CN115761820B - 基于计算机生物特征采集识别系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于计算机生物特征采集识别系统及装置，包括图像认证单元、数据存储单元、特征采集单元、图像预处理单元、特征提取单元、特征匹配单元和决策输出单元；图像预处理单元是将每一个图像进行分析，消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性；本发明涉及生物特征采集识别技术领域；该基于计算机生物特征采集识别系统及装置，通过对图像进行预处理，进而去除图像的冗余信息，节省图像的存储空间，保障特征提取的准确性，且通过对识别装置进行消毒，保障使用装置者的个人健康。
Description
技术领域
本发明涉及生物特征采集识别技术领域，具体是基于计算机生物特征采集识别系统及装置。
背景技术
生物特征采集识别技术，是指通过计算机利用人体所固有的生理特征（指纹、虹膜、面相、DNA等）或行为特征(步态、击键习惯等)来进行个人身份鉴定的技术，从而准确鉴定一个人的身份、保护信息安全，传统的身份认证由于极易伪造和丢失，越来越难以满足社会的需求，目前最为便捷与安全的解决方案无疑就是生物识别技术，它不但简洁快速，而且利用它进行身份的认定，安全、可靠、准确，同时更易于配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。
现有的基于计算机生物特征采集识别系统及装置中，特征图像中具有大量的冗余信息，从而会影响特征对比的效率，影响工作效率，且大量冗余信息会影响特征对比的准确性，因此我们提出基于计算机生物特征采集识别系统及装置。
发明内容
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于计算机生物特征采集识别系统，包括图像认证单元、数据存储单元、特征采集单元、图像预处理单元、特征提取单元、特征匹配单元和决策输出单元；
特征采集单元通过对用户的手部进行识别采集，且识别采集信息主要包括手掌和手指的形状（整体特征）以及指尖的纹路（局部特征）原始特征；
图像预处理单元是将每一个图像进行分析，消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性；
特征提取单元用于从原始特征中找出最有效的特征，特征提取的结果是将图像上的点分为若干个子集。
优选的，所述图像认证单元是认证用户的图像数据的完整性，同时保存原图像的图像质量；
数据存储单元用于保存用户认证后的原图像，并将其进行排列；
特征匹配单元将数据存储单元中保存的原图像与特征提取单元中找出最有效的特征进行对比，确定特征是否匹配；
决策输出单元通过决策特征匹配后的工作，将特征匹配相同的图像进行后续工作，将特征匹配不成功的图像终止后续工作。
优选的，所述图像认证单元的输出端与数据存储单元的输入端相连接，所述数据存储单元的输出端与特征匹配单元的输入端相连接，所述特征采集单元的输出端与图像预处理单元的输入端相连接，所述图像预处理单元的输出端与特征提取单元的输入端相连接，所述特征提取单元的输出端与特征匹配单元的输入端相连接，所述特征匹配单元的输出端与决策输出单元的输入端相连接。
优选的，所述图像预处理单元包括输入模块、图像归一化模块、图像增强模块、图像分割模块、图像二值化模块、图像去噪模块、图像细化模块和输出模块；
图像归一化模块将图像的均值保持在0-6范围内，使得所有手部图像具有统一的标准，消除灰度差异；
图像增强模块通过对图像特征进行改善，提高手部图像的图像质量；
图像分割模块通过对图像的指纹图像与背景两部分区域根据设定的阈值进行区分，提取出有效的指纹区域，使分割后的指纹图像具有若干个有用特征信息；
图像二值化模块使得图像进行压缩，且使图像信息指纹纹线结构更为清晰；
图像去噪模块在图像二值化后，去除图像部分区域的气泡噪声；
图像细化模块去除图像二值化中大量的冗余信息，细化指纹图像的纹线结构。
优选的，所述输入模块的输出端与图像归一化模块的输入端相连接，所述图像归一化模块的输出端与图像增强模块的输入端相连接，所述图像增强模块的输出端与图像分割模块的输入端相连接，所述图像分割模块的输出端与图像二值化模块的输入端相连接，所述图像二值化模块的输出端与图像去噪模块的输入端相连接，所述图像去噪模块的输出端与图像细化模块的输入端相连接，所述图像细化模块的输出端与输出模块的输入端相连接。
一种基于计算机生物特征采集识别系统在基于计算机生物特征采集识别装置中的应用，包括采集识别装置，所述采集识别装置的顶端固定连接有控制箱，所述采集识别装置的一侧开设有放置槽，所述放置槽的内部安装有手部识别器，所述控制箱的一侧固定连接有控制面板，所述控制面板之间固定连接有摄像头，所述采集识别装置位于放置槽的相邻一侧固定连接有消毒液箱，所述采集识别装置位于消毒液箱的底侧开设有废水槽；
消毒机构，所述消毒机构安装于采集识别装置的内部；
驱动机构，所述驱动机构安装于采集识别装置的内部，所述驱动机构的一侧与消毒机构相连接；
移动机构，所述移动机构安装于采集识别装置的内部，所述移动机构的一侧与驱动机构相连接。
优选的，所述驱动机构包括安装于采集识别装置内壁的齿轮，所述齿轮的一侧固定连接有驱动电机，所述驱动电机固定于采集识别装置上，所述消毒机构包括与齿轮相啮合的单向齿轮一，所述单向齿轮一的一侧固定连接有驱动辊，所述驱动辊的外表面固定连接有消毒辊，所述驱动辊的内部开设有通腔，所述消毒辊的内部开设有贯穿腔，所述贯穿腔与通腔相贯通，所述通腔的内部安装有水管，所述水管的一端贯穿连接有水泵，所述水泵安装于消毒液箱内部。
优选的，所述移动机构包括与齿轮相啮合的单向齿轮二，所述单向齿轮二的一侧固定连接有双向丝杆，所述双向丝杆与手部识别器螺纹连接，所述手部识别器的一侧滑动安装于滑槽中，所述采集识别装置的中部开设有侧边孔。
本发明提供了基于计算机生物特征采集识别系统及装置，与现有技术相比具备以下有益效果：
1、该基于计算机生物特征采集识别系统及装置，通过图像预处理单元将每一个图像进行分析，消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性。
2、该基于计算机生物特征采集识别系统及装置，通过消毒机构实现对手部识别器的消毒，保障使用装置者的个人健康。
附图说明
图1为本发明的基于计算机生物特征采集识别系统框图；
图2为本发明的图像预处理单元系统框图；
图3为本发明的生物特征采集识别装置整体结构示意图；
图4为本发明的生物特征采集识别装置内部结构右前示意图；
图5为本发明的生物特征采集识别装置内部结构左前示意图；
图6为本发明的生物特征采集识别装置消毒机构平面结构示意图。
图中1、采集识别装置；2、控制箱；3、控制面板；4、摄像头；5、放置槽；6、手部识别器；7、废水槽；8、消毒液箱；9、侧边孔；10、消毒机构；101、驱动辊；102、消毒辊；103、单向齿轮一；104、通腔；105、贯穿腔；106、水管；107、水泵；11、移动机构；111、双向丝杆；112、单向齿轮二；113、滑槽；12、驱动机构；121、齿轮。
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。
实施例一：
请参阅图1-2，基于计算机生物特征采集识别系统，包括图像认证单元、数据存储单元、特征采集单元、图像预处理单元、特征提取单元、特征匹配单元和决策输出单元；
特征采集单元通过对用户的手部进行识别采集，且识别采集信息主要包括手掌和手指的形状（整体特征）以及指尖的纹路（局部特征）原始特征；
图像预处理单元是将每一个图像进行分析，消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性；
特征提取单元用于从原始特征中找出最有效的特征，特征提取的结果是将图像上的点分为若干个子集。
此实施例中，图像认证单元是认证用户的图像数据的完整性，同时保存原图像的图像质量；
数据存储单元用于保存用户认证后的原图像，并将其进行排列；
特征匹配单元将数据存储单元中保存的原图像与特征提取单元中找出最有效的特征进行对比，确定特征是否匹配；
决策输出单元通过决策特征匹配后的工作，将特征匹配相同的图像进行后续工作，将特征匹配不成功的图像终止后续工作。
此实施例中，图像认证单元的输出端与数据存储单元的输入端相连接，数据存储单元的输出端与特征匹配单元的输入端相连接，特征采集单元的输出端与图像预处理单元的输入端相连接，图像预处理单元的输出端与特征提取单元的输入端相连接，特征提取单元的输出端与特征匹配单元的输入端相连接，特征匹配单元的输出端与决策输出单元的输入端相连接。
此实施例中，图像预处理单元包括输入模块、图像归一化模块、图像增强模块、图像分割模块、图像二值化模块、图像去噪模块、图像细化模块和输出模块；
图像归一化模块将图像的均值保持在0-6范围内，使得所有手部图像具有统一的标准，消除灰度差异；
图像增强模块通过对图像特征进行改善，提高手部图像的图像质量，降低出现提取到大量伪特征点和特征点位置判断出现偏差等问题；
图像分割模块通过对图像的指纹图像与背景两部分区域根据设定的阈值进行区分，提取出有效的指纹区域，使分割后的指纹图像具有若干个有用特征信息；
图像二值化模块使得图像进行压缩，且使图像信息指纹纹线结构更为清晰，大大节省了存储空间并对后续细化、特征提取提供了很好的便利；
图像去噪模块在图像二值化后，去除图像部分区域的气泡噪声，从而保障特征提取的准确性；
图像细化模块去除图像二值化中大量的冗余信息，细化指纹图像的纹线结构，此细化去除了图像二值化中大量的冗余信息且提取特征时更为方便、精准、快速。
此实施例中，输入模块的输出端与图像归一化模块的输入端相连接，图像归一化模块的输出端与图像增强模块的输入端相连接，图像增强模块的输出端与图像分割模块的输入端相连接，图像分割模块的输出端与图像二值化模块的输入端相连接，图像二值化模块的输出端与图像去噪模块的输入端相连接，图像去噪模块的输出端与图像细化模块的输入端相连接，图像细化模块的输出端与输出模块的输入端相连接。
实施例二：
请参阅图3-6，本实施例在实施例一的基础上提供了一种技术方案：一种基于计算机生物特征采集识别系统在基于计算机生物特征采集识别装置中的应用，包括采集识别装置1，采集识别装置1的顶端固定连接有控制箱2，采集识别装置1的一侧开设有放置槽5，放置槽5的内部安装有手部识别器6，控制箱2的一侧固定连接有控制面板3，控制面板3之间固定连接有摄像头4，采集识别装置1位于放置槽5的相邻一侧固定连接有消毒液箱8，采集识别装置1位于消毒液箱8的底侧开设有废水槽7；
消毒机构10，消毒机构10安装于采集识别装置1的内部；
驱动机构12，驱动机构12安装于采集识别装置1的内部，驱动机构12的一侧与消毒机构10相连接；
移动机构11，移动机构11安装于采集识别装置1的内部，移动机构11的一侧与驱动机构12相连接。
此实施例中，驱动机构12包括安装于采集识别装置1内壁的齿轮121，齿轮121的一侧固定连接有驱动电机，驱动电机固定于采集识别装置1上，消毒机构10包括与齿轮121相啮合的单向齿轮一103，单向齿轮一103的一侧固定连接有驱动辊101，驱动辊101的外表面固定连接有消毒辊102，驱动辊101的内部开设有通腔104，消毒辊102的内部开设有贯穿腔105，贯穿腔105与通腔104相贯通，通腔104的内部安装有水管106，水管106的一端贯穿连接有水泵107，水泵107安装于消毒液箱8内部，通过驱动机构12实现对消毒机构10与移动机构11的单独控制，减少动力驱动机械的设置，节省使用空间，降低能源消耗，且会降低动力驱动机械在工作中产生的噪音，通过消毒机构10对手部识别器6进行消毒，保障使用装置者的个人健康。
此实施例中，移动机构11包括与齿轮121相啮合的单向齿轮二112，单向齿轮二112的一侧固定连接有双向丝杆111，双向丝杆111与手部识别器6螺纹连接，手部识别器6的一侧滑动安装于滑槽113中，采集识别装置1的中部开设有侧边孔9，通过移动机构11控制手部识别器6进行移动，进而便于对废液进行集中收集处理。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
工作时，首先将手部放在手部识别器6上，通过直视摄像头4，对个人信息进行确认，确认完毕后，通过驱动电机控制齿轮121正转，齿轮121正转带动单向齿轮二112转动，单向齿轮二112带动双向丝杆111转动，进而控制手部识别器6通过在滑槽113内部移动，使其移动到采集识别装置1的另一侧，之后通过齿轮121反转带动单向齿轮一103转动，且与此同时水泵107将消毒液箱8内部的液体通过水管106传输进通腔104中，通过通腔104与贯穿腔105的贯通，将其从消毒辊102喷出，将液体滴在手部识别器6上，之后通过消毒辊102的转动通过消毒辊102上的刷毛将手部识别器6表面的清洗液刮落进废水槽7中，通过在废水槽7内部安装有放置盒进行收集。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.基于计算机生物特征采集识别装置，其特征在于，其基于计算机生物特征采集识别系统，所述基于计算机生物特征采集识别装置包括：
采集识别装置（1），所述采集识别装置（1）的顶端固定连接有控制箱（2），所述采集识别装置（1）的一侧开设有放置槽（5），所述放置槽（5）的内部安装有手部识别器（6），所述控制箱（2）的一侧固定连接有控制面板（3），所述控制面板（3）之间固定连接有摄像头（4），所述采集识别装置（1）位于放置槽（5）的相邻一侧固定连接有消毒液箱（8），所述采集识别装置（1）位于消毒液箱（8）的底侧开设有废水槽（7）；
消毒机构（10），所述消毒机构（10）安装于采集识别装置（1）的内部；
驱动机构（12），所述驱动机构（12）安装于采集识别装置（1）的内部，所述驱动机构（12）的一侧与消毒机构（10）相连接；
移动机构（11），所述移动机构（11）安装于采集识别装置（1）的内部，所述移动机构（11）的一侧与驱动机构（12）相连接；
所述计算机生物特征采集识别系统包括图像认证单元、数据存储单元、特征采集单元、图像预处理单元、特征提取单元、特征匹配单元和决策输出单元；
特征采集单元通过对用户的手部进行识别采集，且识别采集信息主要包括手掌和手指的形状以及指尖的纹路原始特征；
图像预处理单元是将每一个图像进行分析，消除图像中无关的信息，恢复有用的真实信息，增强有关信息的可检测性和最大限度地简化数据，从而改进特征抽取、图像分割、匹配和识别的可靠性；
特征提取单元用于从原始特征中找出最有效的特征，特征提取的结果是将图像上的点分为若干个子集；
所述图像认证单元是认证用户的图像数据的完整性，同时保存原图像的图像质量；
数据存储单元用于保存用户认证后的原图像，并将其进行排列；
特征匹配单元将数据存储单元中保存的原图像与特征提取单元中找出最有效的特征进行对比，确定特征是否匹配；
决策输出单元通过决策特征匹配后的工作，将特征匹配相同的图像进行后续工作，将特征匹配不成功的图像终止后续工作；
所述图像认证单元的输出端与数据存储单元的输入端相连接，所述数据存储单元的输出端与特征匹配单元的输入端相连接，所述特征采集单元的输出端与图像预处理单元的输入端相连接，所述图像预处理单元的输出端与特征提取单元的输入端相连接，所述特征提取单元的输出端与特征匹配单元的输入端相连接，所述特征匹配单元的输出端与决策输出单元的输入端相连接；
所述图像预处理单元包括输入模块、图像归一化模块、图像增强模块、图像分割模块、图像二值化模块、图像去噪模块、图像细化模块和输出模块；
图像归一化模块将图像的均值保持在0-6范围内，使得所有手部图像具有统一的标准，消除灰度差异；
图像增强模块通过对图像特征进行改善，提高手部图像的图像质量；
图像分割模块通过对图像的指纹图像与背景两部分区域根据设定的阈值进行区分，提取出有效的指纹区域，使分割后的指纹图像具有若干个有用特征信息；
图像二值化模块使得图像进行压缩，且使图像信息指纹纹线结构更为清晰；
图像去噪模块在图像二值化后，去除图像部分区域的气泡噪声；
图像细化模块去除图像二值化中的冗余信息，细化指纹图像的纹线结构；
所述输入模块的输出端与图像归一化模块的输入端相连接，所述图像归一化模块的输出端与图像增强模块的输入端相连接，所述图像增强模块的输出端与图像分割模块的输入端相连接，所述图像分割模块的输出端与图像二值化模块的输入端相连接，所述图像二值化模块的输出端与图像去噪模块的输入端相连接，所述图像去噪模块的输出端与图像细化模块的输入端相连接，所述图像细化模块的输出端与输出模块的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于计算机生物特征采集识别装置，其特征在于，所述驱动机构（12）包括安装于采集识别装置（1）内壁的齿轮（121），所述齿轮（121）的一侧固定连接有驱动电机，所述驱动电机固定于采集识别装置（1）上，所述消毒机构（10）包括与齿轮（121）相啮合的单向齿轮一（103），所述单向齿轮一（103）的一侧固定连接有驱动辊（101），所述驱动辊（101）的外表面固定连接有消毒辊（102），所述驱动辊（101）的内部开设有通腔（104），所述消毒辊（102）的内部开设有贯穿腔（105），所述贯穿腔（105）与通腔（104）相贯通，所述通腔（104）的内部安装有水管（106），所述水管（106）的一端贯穿连接有水泵（107），所述水泵（107）安装于消毒液箱（8）内部。
3.根据权利要求2所述的基于计算机生物特征采集识别装置，其特征在于，所述移动机构（11）包括与齿轮（121）相啮合的单向齿轮二（112），所述单向齿轮二（112）的一侧固定连接有双向丝杆（111），所述双向丝杆（111）与手部识别器（6）螺纹连接，所述手部识别器（6）的一侧滑动安装于滑槽（113）中，所述采集识别装置（1）的中部开设有侧边孔（9）。
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