CN216014317U - 透射式静脉采集模块及静脉识别系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种透射式静脉采集模块，其包括相对设置的第一基板和第二基板、发光阵列和摄像模块。所述发光阵列位于所述第一基板上，其用于发射近红外光照射待采集静脉的对象；所述摄像模块位于所述第二基板上，其用于进行红外成像生成静脉图像。所述发光阵列与所述摄像模块设置于所述第一基板和所述第二基板之间，采集静脉图像时待采集静脉的对象放置于所述第一基板和所述第二基板之间。本申请还提供一种应用透射式静脉采集模块的静脉识别系统。

Description

透射式静脉采集模块及静脉识别系统

技术领域

本申请涉及生物特征采集领域，更具体地说，是透射式静脉采集模块及静脉识别系统。

背景技术

在现有技术中，基于密码或指令等认证方式容易被人窃取或破解。随着技术发展，基于生物特征的认证系统越来越受到人们青睐，生物特征包括人脸、指纹或静脉特征。人脸或指纹特征属于生物体的外部特征容易被窃取和伪造。而静脉特征属于生物体内部特征难以伪造和窃取，成人的静脉形状不再发生变化，故基于静脉特征的认证方式有利于提高认证的安全性和精确度。

基于静脉特征进行认证通常需要利用采集装置采集静脉特征图像，采集的静脉特征图像质量是实现认证的关键因素之一。生物体的静脉隐藏在表皮下，在可见光下无法照射，需要在近红外下进行拍摄采集。现有的采集静脉方式有通过反射方式采集图像，例如再采集手掌静脉图像时，即通过手掌或手指反射近红外光至图像传感器，这种方法的弊端是手掌表皮会有明显的反光，导致采集的静脉特征图像的非静脉区域和静脉区域区分不是很明显；同时对于一些毛细静脉血管采用反射式成像不能获得高对比度的图像。

实用新型内容

针对现有技术，本申请解决的技术问题是提供一种获取高对比度和有效避免反射成像时的反光现象的透射式静脉采集模块及静脉识别系统。

为解决上述技术问题，本申请提供一种透射式静脉采集模块，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

发光阵列，位于所述第一基板上，其用于发射近红外光照射待采集静脉的对象；

摄像模块，位于所述第二基板上，其用于进行红外成像生成静脉图像；以及，

所述发光阵列与所述摄像模块设置于所述第一基板和所述第二基板之间，采集静脉图像时待采集静脉的对象放置于所述第一基板和所述第二基板之间。

在一申请实施例中，所述发光阵列为由多个近红外发光二极管形成的环形的发光阵列，所述摄像模块正对环形的发光阵列的中心。

在一申请实施例中，所述摄像模块包括镜头和图像传感器，所述镜头用于聚焦和会聚光线至所述图像传感器，所述图像传感器用于感应近红外光以产生静脉图像。

在一申请实施例中，所述摄像模块还包括用于透光近红外光的近红外带通滤光片。

在一申请实施例中，所述第一基板上还设置有主控芯片，所述主控芯片与所述发光阵列连接，所述主控芯片用于输出PWM脉冲信号控制所述发光阵列发光。

在一申请实施例中，所述第一基板还设置有与所述发光阵列同侧设置的测距模块，所述测距模块与所述主控芯片连接；所述测距模块用于检测放置所述第一基板和所述第二基板之间的待采集静脉对象至所述第一基板的距离，所述主控芯片根据所述距离控制所述发光阵列的发光强度。

在一申请实施例中，所述测距模块为至少一激光测距传感器。

本申请还提供一种静脉识别系统，包括：

上述透射式静脉采集模块，用于注册时的静脉采集以生成静脉样本库，以及用于识别时的待验证静脉图像采集；

存储单元，用于存储所述静脉样本库；以及，

执行单元，用于调用所述存储单元中的所述静脉样本库和所述透射式静脉采集模块采集的待验证静脉图像，并将待验证静脉图像与所述静脉样本库进行匹配对比。

在所述透射式静脉采集模块中，利用分别设置在相对设置的所述第一基板和所述第二基板上的发光阵列和摄像模块，所述发光阵列发射的近红外光穿透位于所述第一基板和所述第二基板之间的待采集静脉对象并传送至所述摄像模块，如此，该透射式静脉采集模块透射式成像形成静脉图像，有利于获取高对比度的静脉图像和有效避免反射成像时的反光现象。

在所述静脉识别系统中，利用所述透射式静脉采集模块进行透射式成像生成静脉图像，有效有利于获取高对比度的静脉图像和有效避免反射成像时的反光现象，且基于所述透射式静脉采集模块采集的静脉图像进行静脉识别。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的透射式静脉采集模块的结构示意图；

图2为本申请实施例的第一基板、第二基板、摄像模块、测距模块和发光阵列的结构示意图；

图3为本申请实施例的摄像模块的结构示意图；

图4为本申请实施例的静脉识别系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现结合附图对本申请实施例提供的透射式静脉采集模块和静脉识别系统进行说明。

结合参照图1和图2，本申请实施例一提供的透射式静脉采集模块100包括第一基板10、第二基板20、发光阵列30和摄像模块40。所述第一基板10和所述第二基板20相对设置。所述发光阵列30位于所述第一基板10上，其用于发射近红外光照射待采集静脉的对象；所述摄像模块40位于所述第二基板20上，其用于进行红外成像生成静脉图像。所述发光阵列30与所述摄像模块40设置于所述第一基板10和所述第二基板20之间，采集静脉图像时待采集静脉的对象放置于所述第一基板10和所述第二基板20之间。例如，采集掌静脉时，所述手掌放置所述第一基板10和第二基板20之间，且掌心朝向第一基板10和掌背朝向第二基板20。

在所述透射式静脉采集模块100中，利用分别设置在相对设置的所述第一基板10和所述第二基板20上的发光阵列30和摄像模块40，所述发光阵列30发射的近红外光穿透位于所述第一基板10和所述第二基板20之间的待采集静脉对象并传送至所述摄像模块40，如此，该透射式静脉采集模块100透射式成像形成静脉图像，有利于获取高对比度的静脉图像和有效避免反射成像时的反光现象。

在本实施例中，所述发光阵列30为由多个近红外发光二极管31形成的环形的发光阵列30，所述摄像模块40正对环形的发光阵列30的中心。

在一实施例中，所述发光阵列30发射单一波长的近红外光，即此时，多个近红外光发光二极管均发射同一波长的光。在其他实施例中，所述发光阵列30发射至少两种混合波长的近红外光，例如，多个近红外发光二极管31包括发射760nm波长的LED，发射850nm波长的LED和发射940nm波长的LED，多个发射760nm波长的LED，多个发射850nm波长的LED和多个发射940nm波长的LED交错排列形成环形发光阵列30，交错排列方式可以为任意方式。

采集掌静脉图像时利用人体血红蛋白吸收近红外光的特性来采集手掌皮肤底下的静脉特征图像。人体的静脉隐藏在表皮下，在可见光下无法照射，需要在近红外下进行拍摄采集。利用人体血红蛋白通过吸收近红外光的特性来采集手掌皮肤底下的静脉特征图像。近红外光源发出的光照射手掌，手掌在近红外光照射下，手掌静脉的血红蛋白(包括氧化血红蛋白和还原血红蛋白)对近红外光的吸收强于周围组织，氧化血红蛋白即氧化血色素，还原血红蛋白即为还原血色素。由于不同人体的生物组织结构存在差异，发光阵列30发射混合波长的近红外光使得透射式静脉采集模块100适应不同人群，针对不同人群均能有效采集静脉图像，从而有利于提高该透射式静脉采集模块100的适应性。

结合参照图2和图3，所述摄像模块40包括镜头41和图像传感器42，所述镜头41用于聚焦和会聚光线至所述图像传感器42，所述图像传感器42用于感应近红外光以产生静脉图像。所述镜头41包括多个透镜和光圈，所述图像传感器42为近红外CMOS传感器，具体为但不限于型号为索尼IMX335图像传感器。

进一步参照图3，所述摄像模块40还包括用于透光近红外光的近红外带通滤光片43。所述近红外带通滤光片43可透过760nm～1100nm范围的近红外光，截止其他波段的光。由于采集静脉图像时，利用人体血红蛋白通过吸收近红外光的特性来采集手掌皮肤底下的静脉特征图像，该近红外带通滤光片43使得光线进入图像传感器42之前过滤掉了其他波段的光，有利于静脉图像生成。

在本实施例中，所述第一基板10上还设置有主控芯片，所述主控芯片与所述发光阵列30连接，所述主控芯片用于输出PWM脉冲信号控制所述发光阵列30发光。

进一步参照图2，所述第一基板10还设置有与所述发光阵列30同侧设置的测距模块60，所述测距模块60与所述主控芯片连接；所述测距模块60用于检测放置所述第一基板10和所述第二基板20之间的待采集静脉对象至所述第一基板10的距离，所述主控芯片根据所述距离控制所述发光阵列30的发光强度。

具体地，所述主控芯片可为嵌入式芯片，具体为单片机或DSP处理器；所述单片机可为但不限于ATMEL系列单片机、STM8或STM32单片机；所述DSP处理器可以但不限于AU3822UC82信号的DSP处理器。所述测距模块60为至少一激光测距传感器，所述测距传感器可为但不限于CM36781传感器。

所述主控芯片根据所述距离输出PWM脉冲信号控制发光阵列30中的每一近红外光LED的发光亮度。例如，所述主控芯片输出PWM脉冲信号占空比为零时，近红外光LED发光不发光，所述主控芯片输出PWM脉冲信号占空比为100％时，近红外光LED发光亮度为最大。依次类推，近红外光LED发光需要多大的发光亮度，所述主控芯片相对应的输出多大的PWM脉冲信号占空比。可以理解地，发光阵列30的发光强度太大容易出现过去曝光现象，亮度不够时发光阵列30发射的近红外光不足以穿透待采集静脉的对象传送至摄像模块40，所述主控芯片接收所述测距模块60检测的距离信息输出相应的PWM脉冲信号，以控制所述发光阵列30的发射合适光强的近红外光。

在本实施例中，所述第一基板10和所述第二基板20均为印刷电路板(PCB)，可以为多层印刷电路板。所述主控芯片可与所述发光阵列30和所述图像传感器42位于所述第一基板10的不同侧。

在本实施例中，所述透射式静脉采集模块100还包括壳体，所述壳体为U型壳体，所述壳体包括第一部、第二部和第三部，所述第一部和所述第二部相对设置，所述第三部连接相对设置的所述第一部和所述第二部，所述第一部、第二部和第三部形成具有U型槽的U型壳体。所述第一基板10设置于所述第一部内，所述第二基板20设置于所述第二部内，采集静脉图像时，待采集静脉的对象放置于U型槽内。

参照图4，本申请实施例提供的静脉识别系统200包括上述透射式静脉采集模块100、存储单元300和执行单元400。

具体地，所述透射式静脉采集模块100用于注册时的静脉采集以生成静脉样本库，以及用于识别时的待验证静脉图像采集。所述存储单元300用于存储所述静脉样本库。所述执行单元400用于调用所述存储单元300中的所述静脉样本库和所述透射式静脉采集模块100采集的待验证静脉图像，并将待验证静脉图像与所述静脉样本库进行匹配对比。

在本实施例中，所述存储单元300为存储器，可以为但不限于随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器和电可擦除只读存储器。所述执行单元400为嵌入式DSP芯片，所述嵌入式DSP芯片上移植图像处理算法程序，图像处理算法实现待验证静脉图像与所述静脉样本库进行匹配对比。静脉识别系统200可以为但不限于穿戴装置、门禁识别认证系统、考勤认证系统或应用于口岸通关的身份认证系统。

在所述静脉识别系统200中，利用所述透射式静脉采集模块100进行透射式成像生成静脉图像，有效有利于获取高对比度的静脉图像和有效避免反射成像时的反光现象，且基于所述透射式静脉采集模块100采集的静脉图像进行静脉识别。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种透射式静脉采集模块，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

发光阵列，位于所述第一基板上，其用于发射近红外光照射待采集静脉的对象；

摄像模块，位于所述第二基板上，其用于进行红外成像生成静脉图像；以及

所述发光阵列与所述摄像模块设置于所述第一基板和所述第二基板之间，采集静脉图像时待采集静脉的对象放置于所述第一基板和所述第二基板之间。

2.如权利要求1所述的透射式静脉采集模块，其特征在于，所述发光阵列为由多个近红外发光二极管形成的环形的发光阵列，所述摄像模块正对环形的发光阵列的中心。

3.如权利要求1所述的透射式静脉采集模块，其特征在于，所述摄像模块包括镜头和图像传感器，所述镜头用于聚焦和会聚光线至所述图像传感器，所述图像传感器用于感应近红外光以产生静脉图像。

4.如权利要求3所述的透射式静脉采集模块，其特征在于，所述摄像模块还包括用于透光近红外光的近红外带通滤光片。

5.如权利要求1所述的透射式静脉采集模块，其特征在于，所述第一基板上还设置有主控芯片，所述主控芯片与所述发光阵列连接，所述主控芯片用于输出PWM脉冲信号控制所述发光阵列发光。

6.如权利要求5所述的透射式静脉采集模块，其特征在于，所述第一基板还设置有与所述发光阵列同侧设置的测距模块，所述测距模块与所述主控芯片连接；所述测距模块用于检测放置所述第一基板和所述第二基板之间的待采集静脉对象至所述第一基板的距离，所述主控芯片根据所述距离控制所述发光阵列的发光强度。

7.如权利要求6所述的透射式静脉采集模块，其特征在于，所述测距模块为至少一激光测距传感器。

8.一种静脉识别系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任意一项所述的透射式静脉采集模块，用于注册时的静脉采集以生成静脉样本库，以及用于识别时的待验证静脉图像采集；

存储单元，用于存储所述静脉样本库；以及

执行单元，用于调用所述存储单元中的所述静脉样本库和所述透射式静脉采集模块采集的待验证静脉图像，并将待验证静脉图像与所述静脉样本库进行匹配对比。

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