CN201302723Y - 在线多光谱手掌图像采集仪 - Google Patents

Abstract

一种在线多光谱手掌图像采集仪，包括：装在机壳上的光源板、若干LED、两个滤光片、两个镜头、数据传输线、两个图像传感器，其中：光源板中心开孔；LED分为近红外LED和可见光LED两种，并装在光源板前侧面上；两个镜头装在光源板的后方；两个图像传感器分别装在两个镜头的后方；两个滤光片分为近红外通过可见光截止滤光片和可见光通过近红外截止滤光片两种，并分别装在两个镜头的前方或分别装在两个镜头与两个图像传感器之间；数据传输线与图像传感器的输出连接。该采集仪可采用非接触式采集方式对手掌进行图像采集，并且能够同时采集到手掌在可见光下的图像和红外光下的图像。与现有的掌纹采集设备相比，更加卫生实用、也更加灵活。

Description

在线多光谱手掌图像采集仪

技术领域

本实用新型涉及一种在线多光谱掌纹、手掌皮下静脉图像采集装置，属于人体生物特征的在线身份识别技术领域。

背景技术

基于人体生物特征的身份识别技术简称生物识别技术，是近年来兴起的一门结合生物信息技术与计算机技术的交叉学科。所谓生物识别技术是指利用人体自身所固有的物理特征(例如：指纹、掌纹、虹膜、人脸等)和行为特征(例如：声音、手写签名、步态等)作为人的个性化表征来识别人身份的一种技术。由于人体生物特征与传统的钥匙、密码和ID卡等身份表征相比，具有不易遗忘、丢失和伪造等优点，因此，生物特征识别技术以及其衍生的产品得到了迅速的发展，并拥有广阔的市场前景。

目前的手掌特征识别系统所采用的技术大致分为以下三个方面：

1.掌纹特征：人的掌纹特征具有终生不变的特点，和指纹特征相比，掌纹区域更大、信息量更多，因此基于掌纹的识别系统具有更高的身份识别精度。然而掌纹识别系统也有一些缺点，①掌纹作为生物特征尽管信息量丰富，但是掌纹和指纹一样，仅仅是手掌表皮上的一些纹理，暴露在可见光下，很容易被他人非法获取，因此也易于被伪造；②目前的掌纹采集设备考虑到手掌的定位问题以及匹配精度问题，通常需要使用者将手掌接触到采集装置上以完成采集，这种接触式的采集方式将带来卫生问题，尤其是公共场所使用的掌纹识别系统。

2.掌静脉特征：手掌皮下静脉特征是指隐藏在手掌皮下较粗静脉的纹理特征，这类特征是通过近红外光照射手掌时，血液对近红外光的吸收特性较人体其它组织要强，因此静脉血管在反射光生成的图像中表现为一些较暗的纹理。这种静脉血管的纹理特征可以用于身份识别。和掌纹相比，掌脉特征属于活体特征，因其隐藏在皮下，在可见光下难以被非法获取，能够更好地保护用户信息的安全，故采用该特征进行身份识别将具有很强的防伪造性能。但是，因掌脉特征属于相对较粗的血管几何结构，通过近红外光反射产生的皮下静脉血管的纹理，相对简单，而且图片较为模糊，特征信息量不够丰富，不适合进行高精度的身份识别。

3.掌型特征：掌型特征识别是指将人手掌的一些外部几何参数作为特征进行身份识别。这项技术主要是通过摄像机采集人手掌的外观几何形状，利用包括手掌宽度、长度，每个手指的宽度、长度等特征作为生物特征进行身份识别，因此掌型与掌纹和掌脉相比，特征更加简单，而且人的手型特征极易被伪造，因此该项技术很难应用于安全级别要求较高的场所，大多用于考勤和安全级别较低的门禁系统。

上述已有技术存在以下问题：1.单独采用掌纹的身份识别系统防伪能力较差；2.掌纹的采集方式大多采用接触式，从而带来卫生问题；3.单独掌静脉的身份识别系统特征信息少且鉴别精度不高。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种在线多光谱手掌图像采集仪，该采集仪可以采用非接触式采集方式对手掌进行图像采集，并且能够同时采集到手掌在可见光下的图像和红外光下的图像。该设备同时采集到的不同光谱下的掌纹的图像都可以用于识别。

为完成上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种在线多光谱手掌图像采集仪，包括机壳及装在机壳上的光源板、若干LED、两个滤光片、两个镜头、数据传输线、两个图像传感器，其中：

所述光源板中心开孔；

所述LED分为近红外LED和可见光LED两种，并装在所述光源板前侧面上；

所述两个镜头装在所述光源板的后方；

所述两个图像传感器分别装在所述两个镜头的后方；

所述两个滤光片分为近红外通过可见光截止滤光片和可见光通过近红外截止滤光片两种，两个滤光片的通过光线的波长分别与所述的两种LED的发光波长一致，分别装在所述两个镜头的前方或分别装在所述两个镜头与两个图像传感器之间；

所述数据传输线与所述图像传感器的控制和输出端口连接。

在本实用新型的具体实施措施中：

所述光源板中心的开孔为椭圆孔。

所述LED沿所述光源板中心孔的周边分布。

所述近红外LED和可见光LED互相间隔地分布于所述光源板中心孔的周边。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型采用了双图像传感器和双波段光谱成像技术，能够同时采集掌纹和掌脉图像，使得识别精度较单独采用掌纹或掌脉进行身份识别的精度更高。

2.本实用新型因为利用了近红外图像与可见光图像之间的映射关系，可以完全采用非接触式采集方式就能够实现掌纹图像的定位和切割，与现有的掌纹采集设备相比，更加卫生实用、也更加灵活。

3.本实用新型引入的掌脉图像特征，与现有的掌纹识别设备相比，用于识别身份的特征更加丰富，而且因为掌脉的特征隐藏于表皮下，不易于伪造，且适于进行活体鉴别。

附图说明：

图1是本实用新型的结构图；

图2是本实用新型对手掌进行图像采集的示意图；

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

本实用新型为一种在线多光谱手掌图像采集仪。

如图1所示，它包括机壳(未示)、光源板1、两种LED发光管2、两个滤光片3、两个镜头4、数据传输线5、两个图像传感器6。上述部件均装在机壳上。其中：光源板1的中心开椭圆孔，光源板1的侧面上装有两种波长的LED发光管2，其产生两种光源：近红外光源和可见光光源，分别采用近红外LED和可见光LED等器件。这两种光源分布于光源板1的中心孔的周边，可以采用间隔摆放等形式的分布，以保证照明的稳定均匀。两个镜头3并排装在光源板1的后方。滤光片3也分为两类：近红外通过并可见光截止滤光片，用于采集近红外光下的掌脉图像；可见光通过并近红外截止滤光片，用于采集可见光下的掌纹图像。两个滤光片的通过光线的波长分别与所述的两种LED的发光波长一致。滤光片可以放置在镜头4前方，或者放置在镜头4与图像传感器6之间。分别位于两个镜头3后方的两个图像传感器6可以采用CCD传感器或者CMOS传感器，这两个传感器用于采集透过两个镜头的光束并成像。所得到的图像信号(模拟传感器)或者图像数据(数字传感器)输出给数据传输线5，通过数据传输线5传送给图像处理和识别单元或者存储单元。

使用时，如图2所示，用户将手掌朝向镜头，放置镜头上方，手掌距离镜头有一定的距离，以保证手掌和部分手指能够进入镜头的采集视野，这个距离取决于镜头的采集视角。图像处理和识别单元可以根据多种方式实现采集工作，如手动触发采集；判断近红外图像中物体的大小，通过与预设阈值比较来触发采集；或者采用接近传感器来触发采集等方式。采集工作启动后，近红外光照射在手掌上，部分近红外光穿透人体组织，因为人体血液对近红外光具有较强的吸收能力，而其他组织的吸收能力相对较弱，因此手掌反射回来的近红外光线成像后，手掌表皮下的静脉血管会在图像中形成阴影。近红外图像中因没有其他物体反射的可见光干扰，因此可以采用灰度图像阈值分割算法等方法很容易地进行手掌的切割和关键点的定位。对于可见光下的掌纹图像，由于图像中背景或其他物体的干扰，很难通过简单算法进行准确的手掌切割和定位，因此现有的掌纹采集设备通常采用接触式采集方式，并在采集器上增加一些限定部件来实现掌纹的定位。本实用新型采用的两个图像传感器和镜头的空间位置是固定的，两个图像之间的位置关系是一种近似的平移映射，可以采用在x方向和y方向两个偏移量来实现两个图像之间的这种映射。因此，当本实用新型的采集仪同时采集到红外光和可见光下的两个图像之后，通过数据传输线5送到下一步图像处理单元，通过红外图像中手掌的定位坐标计算出可见光图像中的手掌的定位，就可以进行下一步的特征提取和识别。图像处理单元可以采用嵌入式系统(如DSP、ARM等)或PC机。

Claims (4)

1.一种在线多光谱手掌图像采集仪，其特征在于它包括：

机壳及装在机壳上的光源板、若干LED、两个滤光片、两个镜头、数据传输线、两个图像传感器，其中：

所述光源板中心开孔；

所述LED分为近红外LED和可见光LED两种，并装在所述光源板前侧面上；

所述两个镜头装在所述光源板的后方；

所述两个图像传感器分别装在所述两个镜头的后方；

所述两个滤光片分为近红外通过可见光截止滤光片和可见光通过近红外截止滤光片两种，两个滤光片的通过光线的波长分别与所述的两种LED的发光波长一致，并分别装在所述两个镜头的前方或分别装在所述两个镜头与两个图像传感器之间；

所述数据传输线与所述图像传感器的控制和输出端口连接。

2.如权利要求1所述的在线多光谱手掌图像采集仪，其特征在于：

所述光源板中心的开孔为椭圆孔。

3.如权利要求2所述的在线多光谱手掌图像采集仪，其特征在于：

所述LED沿所述光源板中心孔的周边分布。

4.如权利要求3所述的在线多光谱手掌图像采集仪，其特征在于：

所述近红外LED和可见光LED互相间隔地分布于所述光源板中心孔的周边。

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