專利名稱：一種嵌入式手指靜脈識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及人體的生物特征部分識別裝置，尤其是一種嵌入式手指靜脈識別
直O(jiān)
背景技術(shù)：
手指靜脈識別技術(shù)是最新發(fā)展起來的新型生物識別技術(shù)，采用的特征存在于人體內(nèi)部，無法復(fù)制，且依賴于活體而存在，具有更高的防偽性。手指靜脈識別的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是手指靜脈圖像的采集。然而由于人體手指都是前端較為細(xì)小后端較為粗大，相同光源下同一個體手指前后端透光量有所差異，骨節(jié)間和骨節(jié)中段部分透光量也有所差異；不同個體手指大小、厚薄均有差異(有些女性手指靜脈血管極為細(xì)小)。采集的靜脈圖像可能出現(xiàn)手指不同部位曝光不均勻，整體或局部曝光不足、曝光過度等問題，導(dǎo)致采集裝置無法獲取較為理想原始靜脈圖像，后期特征提取及匹配成功率小，準(zhǔn)確度低。另外目前市場上的圖像采集裝置往往僅采集靜脈圖像，不能判斷被采對象是否為人體手指，偽造的手指或靜脈圖像卡片也可能欺騙采集裝置而順利通過識別，使得原本安全等級較高的靜脈識別存在安全隱
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)Qi、O一現(xiàn)有技術(shù)如
公開日期為2009年9月2日、公開號為CN101520840A、發(fā)明名稱為 《手指靜脈圖像采集裝置及方法》的中國專利，揭示一種通過檢測手指靜脈圖像中心區(qū)域平均亮度調(diào)整快門來調(diào)整靜脈圖像亮度的方案；另一種現(xiàn)有技術(shù)如
公開日期為2011年3月 2日、公開號為CN101982826A、發(fā)明名稱為《一種光源亮度自動調(diào)整的手指靜脈采集識別方法》的中國專利，揭示了一種根據(jù)靜脈圖像以水平軸線和垂直軸線為中心的矩形區(qū)域的質(zhì)量調(diào)節(jié)光源亮度的方案；然而該發(fā)明提供的技術(shù)方案均未提及如何避免個體手指前后端大小不同、骨節(jié)中段和骨節(jié)間亮度不均勻等問題的方案，更未提及如何提高靜脈圖像對比度的技術(shù)方案，更沒提及如何判斷被測對象是否為人體手指，無法克服亮度不均勻而導(dǎo)致部分細(xì)節(jié)信息丟失和利用偽造手指或圖像欺騙采集裝置的安全隱患。目前市場上的手指靜脈識別系統(tǒng)，但均采用前端采集加上位主機(jī)的分體結(jié)構(gòu)，體積龐大、連接復(fù)雜，不便于裝卸和移動，尚未見到體積小、集成度高的嵌入式手指靜脈識別的相關(guān)產(chǎn)品，鑒于上述的諸多原因，需要改進(jìn)靜脈識別系統(tǒng)應(yīng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決手指靜脈識別系統(tǒng)的骨節(jié)間亮度不均勻、導(dǎo)致部分細(xì)節(jié)信息丟失和利用，偽造手指或圖像欺騙采集裝置的安全隱患；通過合理的設(shè)計(jì)，提供一種嵌入式手指靜脈識別裝置，近紅外光源光透射，集成度高、體積小、效果好、安全可靠。本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，采用如下的技術(shù)方案是由，光源控制電路、紅外分組光源、手指檢測位、平板電容器、人體特征檢測電路、靜脈采集窗口、液晶顯示器、紅外濾光片、手指靜脈成像裝置、嵌入式系統(tǒng)板、通信接口、語音提示、殼體構(gòu)成；殼體中的底部設(shè)置手指靜脈成像裝置，手指靜脈成像裝置上方設(shè)置紅外濾光片；殼體上方設(shè)置靜脈采集窗口，靜脈采集窗口外周設(shè)置人體特征檢測電路；靜脈采集窗口上方設(shè)置手指檢測位，手指檢測位兩側(cè)設(shè)置平板電容器；手指靜脈成像裝置一側(cè)設(shè)置通信接口，殼體內(nèi)一側(cè)設(shè)置嵌入式系統(tǒng)板，殼體內(nèi)另一側(cè)設(shè)置液晶顯示器，液晶顯示器下方設(shè)置語音提示；殼體上方一側(cè)設(shè)置支架，支架上方設(shè)置橫梁，橫梁下方設(shè)置光源控制電路，光源控制電路下方設(shè)置紅外分組光源；紅外分組光源對應(yīng)靜脈采集窗口與殼體內(nèi)的手指靜脈成像裝置。有益效果包括殼體和安裝在殼體上部的紅外分組光源、光源控制電路；紅外光源下方設(shè)置有手指檢測位和人體手指檢測裝置；客體內(nèi)部設(shè)置有手指靜脈成像裝置、通信接口、嵌入式系統(tǒng)板和信息指示裝置。所述的嵌入式系統(tǒng)板通過線路與光源控制電路、人體手指檢測裝置、手指靜脈成像裝置、通信接口和信息指示裝置相連，根據(jù)個體手指差異快速自動調(diào)整光源、獲取高質(zhì)量靜脈圖像進(jìn)行特征提取和匹配識別，然后通過通信接口輸出識別結(jié)果；所述信息指示裝置配合嵌入式系統(tǒng)板還具備檢測過程信息提示和特征庫管理功能。所述近紅外光源中心波長為780nm或850nm，分三組亮度獨(dú)立連續(xù)調(diào)整，有效解決由于手指前后端大小差異、骨節(jié)中段和骨節(jié)間光透射強(qiáng)度不同導(dǎo)致的靜脈圖像亮度不均勻和部分細(xì)小靜脈對比度過小而消失的問題。在手指檢測位前端兩側(cè)的平板電容器的容量隨人體手指放入或離開發(fā)生特定變化，該變化由檢測電路檢測運(yùn)算得出是否有人體手指放入的信息；嵌入式系統(tǒng)板獲得手指放置信息后通過1光源控制電路啟動光源，近紅外光源發(fā)出光線從放于手指檢測位的手指背部入射，透過收支組織后通過靜脈采集窗口，經(jīng)紅外濾光片濾除雜散的可見光在圖像采集裝置中形成手指靜脈圖像；嵌入式系統(tǒng)板從圖像采集裝置中獲取圖像進(jìn)行圖像分析，檢測手指就位信息，自動調(diào)整光源至最佳狀態(tài)，獲取高質(zhì)量、高對比度的手指靜脈圖像，然后進(jìn)行特征提取、匹配識別，通過通信接口輸出識別結(jié)果。液晶顯示器和語音提示在必要時給出相關(guān)的提示信息配合嵌入式系統(tǒng)板實(shí)現(xiàn)檢測過程信息提示和特征庫管理功能。


圖1中近紅外光源分組示意圖，近紅外光源中心波長為780nm或850nm，分三組 Si、S2、S3，位置分別對應(yīng)手指的前、中后三段，每組亮度獨(dú)立連續(xù)調(diào)整。人體手指普遍的特征都是前端細(xì)小后端粗大，單一亮度的光源必然會得到前端較亮后段較暗的亮度不均勻靜脈圖像；另外，通過骨節(jié)中段的光線能量損耗要大于通過骨節(jié)間隙光線，單一光源必然骨節(jié)間隙部分亮度遠(yuǎn)高于骨節(jié)中段，亮度的差異會導(dǎo)致局部細(xì)小靜脈血管圖像的缺失。分組光源根據(jù)手指前后端大小差異、骨節(jié)中段和骨節(jié)縫的位置智能動態(tài)地調(diào)整光強(qiáng)以產(chǎn)生亮度均勻、脈絡(luò)清晰、對比度高的高質(zhì)量手指靜脈圖像。圖3描述了
圖1中檢測位結(jié)構(gòu)示意圖，依據(jù)手指普遍呈圓形的人體工程學(xué)特征，手指檢測位設(shè)計(jì)為圓弧槽形以適合不同大小的手指檢測，同時槽形設(shè)計(jì)保障了手指放置時位置不會發(fā)生左右的平移；靜脈采集窗口位于手指檢測位底部，尺寸為13X45，即保證有充足的靜脈圖像樣本透過窗口，又保證對如個別女性較小的手指采集時不會發(fā)生手指兩側(cè)的漏光現(xiàn)象。平板電容器位于手指檢測位前段外部兩側(cè)，保障了只有手指充分放入時才能觸發(fā)檢測，減少干擾勿動。為了降低功耗和保護(hù)裝置、延長紅外光源和圖像采集裝置使用壽命，在沒有人體檢測時光源和圖像采集裝置均處于關(guān)閉狀態(tài)；另外為了確保檢測過程有效，防止啟動檢測后人為快速抽取手指換上偽造手指或圖像欺騙采集裝置，一旦發(fā)現(xiàn)手指撤離立即停止檢測，退出所有操作，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性。①系統(tǒng)初始化后等待人體手指放入手指檢測；②檢測到手指放入，啟動光源至初始亮度并開啟圖像采集裝置；③獲取圖像進(jìn)行運(yùn)動檢測，確認(rèn)手指就位情況，期間給出相應(yīng)提示信息；④手指就位后，獲取圖像計(jì)算Bt，進(jìn)行粗調(diào)先將Bt與閾值區(qū)間T進(jìn)行比較同步調(diào)整分組光源整體亮度⑤粗調(diào)結(jié)束后獲取圖像計(jì)算Bf，Bm, Br，進(jìn)行細(xì)調(diào)分別與T比較控制對應(yīng)的分組光源Si、S2和S3實(shí)現(xiàn)亮度歸一化；⑥細(xì)調(diào)完成后進(jìn)行增強(qiáng)獲取圖像計(jì)算Bt，在閾值區(qū)間T內(nèi)搜索靜脈和背景亮度差值Dt的最大值Max (Dt)，并在Max (Dt)處采集高質(zhì)量手指靜脈圖像；⑦手指靜脈特征提?。虎鄼z索靜脈特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配識別；⑨輸出識別結(jié)果，并給出提示信息；⑩關(guān)閉光源和圖像采集裝置； 在整個過程中一旦檢測到手指離開檢測位，則結(jié)束所有操作。以上內(nèi)容是結(jié)合具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作出的進(jìn)一步說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述人體手指檢測裝置包括設(shè)置在手指檢測位兩側(cè)的靠近手指前端的平板電容感應(yīng)器和人體特征檢測電路，利用平板電容介質(zhì)變化影響容量的技術(shù)，用于判斷被測物是否為真實(shí)的人體手指，避免對異物或人為偽造手指或圖像的誤檢。所述嵌入式系統(tǒng)板與圖像采集裝置相連，利用圖像處理技術(shù)檢測被測手指樣本的大小、厚薄、骨節(jié)位置等信息，產(chǎn)生最佳分組光強(qiáng)調(diào)整控制信息，獲取高對比度手指靜脈圖像進(jìn)行特征提取、匹配識別，并通過通信接口輸入識別結(jié)果。所述信息指示裝置配合嵌入式系統(tǒng)板還具備檢測過程信息提示和特征庫管理功能。設(shè)計(jì)合理體積小，準(zhǔn)確迅速的提取高質(zhì)量的指靜脈圖像、匹配識別，排除非人體手指干擾安全、數(shù)據(jù)庫管理可靠。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明
圖1是一種嵌入式手指靜脈識別裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是一種嵌入式手指靜脈識別裝置的近紅外光源結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是一種嵌入式手指靜脈識別裝置的手指檢測位結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1.2.3.中光源控制電路1、紅外分組光源2、手指檢測位3、平板電容器4、人體特征檢測電路5、靜脈采集窗口 6、液晶顯示器7、紅外濾光片8、手指靜脈成像裝置9、嵌入式系統(tǒng)板10、通信接口 11、語音提示12、殼體13。
具體實(shí)施方式
[0035]
以下結(jié)合附圖與實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖中所示，殼體13中的底部設(shè)置手指靜脈成像裝置9，手指靜脈成像裝置9上方設(shè)置紅外濾光片8 ；殼體13上方設(shè)置靜脈采集窗口 6，靜脈采集窗口 6外周設(shè)置人體特征檢測電路5 ；靜脈采集窗口 6上方設(shè)置手指檢測位3，手指檢測位3兩側(cè)設(shè)置平板電容器4 ；手指靜脈成像裝置9 一側(cè)設(shè)置通信接口 11，殼體13內(nèi)一側(cè)設(shè)置嵌入式系統(tǒng)板10，殼體13內(nèi)另一側(cè)設(shè)置液晶顯示器7，液晶顯示器7下方設(shè)置語音提示12 ；殼體13上方一側(cè)設(shè)置支架， 支架上方設(shè)置橫梁，橫梁下方設(shè)置光源控制電路1，光源控制電路1下方設(shè)置紅外分組光源 2 ；紅外分組光源2對應(yīng)靜脈采集窗口 6與殼體(1 內(nèi)的手指靜脈成像裝置9。
權(quán)利要求1.一種嵌入式手指靜脈識別裝置，由光源控制電路(1)、紅外分組光源O)、手指檢測位(3)、平板電容器G)、人體特征檢測電路(5)、靜脈采集窗口(6)、液晶顯示器(7)、紅外濾光片(8)、手指靜脈成像裝置(9)、嵌入式系統(tǒng)板(10)、通信接口(11)、語音提示(12)、殼體(1 構(gòu)成；其特征在于殼體(1 中的底部設(shè)置手指靜脈成像裝置(9)，手指靜脈成像裝置(9)上方設(shè)置紅外濾光片(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種嵌入式手指靜脈識別裝置，其特征在于殼體(13)上方設(shè)置靜脈采集窗口(6)，靜脈采集窗口(6)外周設(shè)置人體特征檢測電路(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種嵌入式手指靜脈識別裝置，其特征在于靜脈采集窗口(6)上方設(shè)置手指檢測位(3)，手指檢測位(3)兩側(cè)設(shè)置平板電容器G)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種嵌入式手指靜脈識別裝置，其特征在于手指靜脈成像裝置(9) 一側(cè)設(shè)置通信接口(11)，殼體(1 內(nèi)一側(cè)設(shè)置嵌入式系統(tǒng)板10，殼體(13)內(nèi)另一側(cè)設(shè)置液晶顯示器(7)，液晶顯示器(7)下方設(shè)置語音提示(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種嵌入式手指靜脈識別裝置，其特征在于殼體(13)上方一側(cè)設(shè)置支架，支架上方設(shè)置橫梁，橫梁下方設(shè)置光源控制電路(1)，光源控制電路(1) 下方設(shè)置紅外分組光源(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種嵌入式手指靜脈識別裝置，其特征在于紅外分組光源(2)對應(yīng)靜脈采集窗口(6)與殼體(1 內(nèi)的手指靜脈成像裝置(9)。
專利摘要一種嵌入式手指靜脈識別裝置，是由，光源控制電路、紅外分組光源、手指檢測位、平板電容器、人體特征檢測電路、靜脈采集窗口、液晶顯示器、紅外濾光片、手指靜脈成像裝置、嵌入式系統(tǒng)板、通信接口、語音提示、殼體構(gòu)成；殼體中的底部設(shè)置手指靜脈成像裝置，手指靜脈成像裝置上方設(shè)置紅外濾光片；殼體上方設(shè)置靜脈采集窗口，殼體內(nèi)一側(cè)設(shè)置嵌入式系統(tǒng)板，殼體上方一側(cè)設(shè)置支架，設(shè)計(jì)合理體積小，準(zhǔn)確迅速的提取高質(zhì)量的指靜脈圖像、匹配識別，排除非人體手指干擾安全、數(shù)據(jù)庫管理可靠。
文檔編號A61B5/117GK202058176SQ20112016159
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者李彥林, 楊數(shù)強(qiáng), 熊中朝, 王軍強(qiáng), 趙志國 申請人:洛陽師范學(xué)院