尤其涉及一种指静脉识别装置及生物识别系统。

背景技术

近年来，随着对个人信息安全要求的日益提高，基于个体生物信息的识别技术得到越来越广泛的应用。目前，生物体识别技术主要是基于指纹、人脸、语音、虹膜、指静脉图像等信息。指静脉识别则是基于指静脉图像信息进行个人身份识别，指静脉识别技术具有活体检测的特性，且由于是人体内部信息，它在抗干扰性、防伪性和安全性方面优于人脸、指纹等特征识别。

指静脉图像采集时通常采用红外LED照射至手指进行补光，可通过调整LED灯珠颗数、LED灯珠阵列排布以及LED灯珠照射方向的方式对补光方案进行改善、优化。但利用LED灯珠阵列排布，多颗LED灯珠的光斑存在拼接现象，照度分布不均匀，导致手指不同位置处接收的光照强度不同，进而影响到指静脉图像质量以及指静脉识别准确率。

发明内容

本发明实施例提供了一种指静脉识别装置及生物识别系统，以解决现有指静脉识别装置的补光灯亮度不均匀，导致指静脉识别准确率较低的问题。

本发明实施例提供了一种指静脉识别装置，包括：指端承载台、摄像模组、控制器和LED面光源；所述指端承载台用于承载指端；所述摄像模组设置于所述指端承载台远离所述指端的一侧，用于获取指静脉图像；所述LED面光源的出光侧靠近所述指端承载台，用于补光；所述控制器与所述摄像模组电连接，用于对所述指静脉图像进行处理；

所述LED面光源沿非出光侧至出光侧依次设置有反射膜、导光板和扩散膜；所述LED面光源还包括靠近所述导光板至少一条边缘设置的红外LED灯珠条；所述红外LED灯珠条设置有阵列排布的红外LED灯珠，相邻两个红外LED灯珠中心之间的间隔

其中，α1为所述相邻两个红外LED灯珠中一红外LED灯珠的出光角度，X1为该红外LED灯珠顶端到所述导光板的垂直距离；α2为所述相邻两个红外LED灯珠中另一红外LED灯珠的出光角度，X2为该另一红外LED灯珠顶端到所述导光板的垂直距离。

另外，本发明还提供了一种生物识别系统，该系统包括以上指静脉识别装置，从而有利于提高生物识别的准确性和可靠性。

本发明中，指静脉识别装置包括用于承载指端的指端承载台，设置于指端承载台并远离指端的一侧的摄像模组，以及与摄像模组电连接的控制器。指静脉识别装置还包括靠近指端设置的至少一个LED面光源，且出光侧靠近指端设置，用于为指端补光，使得摄像模组获取更准确的指静脉图像。并且LED面光源为侧入式面光源，LED面光源沿非出光侧至出光侧依次设置有反射膜、导光板和扩散膜，红外LED灯珠条设置于导光板的侧面边缘，使得红外LED灯珠发出的光线能够被导光板有效均光，形成出光均匀的面光源，从而达到均匀补光的目的，提高获取的指静脉图像的精确性。并且，红外LED灯珠条上相邻的两个红外LED灯珠中心之间的间隔不大于设定阈值，从而有效保证相邻两个红外LED灯珠产生的光斑之间不存在暗区，满足光斑均匀性要求，增强LED面光源出光的均匀性，提高指静脉识别的准确率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种指静脉识别装置的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的LED面光源的一种侧视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的LED面光源的一种俯视结构示意图；

图4是图3中区域A的局部放大示意图；

图5是本发明实施例提供的LED面光源的一种对比例的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的LED面光源的照度分布示意图；

图7是本发明实施例提供的对比例的照度分布示意图；

图8是本发明实施例提供的LED面光源与对比例的光强分布曲线示意图；

图9是本发明实施例提供的LED面光源的一种剖视结构示意图；

图10是图9中LED面光源的一种俯视结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种挡光件的轴测结构示意图；

图12是图11中挡光件的一种侧视结构示意图；

图13是本发明实施例提供的一种指静脉识别装置的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

指静脉识别是通过利用不同人手指内部静脉血管分布的不同，来进行个人身份识别。其工作原理是：静脉血管中的氧化血红蛋白、脱氧血红蛋白对近红外光具有较强的吸收作用，当利用近红外光照射手指进行成像时，静脉血管的亮度将低于手指其他组织，因此能够获得指静脉图像并用于生物识别。指静脉识别技术具有活体检测的特性，且由于指静脉信息是人体内部信息，其在抗干扰性、防伪性和安全性方面优于人脸、指纹等特征识别。另外，仅通过近红外光照射手指就能够对个人身份进行识别认证，个人的心理抗拒感较小，用户体验较佳。所以本实施例通过面光源对手指等指端进行补光，从而提升指静脉图像质量，提高指静脉识别过程的效率和准确度。

本发明实施例提供了一种指静脉识别装置，包括：指端承载台、摄像模组、控制器和LED面光源；指端承载台用于承载指端；摄像模组设置于指端承载台远离指端的一侧，用于获取指静脉图像；LED面光源的出光侧靠近指端承载台，用于补光；控制器与摄像模组电连接，用于对指静脉图像进行处理；

LED面光源沿非出光侧至出光侧依次设置有反射膜、导光板和扩散膜；LED面光源还包括靠近导光板至少一条边缘设置的红外LED灯珠条；红外LED灯珠条设置有阵列排布的红外LED灯珠，相邻两个红外LED灯珠中心之间的间隔

其中，α1为相邻两个红外LED灯珠中一红外LED灯珠的出光角度，X1为该红外LED灯珠顶端到导光板的垂直距离；α2为相邻两个红外LED灯珠中另一红外LED灯珠的出光角度，X2为该另一红外LED灯珠顶端到导光板的垂直距离。

本发明实施例中，指静脉识别装置包括用于承载指端的指端承载台，设置于指端承载台并远离指端的一侧的摄像模组，以及与摄像模组电连接的控制器。指静脉识别装置还包括靠近指端设置的至少一个LED面光源，且出光侧靠近指端设置，用于为指端补光，使得摄像模组获取更准确的指静脉图像。并且LED面光源为侧入式面光源，LED面光源沿非出光侧至出光侧依次设置有反射膜、导光板和扩散膜，红外LED灯珠条设置于导光板的侧面边缘，使得红外LED灯珠发出的光线能够被导光板有效均光，形成出光均匀的面光源，从而达到均匀补光的目的，提高获取的指静脉图像的精确性。并且，红外LED灯珠条上相邻的两个红外LED灯珠中心之间的间隔不大于设定阈值，从而有效保证相邻两个红外LED灯珠产生的光斑之间不存在暗区，满足光斑均匀性要求，增强LED面光源出光的均匀性，提高指静脉识别的准确率。

以上是本发明的核心思想，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图1是本发明实施例提供的一种指静脉识别装置的剖面结构示意图，如图1所示，指静脉识别装置包括用于对指端进行补光的LED面光源1，从而使得指静脉识别装置最终获取的指静脉图像的质量更佳，提高指静脉识别的准确性。指静脉识别装置还包括指端承载台5、摄像模组8和控制器9，用于进行指静脉识别的指端4可放置于指端承载台5之上，摄像模组8则设置于指端承载台5远离指端4的一侧，用于对指端4的静脉进行拍照，以获取指静脉图像，LED面光源为红外发光源，在LED面光源1的红外补光下，摄像模组8拍出的指静脉图像中指静脉区域的亮度小于其他区域，控制器9能够对指静脉图像进行灰度和/或亮度分析，从而获取指端4的指静脉分布情况，从而对用户进行身份识别。值得注意的是，指端4可以为人或动物的手指、脚趾等指端，本实施例对指端的具体类型不进行限定。

本实施例中，LED面光源1能够对指端4进行均匀补光，提高指静脉图像的拍摄质量。有效避免了多颗红外LED灯珠同时作为补光源的情况下，补光光斑照度不均匀，使得指端4不同位置的光强不同的问题。本实施例中的LED面光源1为侧入式面光源，如图2和图3所示，图2是本发明实施例提供的LED面光源的一种侧视结构示意图，图3是本发明实施例提供的LED面光源的一种俯视结构示意图，LED面光源1以红外LED灯珠条14作为发光源，在节省红外LED灯珠设置个数的同时，通过导光板12实现均光。具体的，如图2所示，LED面光源1由非出光侧指向出光侧的方向X上依次设置有反射膜11、导光板12和扩散膜13，红外LED灯珠条14设置于导光板12的至少一条边缘，如图3所示，红外LED灯珠条14仅靠近导光板12的一条边缘设置。导光板12具有均光作用，使得LED面光源1发出的光线能够沿出光侧均匀出射。反射膜11能够将导光板12出射至非出光侧的光线反射至出光侧，扩散膜13能够起到进一步均光的作用，实现出射光线照度均匀。反射膜11与扩散膜13可以采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料，导光板12可采用聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料。

沿红外LED灯珠条14的长度方向上，依次排布有多个红外LED灯珠141，如图4所示，图4是图3中区域A的局部放大示意图。相邻两个红外LED灯珠中心之间的间隔

其中，α1为相邻两个红外LED灯珠中一红外LED灯珠LED1的出光角度，X1为该红外LED灯珠LED1顶端到导光板的垂直距离；α2为相邻两个红外LED灯珠中另一红外LED灯珠LED2的出光角度，X2为该另一红外LED灯珠LED2顶端到导光板的垂直距离。由图4可知，为了使得相邻两个红外LED灯珠141的光斑部分重合或者相互拼接，避免光斑中间出现暗区，则控制间隔

图4中示出了

的情况，此时相邻两个红外LED灯珠141中心之间的间隔最大，有利于降低红外LED灯珠141的设置个数，节约了整机成本。在该基础上，若间隔

则导光板12的出光面将会产生暗区，不能满足光斑均匀性的要求。本实施例中，导光板12的出光面出光均匀，能够实现在指静脉图像采集过程中对指端的均匀补光，提高指静脉识别的准确率。

图5是本发明实施例提供的LED面光源的一种对比例的结构示意图，如图5所示，将常规的补光源作为本实施例中LED面光源的对比例。图5中以多颗阵列排布的红外LED灯珠141作为补光源，将本实施例方案的LED面光源与对比例中补光源的补光效果进行对比，如图6和图7所示，图6是本发明实施例提供的LED面光源的照度分布示意图，图7是本发明实施例提供的对比例的照度分布示意图。参考图6，本实施例提供的LED面光源的照度均匀，实现了均匀补光，参考图7，对比例中三颗红外LED灯珠141形成的补光源，靠近红外LED灯珠141中心位置处的照度较高，而其他位置照度较低，均匀性较差，补光效果较差，使得指静脉识别容易存在识别误差。具体的，本实施例将照度进行数字化测量，可得到如图8所示的光强示意图，图8是本发明实施例提供的LED面光源与对比例的光强分布曲线示意图，记录了光源不同角度的光强分布情况，曲线L1是本实施例中LED面光源的光强分布曲线，曲线L2是图5所示对比例的光强分布曲线，对比例的补光源不同出光角度的光强变化较大，即各红外LED灯珠的光斑强度存在明显的强弱变化，本实施例提供的LED面光源的出光角度在特定范围内时，其光斑强度均匀性较强，能够实现在指静脉采集过程中对手指的均匀补光。示例性的，图8所示，本实施例中LED面光源的出光角度在90°范围内时，其光斑强度均匀性可达到75％，而当出光角度大于90°时，不同出射角度的均匀度相差较大，无法达到补光需求。

可选的，继参考图3和图4，导光板12表面可设置有多个导光颗粒121；至少两个导光颗粒121的尺寸不同。导光板12出光面上的导光颗粒121能够反射原理将沿导光板12出射的光线向各方向反射，进一步增强光线的均匀性，并且本实施例中，导光颗粒121的尺寸可设置多种，以增强均光效果。

可选的，继续参考图3，在沿靠近红外LED灯珠条14的一侧至远离红外LED灯珠条14的一侧，导光板12表面的导光颗粒121的密度逐渐增大。导光板12表面不同位置处的导光颗粒121的设置密度可以不同。如图3所示，在远离红外LED灯珠条14的区域，导光颗粒121的设置密度较高，在靠近红外LED灯珠条14的区域，导光颗粒121的设置密度较低，因为越远离红外LED灯珠条14的区域，越需要更佳的均光作用，以实现整个导光板12的均匀。可选的，由导光板12靠近红外LED灯珠条14的一侧，指向远离红外LED灯珠条14的一侧，导光颗粒121的设置密度逐渐增大。

图9是本发明实施例提供的LED面光源的一种剖视结构示意图，图10是图9中LED面光源的一种俯视结构示意图，可选的，LED面光源还可以包括挡光件15；挡光件15设置于LED面光源的出光侧，具有至少一组相互平行的侧边。并与LED面光源所在平面垂直设置；挡光件15贴附于导光板12的边缘并沿导光板14的外围设置。如图9和图10所示，本实施例中，挡光件15围绕导光板12的边缘设置，并沿LED面光源的出光侧延伸，使得挡光件15能够对LED面光源发出的光线的出光角度进行控制，如图9所示，挡光件15与LED面光源所在平面垂直设置，则调整挡光件15在出光侧的高度能够改变整个LED面光源的出光角度。

图11是本发明实施例提供的一种挡光件的轴测结构示意图，图12是图11中挡光件的一种侧视结构示意图，参考图9至图12，可选的，可设置挡光件15在垂直于LED面光源的方向上的有效高度为H，

其中，有效高度H为挡光件15远离扩散膜13的边缘至扩散膜13表面之间的垂直距离；L为挡光件15中相互平行的两个侧边之间的最短距离；β为LED面光源发出的光经过挡光件15后的出光角度。

若未设置挡光件15，则对于LED面光源而言，扩散膜13所在平面即为LED面光源的出光面，本实施例通过挡光件15对LED面光源的出光面进行调整，本实施例将在由非出光侧指向出光侧的方向X上，挡光件15超出扩散膜13的高度作为挡光件15在垂直于LED面光源的方向上的有效高度为H，L为挡光件15中相互平行的两个侧边之间的最短距离，挡光件15相互平行的两个侧边之间的距离的大小决定了LED面光源的出光角度。如图11所示，本实施例中，LED面光源为矩形，则挡光件15在平行于LED面光源所在平面上形成图形为矩形，该矩形的高度决定了LED面光源出光角度，该矩形存在平行相对设置的两个侧边，相对两个侧边之间的最短距离L决定了LED面光源出光角度，β为LED面光源经过挡光件15后的出光角度，即设置有挡光件15的LED面光源的出光角度为β，或者挡光件15可将LED面光源的出光角度调节至β，本实施例可设置挡光件15在垂直于LED面光源的方向上的有效高度为H，

则可根据用户需要的出光角度对挡光件15的有效高度H进行设置。本实施例中挡光件15的有效高度H的设置能够实现对LED面光源的出光角度的调节，从而调节照射至指端上的补光区域的大小，从而起到更佳的补光效果。

由图8可知，本实施例提供的LED面光源的出光角度可在90°范围内，也即，β的取值范围可小于或等于90°。其光斑强度均匀性可达到75％，能够实现在指静脉采集过程中对手指的均匀补光，则本实施例可通过对挡光件15的有效高度H进行调节，使得β的取值范围小于或等于90°，使得最终补光区域的光线均匀性较强。

图13是本发明实施例提供的一种指静脉识别装置的俯视结构示意图，可选的，参考图1和图13，指静脉识别装置可以包括多个LED面光源1；指端承载台5包括导向槽6；LED面光源1设置于导向槽6的相对两侧。本实施例中，指静脉识别装置设置有导向槽6，使得指端4能够深入至导向槽6，便于确定指静脉采集的位置。本实施例可包括多个LED面光源1，例如，可包括两个LED面光源1，在导向槽6的两个相对的侧面上分别设置一个LED面光源1，则从指端4的左右两个侧面对指端4进行补光，增强补光效果，提高指静脉图像的图像质量，提高指静脉识别的准确性。此外，本实施例中LED面光源1还可以设置3个、4个等多个，可在指端4的左右两侧、上侧、下侧中的任意一侧或多侧设置LED面光源1，以进一步提高补光强度，提高指静脉图像的采集精度。

可选的，指静脉识别装置还可以包括：外壳21，用于支撑指端承载台5；LED面光源1与外壳21活动连接；使得LED面光源1的出光侧的方向可调。本实施例中，指静脉识别装置的外壳21用于支撑指端承载台5，并可以容纳摄像模组8等其他部件，对整个指静脉识别装置进行封装和保护，LED面光源1与外壳21活动连接，也即，本示例中，LED面光源1的出光面的方向可以进行调节，从而实现对LED面光源1的出光侧的方向进行精确调整，使得LED面光源1具有较佳的补光角度，提高指静脉识别精度。

可选的，继续参考图1和图13，指静脉识别装置还可以包括：与LED面光源1一一对应的第一红外滤光片3；第一红外滤光片3与LED面光源1对应设置，第一红外滤光片3设置于LED面光源1的出光侧。第一红外滤光片3仅允许红外光通过，能够避免其他杂质光透过第一红外滤光片3，提高指端接收到的红外光线的纯度，提高补光效果，提高指静脉识别精度。

可选的，继续参考图1和图13，指静脉识别装置还可以包括：第二红外滤光片7；第二红外滤光片7设置于指端承载台5和摄像模组8之间。第二红外滤光片7能够阻挡空间环境中可见光以及杂散光进入镜头影响指静脉图像的质量，提高指静脉识别精度。

本实施例提供的指静脉识别装置通过多个出光均匀的LED面光源作为补光源，使得摄像模组能够获取精确的指静脉图像，提高指静脉识别的准确率。并且在的LED面光源相对于指端的角度可调节，便于将LED面光源调节至合适补光角度，以进一步提高指静脉识别准确率。此外，LED面光源和指端之间间隔第一红外滤光片设置，以提高补光光线的纯度，摄像模组和指端之间设置第二红外滤光片，以提高进入镜头的光线的纯度，更进一步提高指静脉识别精确度。本实施提供的指静脉识别装置，相对于背景技术中的指静脉识别装置，指静脉识别精度高，降低了复检率，有效提高指静脉识别的效率和识别准确率。

基于同一构思，本发明实施例还提供了一种生物识别系统，该生物识别系统包括本发明任意实施例提供的指静脉识别装置，具有本发明任意实施例中指静脉识别装置的技术特征和技术效果。本发明实施例中的生物识别系统可用于银行账户、门禁管控、身份登记和识别等应用方面，便于进行唯一身份的精确识别，提高人身和财产的安全。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种指静脉识别装置，其特征在于，包括：指端承载台、摄像模组、控制器和LED面光源；所述指端承载台用于承载指端；所述摄像模组设置于所述指端承载台远离所述指端的一侧，用于获取指静脉图像；所述LED面光源的出光侧靠近所述指端承载台，用于补光；所述控制器与所述摄像模组电连接，用于对所述指静脉图像进行处理；

所述LED面光源沿非出光侧至出光侧依次设置有反射膜、导光板和扩散膜；所述LED面光源还包括靠近所述导光板至少一条边缘设置的红外LED灯珠条；所述红外LED灯珠条设置有阵列排布的红外LED灯珠，相邻两个红外LED灯珠中心之间的间隔

其中，α1为所述相邻两个红外LED灯珠中一红外LED灯珠的出光角度，X1为该红外LED灯珠顶端到所述导光板的垂直距离；α2为所述相邻两个红外LED灯珠中另一红外LED灯珠的出光角度，X2为该另一红外LED灯珠顶端到所述导光板的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的指静脉识别装置，其特征在于，

所述导光板表面设置有导光颗粒；至少两个所述导光颗粒的尺寸不同。

3.根据权利要求2所述的指静脉识别装置，其特征在于，

在沿靠近所述红外LED灯珠条的一侧至远离所述红外LED灯珠条的一侧，所述导光板表面的导光颗粒的密度逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的指静脉识别装置，其特征在于，所述LED面光源还包括挡光件；所述挡光件设置于所述LED面光源的出光侧，并与所述LED面光源所在平面垂直设置；

所述挡光件贴附于所述导光板的边缘并沿所述导光板的外周设置，所述挡光件包括至少一组相互平行的侧边。

5.根据权利要求4所述的指静脉识别装置，其特征在于，

所述挡光件在垂直于所述LED面光源的方向上的有效高度为H，

其中，有效高度H为所述挡光件远离所述扩散膜的边缘至所述扩散膜表面的垂直距离；L为所述挡光件中相互平行的两个侧边之间的最短距离；β为所述LED面光源发出的光经过所述挡光件后的出光角度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的指静脉识别装置，其特征在于，所述指静脉识别装置包括多个LED面光源；所述指端承载台包括导向槽；

所述LED面光源设置于所述导向槽的相对两侧。

7.根据权利要求1-5任一项所述的指静脉识别装置，其特征在于，所述指静脉识别装置还包括：外壳，用于支撑所述指端承载台；

所述LED面光源与所述外壳活动连接；所述LED面光源的出光侧的方向可调。

8.根据权利要求1-5任一项所述的指静脉识别装置，其特征在于，所述指静脉识别装置还包括：与所述LED面光源一一对应的第一红外滤光片；

所述第一红外滤光片与所述LED面光源对应设置，所述第一红外滤光片设置于所述LED面光源的出光侧。

9.根据权利要求1-5任一项所述的指静脉识别装置，其特征在于，所述指静脉识别装置还包括：第二红外滤光片；

所述第二红外滤光片设置于所述指端承载台和所述摄像模组之间。

10.一种生物识别系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的指静脉识别装置。

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