CN202677422U - 一种静脉认证装置 - Google Patents
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Abstract
一种静脉认证装置，它由手指（掌）感应开关（100）、近红外LED光源（101）、多个微距摄像头（102）、数据选择器（103）、嵌入式SOC认证模块（104）、控制盒（300）、输入输出接口（105）和电源模块（106）组成；手指（掌）感应开关（100）与嵌入式SOC认证模块（104）通过GPIO连接，近红外LED光源（101）通过PWM脉宽调制控制连接，多个微距摄像头（102）通过数据选择器（103）与嵌入式SOC认证模块（104）的图像输入接口连接，输入输出接口（105）通过线缆与嵌入式SOC认证模块（104）连接，电源模块（106）与上述各模块及元件连接；它实现了小型化低成本静脉的认证。
Description
技术领域
本实用新型属于生物特征识别技术领域，具体是涉及一种静脉认证装置。
背景技术
目前，基于人体生物特征的个人身份认证技术已经比较普及，如指纹识别、人脸识别和虹膜认证等，但都存在特征稳定性不足，信息容易被窃取和伪造的缺点，安全性差；例如指纹识别技术，存在4％左右的用户无法正常登记和识别，并且指纹也非常容易被窃取和仿造；静脉认证技术是利用人体内部的静脉血管纹理信息作为个人身份特征，几乎无法窃取和伪造，可以大大提高个人身份认证的安全性；并且不容易受外部因素影响，具有更好的适应性和稳定性。
静脉认证的基本原理是利用含氧血液相对肌肉组织对波长为700-1000nm的近红外光谱有较强吸收作用，利用主动近红外光源照射手指或手掌并通过摄像装置采集图像即可采集到血管的脉络纹理图像，目前已有的静脉认证装置存在体积大，或者需要采用昂贵专用的阵列器件进行图像采集，技术复杂，成本高。
发明内容
1、目的：本实用新型的目的是提供一种静脉认证装置，它是一种小型化的低成本多摄像头静脉认证装置，利用多个微距摄像头采集静脉图像并进行图像拼接，实现了小型化的低成本静脉的认证。
2、技术方案：
本实用新型一种静脉认证装置，它是由手指（掌）感应开关100、近红外LED光源101、若干个微距摄像头102、数据选择器103、嵌入式SOC认证模块104、控制盒300、输入输出接口105和电源模块106组成；它们之间的位置连接关系、信号走向是：手指（掌）感应开关100与嵌入式SOC认证模块104通过GPIO连接，近红外LED光源101通过PWM脉宽调制控制连接，若干个微距摄像头102通过数据选择器103与嵌入式SOC认证模块104的图像输入接口连接，实现多个摄像头图像的分时采集，输入输出接口105通过线缆与嵌入式SOC认证模块104连接，电源模块106与上述各模块及元件连接，给装置各模块及元件提供工作所需电压；具体的连接关系和信号走向见附图1。
所述手指（掌）感应开关100，由一个或多个电容触摸感应开关组成，放置于手指或手掌下方2-5MM处，与嵌入式SOC认证模块104连接，当手指200或手掌400正确放置后会给出高电平信号。
所述的近红外LED光源由若干个850nm近红外发光二级管组成，放置于手掌下方和控制盒底部，并且需要与散射装置配合使用，目的是使手掌受光均匀。
所述微距摄像头102由镜头、滤光片和CMOS/CCD感光器件组成，放置于控制盒底部，用于采集手指或手掌静脉纹理图像。
所述嵌入式SOC认证模块104，包括中央处理器CPU，内存RAM，存储器FLASH等部件都集成在一颗芯片中，组成单芯片系统，FLASH用于存储程序和用户特征登记数据；
所述控制盒300是一个箱式盒体结构，本实用新型的所有部件都安装其上。
所述输入输出接口有USB、UART、GPIO等常用输入输出接口。
所述电源模块有5V、3.3V、1.8等电压输出，为各模块提供工作所需电压，具体是利用USB的5V电源和LDO电源转换芯片进行转换。
其中，采集手指静脉时一边各3-6个LED灯为宜，放置于手指两侧；采集手掌静脉时以9个近红外LED为宜；
其中，采集手指静脉使用2个微距摄像头102通过数据选择器103实现图像的分时采集。
本实用新型的工作原理及流程如下：
当嵌入式SOC认证模块104检测到手指或手掌感应开关100为高电平时，表示有检测到手指或手掌放置，嵌入式SOC认证模块104打开近红外LED光源101，并通过数据选择器103分时采集各个微距摄像头102的图像，采集完全部图像后进行图像拼接，图像拼接后完成后就可以进行静脉图像的后续处理和认证，并给出最终认证结果。
3、优点及功效：在本实用新型中，采用多个微距摄像头分时采集静脉图像并进行图像拼接的方法可以用较低的成本有效减小静脉认证装置的厚度，厚度仅为原来的一半或1/4，使之能应用于便携式设备，具有更广阔的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理框图；
图2和图3为本实用新型指静脉认证装置实施例示意图；
图4和图5为本实用新型掌静脉认证装置实施例示意图；
图中具体标号如下：
100、手指或手掌感应开关 101、近红外LED光源
102、微距摄像头 103、数据选择器
104、嵌入式SOC认证模块 105、输入输出接口
106、电源模块
200、手指 300、控制盒
400、手掌 500、散射装置
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举优选实施例对本实用新型进一步详细说明。
图1为本实用新型的系统原理框图，它是由手指（掌）感应开关100、近红外LED光源101、若干个微距摄像头102、数据选择器103、嵌入式SOC认证模块104、控制盒300、输入输出接口 105和电源模块106组成；它们之间的位置连接关系、信号走向是：手指（掌）感应开关100与嵌入式SOC认证模块104通过GPIO连接，近红外LED光源101通过PWM脉宽调制控制连接，若干个微距摄像头102通过数据选择器103与嵌入式SOC认证模块104的图像输入接口连接，实现多个摄像头图像的分时采集，输入输出接口 105通过线缆与嵌入式SOC认证模块104连接，电源模块106与上述各模块及元件连接，给装置各模块及元件提供工作所需电压；嵌入式SOC认证模块对采集的图像进行拼接，进而实现静脉认证。
本实用新型具体的工作原理及流程如下：
当嵌入式SOC认证模块104检测到手指或手掌感应开关100为高电平时，表示有检测到手指或手掌放置，嵌入式SOC认证模块104打开近红外LED光源101，并通过数据选择器103分时采集各个微距摄像头102的图像，采集完全部图像后进行图像拼接，图像拼接后完成后就可以进行静脉图像的后续处理和认证，并给出最终认证结果。
图2和图3为本实用新型指静脉认证装置实施例的示意图，近红外LED光源101为850nm近红外光源，在手指的左右两侧，每侧各有5个LED灯，手指感应开关100放置于手指下方2-5mm处，手指感应开关用何传感器并无特定限制，在本实用新型的所有实施例中均采用静电电容式的触摸传感器，当手指接近传感器时电容会发生变化，当电容变化达到一定阈值的时候传感器会发出高电平信号，进而可以检测是否有手指放置。2个微距摄像头102和数据选择器103与嵌入式SOC认证模块104在同一块电路板上，2个微距摄像头102通过接收手指透射的近红外光进行成像；数据选择器103采用3片74LS157二选一数据选择器芯片组成，通过GPIO分时选择采集微距摄像头102的图像，采集完2个微距摄像头图像后进行图像拼接，从而实现完整指静脉图像的采集，进而实现指静脉的认证。
嵌入式SOC认证模块104与手指感应开关100连接，同时与微距摄像头102和近红外LED光源101连接，当通过手指感应开关100检测到手指放置后，嵌入式SOC认证模块会打开近红外LED光源101并通过微距摄像头102采集指静脉图像；对于不同粗细的手指和不同的环境光照，如果光源强度和CMOS传感器的曝光时间固定不变则会出现指静脉图像过暗和过亮的情况，需要根据采集的指静脉图像灰度直方图动态调节光源强度和CMOS曝光时间，以适应不同类型的手指和不同的环境光照，在本实用新型的所有实施例中均采用PWM（脉宽调制）的方式控制近红外LED光源的亮度，提高占空比则减小光源亮度，进而图像变暗，减小占空比则加大光源亮度，进而图像变亮；通过I2C直接设置CMOS曝光寄存器调整曝光时间，曝光时间加大则图像变亮，曝光时间减小则图像变暗。
图4和图5为本实用新型掌静脉认证装置实施例的示意图，近红外LED光源101为850nm近红外光源，在手掌的下方共有9个近红外LED灯均匀分布，在LED灯的上方和手掌下方有一个光源散射装置500，在本实用新型中采用磨砂玻璃进行近红外光的散射；手掌感应开关100放置于手掌下方2-5mm处，手掌感应开关用何传感器并无特定限制，在本实用新型的所有实施例中均采用静电电容式的触摸传感器，当手掌接近传感器时电容会发生变化，当电容变化达到一定阈值的时候传感器会发出高电平信号，进而可以检测是否有手掌放置。4个微距摄像头102和数据选择器103与嵌入式SOC认证模块104在同一块电路板上，4个微距摄像头102通过接收手掌反射的近红外光进行成像；数据选择器103采用6片CD4052四选一数据选择器芯片组成，通过GPIO分时选择采集微距摄像头102的图像，采集完4个微距摄像头图像后进行图像拼接，从而实现完整掌静脉图像的采集，进而实现掌静脉的认证。
嵌入式SOC认证模块104与手掌感应开关100连接，同时与微距摄像头102和近红外LED光源101连接，当通过手掌感应开关100检测到手掌放置后，嵌入式SOC认证模块会打开近红外LED光源101并通过微距摄像头102采集掌静脉图像和实现图像拼接。
以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型所描述的技术方案和实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员还可以对本实用新型进行修改或者同等替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种静脉认证装置，其特征在于：它是由手指或手掌感应开关（100）、近红外LED光源（101）、复数个微距摄像头（102）、数据选择器（103）、嵌入式SOC认证模块（104）、控制盒（300）、输入输出接口（105）和电源模块（106）组成；手指或手掌感应开关（100）与嵌入式SOC认证模块（104）通过GPIO连接，近红外LED光源（101）通过PWM脉宽调制控制连接，复数个微距摄像头（102）通过数据选择器（103）与嵌入式SOC认证模块（104）的图像输入接口连接，输入输出接口（105）通过线缆与嵌入式SOC认证模块（104）连接，电源模块（106）与上述各模块及元件连接；
所述手指或手掌感应开关（100），由一个或多个电容触摸感应开关组成，放置于手指或手掌下方2-5MM处，与嵌入式SOC认证模块（104）连接；
所述的近红外LED光源由复数个850nm近红外发光二级管组成，放置于手掌下方和控制盒底部，并与散射装置配合使用；
所述微距摄像头（102）由镜头、滤光片和CMOS/CCD感光器件组成，放置于控制盒底部，采集手指或手掌静脉纹理图像；
所述嵌入式SOC认证模块（104），包括中央处理器CPU，内存RAM，存储器FLASH部件都集成在一颗芯片中，组成单芯片系统；
所述控制盒（300）是一个箱式盒体结构，所有部件都安装其上；
所述输入输出接口是USB、UART、GPIO常用输入输出接口；
所述电源模块有5V、3.3V、1.8电压输出，具体是利用USB的5V电源和LDO电源转换芯片进行转换。
2.根据权利要求1所述的一种静脉认证装置，其特征在于：采集手指静脉时一边各3-6个LED灯为宜，放置于手指两侧；采集手掌静脉时以9个近红外LED为宜。
3.根据权利要求1所述的一种静脉认证装置，其特征在于：采集手指静脉时使用2个微距摄像头（102）通过数据选择器（103）实现图像的分时采集。
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