專利名稱：一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，屬于生物特征識別技術領域。
背景技術：
目前，基于人體生物特征的個人身份認證技術已經(jīng)比較普及，如指紋識別、人臉識別和虹膜認證等，但都存在特征穩(wěn)定性不足，信息容易被竊取和偽造的缺點，安全性差；例如指紋識別技術，存在4%左右的用戶無法正常登記和識別，并且指紋也非常容易被竊取和仿造；靜脈認證技術是利用人體內(nèi)部的靜脈血管紋理信息作為個人身份特征，幾乎無法竊取和偽造，可以大大提高個人身份認證的安全性；并且不容易受外部因素影響，具有更好的適應性和穩(wěn)定性。 靜脈認證的基本原理是利用含氧血液相對肌肉組織對波長為700_1000nm的近紅外光譜有較強吸收作用，利用主動近紅外光源照射手指并通過攝像裝置采集手指圖像即可采集到手指血管的脈絡紋理圖像，不同的光源設計和光路設計都會影響采集的靜脈脈絡紋理圖像質(zhì)量，從而影響認證效果。靜脈特征雖然比指紋穩(wěn)定，不容易被竊取和偽造，但也存在以下缺點，如手指溫度過低會嚴重影響靜脈圖像質(zhì)量，手指晃動或旋轉會采集到不同的圖像，從而會降低指靜脈認證的安全性。指節(jié)紋認證技術經(jīng)相關研究表明也具有一定的唯一性，只要是正常的手指都有較明顯的指節(jié)紋特征，沒有指紋識別部分用戶無法正常登記的問題，特征相比指紋更為明顯、穩(wěn)定和不容易被竊取，主要的缺點是特征相對較少，目前還沒有進行大規(guī)模的實踐檢驗其唯一性。從實際應用的安全性和適應性來看，目前還沒有任何單項的生物特征認證技術可以滿足需要，多模態(tài)身份認證是未來的一個發(fā)展方向；實驗證明，多模系統(tǒng)可以有效提高身份識別的安全性、適應性和抗偽造能力，具有很廣闊的應用前景。
發(fā)明內(nèi)容I、目的本實用新型的目的是提供一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，它選擇靜脈、指紋和指節(jié)紋作為身份認證的生物特征，無需增加指紋識別用戶的操作步驟和使用習慣即可完成靜脈、指紋和指節(jié)紋生物特征的采集；本實用新型采用模塊化設計，可以實現(xiàn)指紋、指靜脈和指節(jié)紋三種生物特征的任意組合進行身份認證。2、技術方案I)本實用新型一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，它是由指靜脈圖像采集模塊100、指節(jié)紋圖像采集模塊200、指紋圖像采集模塊300、手指感應開關400、嵌入式SOC認證模塊500、控制盒900、輸入輸出接口 800和電源模塊700組成；它們之間的位置連接關系、信號走向是上述所有的模塊、手指感應開關及輸入輸出接口都安裝在控制盒上。指靜脈圖像采集模塊100、指節(jié)紋圖像采集模塊200和指紋圖像采集模塊300與嵌入式SOC認證模塊500的圖像輸入接口連接，實現(xiàn)靜脈、指節(jié)紋和指紋生物特征的采集，手指感應開關400與嵌入式SOC認證模塊500的GPIO接口連接，實現(xiàn)手指放置的檢測；電源模塊700與各模塊連接并為各模塊提供工作所需電源。具體的連接關系和信號走向見附圖I和附圖2。所述的指靜脈圖像采集模塊100，本模塊由近紅外LED光源裝置101和靜脈圖像采集裝置102組成，前者放置在控制盒900上端面板上，后者放置在控制盒900底部，他們與嵌入式SOC認證模塊500連接，嵌入式SOC認證模塊500采集靜脈圖像后分析圖像，如過亮或過暗都會自動調(diào)整近紅外LED光源裝置101的亮度和靜脈圖像采集裝置102的曝光時間，實現(xiàn)高質(zhì)量的近紅外指靜脈脈絡圖像采集；該近紅外LED光源裝置101為850nm近紅外發(fā)光二極管，為了使手指受光均勻并充分利用光源， 設置于手指側上方并距離手指背面4-8_處依次平行排列，并與手指平面呈預定角度；為了適應粗細大小不同的手指，近紅外二極管光源亮度可調(diào)，可通過PWM方式(脈寬調(diào)制)動態(tài)開/關和亮度調(diào)節(jié)；為增強手指左右兩邊的受光均勻性，設置有近紅外光源反射裝置103，它放置在近紅外LED光源裝置101的對面和控制盒上端，并與近紅外LED光源裝置101平行，具有反射近紅外光的作用，增強手指受光均勻性，該近紅外光源反射裝置103是鏡子或具有反射光線作用的材料制作；該靜脈圖像采集裝置102是由鏡頭、濾光片和CM0S/CXD感光器件組成，其間關系是濾光片的位置在鏡頭與CM0S/CCD感光傳感器之間；該鏡頭采用手機或USB攝像頭鏡頭；該濾光片采用850nm帶通濾光片，只能透過波長為850nm的近紅外光；該CM0S/CXD感光器件采用CMOS或CXD傳感器；它放置于控制盒900底部中間位置，用于采集手指中間部位靜脈紋理圖像。所述指節(jié)紋圖像采集模塊200，由LED光源裝置201和指節(jié)紋圖像采集裝置202組成，它們都安裝在控制盒900的底部位置，其中指節(jié)紋圖像采集裝置202可與指靜脈圖像采集模塊100中的靜脈圖像采集裝置102相同復用，與嵌入式SOC認證模塊500連接J_LED光源裝置201由發(fā)光二極管組成，從控制盒900底部向上照射手指腹部，從而通過指節(jié)紋圖像采集裝置202采集指節(jié)紋圖像。所述指紋圖像采集模塊300，采用指紋采集模塊，與嵌入式SOC認證模塊500連接;所述手指感應開關400，是一個或兩個電容觸摸感應開關；它們分別放置于第三指節(jié)605和第一指節(jié)601下方2-5MM處，與嵌入式SOC認證模塊500連接，手指600正確放
置后會給出高電平信號。所述嵌入式SOC認證模塊500，是中央處理器CPU、內(nèi)存RAM和存儲器FLASH組成的單芯片系統(tǒng)，F(xiàn)LASH用于存儲程序和用戶特征登記數(shù)據(jù)；本模塊作為系統(tǒng)的主控模塊，有并行(如圖I)和串行(如圖2)兩種工作模式；并行模式是指靜脈認證、指紋認證和指節(jié)紋認證有各自獨立的嵌入式SOC認證模塊500，系統(tǒng)可以并行采集和認證靜脈、指紋和指節(jié)紋；串行模式是指靜脈、指紋、指節(jié)紋共用一個嵌入式SOC認證模塊500，系統(tǒng)按順序?qū)崿F(xiàn)指節(jié)紋、指紋和指靜脈的采集和認證。所述控制盒900是一個箱式盒體結構，本實用新型的所有部件都安裝其上。其上部呈倒L形結構，用于安裝近紅外發(fā)光二極管；其中部設置有類似手指形的凹槽，用于放置和檢測手指；其下部呈箱式狀用于安裝各模塊、零部件及線纜等。所述輸入輸出接口 800有USB、UART、GPIO等常用輸入輸出接口。[0016]所述電源模塊700有5V、3. 3V、I. 8等電壓輸出，為各模塊提供工作所需電源，具體是利用USB的5V電源和LDO電源轉換芯片進行轉換。其中，該近紅外發(fā)光二極管的數(shù)量為4-8個；其中，該發(fā)光二極管的數(shù)量為2-4個；其中，該近紅外發(fā)光二極管的發(fā)光角與手指平面呈1/2-1/3的預定角度。2) 一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證方法，該方法包括特征登記和特征比對過程。特征登記具體步驟如下·步驟一，系統(tǒng)啟動；步驟_■，檢測手指弟二指T1 605是否正確放直；步驟三，正確放置后開啟LED光源裝置201，采集指節(jié)紋圖像；步驟四，提取指節(jié)紋灰度信息，并進行圖像增強、二值化和細化處理，提取第一指節(jié)紋602和第二指節(jié)紋604相對位置信息，作為指節(jié)紋特征信息；根據(jù)指節(jié)紋位置信息還可以實現(xiàn)手指位置的精確定位；如提取第一指節(jié)紋和第二指節(jié)紋失敗則提示用戶手指放置錯誤，需要重新放置；步驟五，采集指紋圖像，分析指紋圖像質(zhì)量，提取指紋特征并根據(jù)指紋圖像質(zhì)量定義指紋特征的權重；步驟六，開啟近紅外LED光源裝置101，采集指靜脈圖像；步驟七，檢測指靜脈圖像，如圖像過暗或過亮則調(diào)整光源亮度和曝光時間后重新采集指靜脈圖像；步驟八，剪切指靜脈中心子塊，進行圖像增強、濾波、歸一化、二值化和指靜脈特征提??；步驟九，保存指節(jié)紋、指紋和指靜脈特征信息；特征比對具體步驟如下步驟一，系統(tǒng)啟動；步驟_■，檢測手指弟二指T1 605是否正確放直；步驟三，正確放置后開啟LED光源裝置201，采集指節(jié)紋圖像；步驟四，提取指節(jié)紋灰度信息，并進行圖像增強、二值化和細化處理，提取第一指節(jié)紋602和第二指節(jié)紋604相對位置信息，根據(jù)指節(jié)紋位置信息實現(xiàn)手指位置的精確定位；如提取第一指節(jié)紋和第二指節(jié)紋失敗則提示用戶手指放置錯誤，需要重新放置，手指的精確定位可以有效提高指靜脈的比對速度和認證精度；步驟五，根據(jù)指節(jié)紋各紋線的位置關系與登記用戶的指節(jié)紋特征進行特征比對，所有比對相似度大于設定閾值的用戶為用戶集合NI ；步驟六，采集指紋圖像，分析指紋圖像質(zhì)量，提取指紋特征并根據(jù)指紋圖像質(zhì)量定義指紋特征的權重，并在用戶集合NI中進行指紋特征比對，所有比對相似度大于設定閾值的用戶為用戶集合N2 ；步驟七，開啟近紅外LED光源裝置101，采集指靜脈圖像；步驟八，檢測指靜脈圖像，如圖像過暗或過亮則調(diào)整光源亮度和曝光時間后重新采集指靜脈圖像；[0040]步驟九，剪切指靜脈中心子塊，進行圖像增強、濾波、歸一化、二值化和指靜脈特征提取，并在用戶集合N2中進行靜脈特征比對，如比對相似度大于設定閾值則比對成功，否則比對失??；它適合超大規(guī)模用戶容量識別，適用于所有用戶群體，具有很高的安全性。3、優(yōu)點及功效在本實用新型中，指靜脈認證是本實用新型的核心，采用不同于現(xiàn)有指靜脈認證裝置的光源系統(tǒng)和認證方法，可以有效提高指靜脈圖像的采集質(zhì)量和認證效果；在實現(xiàn)指靜脈認證的同時可以有效融合指紋認證和指節(jié)紋認證技術，在以下技術指標上有重大突破安全性，可以大幅降低誤識率；普適性，幾乎可以適應所有人群；用戶體驗，可以有效提高通過率； 偽造難度，可以大幅提高特征被竊取和偽造的難度；識別用戶容量，可以大幅提高識別應用的用戶容量和準確度。

圖I為本實用新型并行工作模式的系統(tǒng)框圖；圖2為本實用新型串行工作模式的系統(tǒng)框圖；圖3為本實用新型近紅外LED光源裝置工作原理示意圖；圖4為本實用新型中手指各部位命名示意圖；圖5為本實用新型指靜脈認證實施例的裝置結構圖；圖6為本實用新型指靜脈認證實施例的裝置截面圖；圖7為本實用新型指靜脈指節(jié)紋雙模態(tài)融合認證實施例的裝置結構圖；圖8為本實用新型指靜脈指節(jié)紋雙模態(tài)融合認證實施例的裝置截面圖；圖9為本實用新型指靜脈指紋雙模態(tài)融合認證實施例的裝置結構圖；圖10為本實用新型指靜脈指紋雙模態(tài)融合認證實施例的裝置截面圖圖11為本實用新型指靜脈指節(jié)紋指紋三模態(tài)融合認證實施例的裝置結構圖；圖12為本實用新型指靜脈指節(jié)紋指紋三模態(tài)融合認證實施例的裝置截面圖圖13為本實用新型多模態(tài)融合身份認證特征登記流程圖。圖14為本實用新型多模態(tài)融合身份認證特征比對流程圖圖中具體標號如下100、靜脈圖像采集模塊 200、指節(jié)紋圖像采集模塊300、指紋圖像采集模塊400、手指感應開關500、嵌入式SOC認證模塊 600、手指700、電源模塊800、輸入輸出接口900、控制盒101、近紅外LED光源裝置 102、靜脈圖像采集裝置103、近紅外光源反射裝置201、LED光源裝置202、指節(jié)紋圖像采集裝置401、第三指節(jié)感應開關402、第一指節(jié)(指尖)感應開關601、第一指節(jié)(指尖)602、第一指節(jié)紋[0072]603、第二指節(jié)604、第二指節(jié)紋605、第三指節(jié)606、指紋采集區(qū)域607、指靜脈中心子塊SlOl-Sl 16，S201-S223 為流程序號α近紅外LED的發(fā)光聚焦角度；β近紅外LED的發(fā)光中心線與手指平面的夾角；
具體實施方式為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉優(yōu)選實施例對本實用新型進一步詳細說明。圖I為本實用新型并行工作模式的系統(tǒng)框圖，指靜脈采集模塊100、指節(jié)紋采集模塊200和指紋采集模塊300分別與獨立的嵌入式SOC認證模塊500連接，其中與指靜脈采集模塊100連接的嵌入式SOC認證模塊500為主模塊，提供對外的輸入輸出接口 800，手指感應開關400也只與主模塊連接，其余嵌入式SOC認證模塊500為從模塊，通過UART或其他接口由主模塊控制；并行工作模式的優(yōu)點是指靜脈認證、指節(jié)紋認證和指紋認證可以同步進行，認證快速，缺點是成本較高，系統(tǒng)較為復雜，且不利于設備小型化。上述所有的模塊、手指感應開關400及輸入輸出接800都安裝在控制盒900上。具體的工作原理如下當主模塊檢測到手指感應開關400為高電平時，表示有手指插入，通過通信接口發(fā)送控制指令給從模塊，從模塊接收到控制指令后采集指節(jié)紋和指紋圖像，并獨立完成圖像處理和認證過程，主模塊在發(fā)送完控制指令后立即采集指靜脈圖像，同步完成指靜脈圖像處理和認證，并綜合指節(jié)紋和指紋的認證結果給出最終認證結果。圖2為本實用新型串行工作模式的系統(tǒng)框圖，指靜脈采集模塊100、指節(jié)紋采集模塊200和指紋采集模塊300統(tǒng)一連接到嵌入式SOC認證模塊500。指靜脈認證、指節(jié)紋認證和指紋認證順序進行，優(yōu)點是成本低，設備體積小，缺點是認證速度較慢。上述所有的模塊、手指感應開關400及輸入輸出接口 800都安裝在控制盒900上。圖3為本實用新型近紅外LED光源裝置101工作原理示意圖，采用的是單側發(fā)光照射，另一側反射補光方式。近紅外LED光源裝置101主要由兩部分構成，一部分是近紅外發(fā)光LED，另一部分是反射立面，近紅外發(fā)光LED采用具有聚焦功能的近紅外LED，發(fā)光聚焦角度α為30度到40度，近紅外LED的發(fā)光中心線與手指平面成一定角度β α/2，對于正常大小的手指有80%的光量直接照射到手指，另有20%左右的光量通過反射立面照射到手指的另一邊，優(yōu)點是手指放置習慣自然，手指受光均勻，不會出現(xiàn)兩邊高亮和一邊亮一邊暗的情況從而影響圖像質(zhì)量，還能有效減小裝置尺寸。圖4為手指在本實用新型中各部位命名示意圖，每根手指共有五個部分第一指節(jié)601 (指紋部分)，第一指節(jié)紋602 (第一指節(jié)和第二指節(jié)分界處)，第二指節(jié)603，第二指節(jié)紋604 (第二指節(jié)和第三指節(jié)分界處)，第三指節(jié)605。其中指紋采集區(qū)域為606，指靜脈中心子塊為607，指靜脈中心子塊607包括了第一指節(jié)紋和第二指節(jié)紋。見圖5和圖6指靜脈單模態(tài)認證實施例適合小規(guī)模用戶容量識別圖5和圖6分別為本實施例指靜脈單模態(tài)認證裝置結構圖和截面圖，近紅外LED光源裝置101在手指的左側上方，第三指節(jié)感應開關401和第一指節(jié)感應開關402分別在第三指節(jié)(指根)605和第一指節(jié)(指尖)601的下方2-5mm處,手指感應開關400用何傳感器并無特定限制，在本實用新型的所有實施例中均采用靜電電容式的觸摸傳感器，當手指接近傳感器時電容會發(fā)生變化，當電容變化達到一定閾值的時候傳感器會發(fā)出高電平信號，進而可以檢測是否有手指放置，只有同時檢測到第三指節(jié)感應開關401和第一指節(jié)感應開關402都為高電平信號時才認為手指已經(jīng)放置。指靜脈圖像采集裝置102與嵌入式SOC認證模塊500在同一塊電路板上，指靜脈圖像采集裝置102通過接收手指透射的近紅外光進行成像。嵌入式SOC認證模塊500與第三指節(jié)感應開關401和第一指節(jié)感應開關402連接，同時與指靜脈圖像采集裝置102和近紅外LED光源裝置101連接，當通過手指感應開關400檢測到手指放置后，嵌入式SOC認證模塊500會打開近紅外LED光源裝置101并通過指靜脈圖像采集裝置102采集指靜脈圖像；對于不同粗細的手指，如果光源強度和CMOS傳感器的曝光時間一定則會出現(xiàn)指靜脈圖像過暗和過亮的情況，需要根據(jù)采集的指靜脈圖像灰度直·方圖動態(tài)調(diào)節(jié)光源強度和CMOS曝光時間，以適應不同類型的手指，在本實用新型的所有實施例中均采用PWM (脈寬調(diào)制)的方式控制近紅外LED光源裝置的亮度，提高占空比則減小光源亮度，進而圖像變暗，減小占空比則加大光源亮度，進而圖像變亮；通過I2C直接設置CMOS曝光寄存器調(diào)整曝光時間，曝光時間加大則圖像變亮，曝光時間減小則圖像變暗。如果圖像質(zhì)量滿足要求，則進行手指邊緣檢測，定位靜脈中心子塊，圖像增強，濾波，歸一化，二值化和特征提取，并根據(jù)用戶指令進行特征登記或特征比對等。如特征比對相似度大于設定閾值則靜脈認證成功。見圖7和圖8指靜脈指節(jié)紋雙模態(tài)融合認證實施例適合較大規(guī)模用戶容量識別和對安全要求較高的應用；圖7和圖8分別為本實施例指靜脈指節(jié)紋雙模態(tài)融合認證裝置結構圖和截面圖，總體結構與指靜脈單模態(tài)認證裝置實施例相同，不同之處在于在嵌入式SOC認證模塊500所在的電路板上增加了 LED光源裝置201，LED光源裝置201受嵌入式SOC認證模塊500控制，照射指腹部位，指節(jié)紋圖像采集裝置202接收手指腹部反射的光進行成像。本實施例中指節(jié)紋圖像采集裝置202與指靜脈圖像采集裝置102共用，為了避免光源互相干擾，需要對光源進行實時控制。 當手指感應開關400檢測到手指放置后，嵌入式SOC認證裝置500會首先開啟LED光源裝置201 (近紅外LED光源裝置101處于關閉狀態(tài))，采集指節(jié)紋圖像，并進行灰度化，邊緣檢測，歸一化，圖像增強，濾波，二值化，細化，特征提取等操作，提取第一指節(jié)紋602和第二指節(jié)紋604位置信息，如果指節(jié)紋特征不存在，則判斷為非法手指，給出提示信息；如果指節(jié)紋特征合法，依據(jù)指節(jié)紋的位置信息精確定位指靜脈中心子塊607，并同時與登記的指節(jié)紋特征進行比對，所有比對相似度大于設定閾值的用戶為用戶集合NI。然后再進行指靜脈比對，根據(jù)指靜脈比對的相似度給出最終認證結果。具體指靜脈認證流程同指靜脈單模態(tài)認證實施例，在此不再詳述。見圖9和圖10指靜脈指紋雙模態(tài)融合認證實施例適合較大規(guī)模用戶容量識別，指紋質(zhì)量不高的群體也可以使用，安全要求較高的應用；圖9和圖10分別為本實施例指靜脈指紋雙模態(tài)融合認證裝置結構圖和截面圖，總體結構與指靜脈單模態(tài)認證裝置實施例相同，不同之處在于用指紋圖像采集模塊300替換第一指節(jié)感應開關402，指紋圖像采集模塊300與嵌入式SOC認證模塊500連接；指紋圖像采集模塊300為公知部件，在此不作詳細說明。當?shù)谌腹?jié)感應開關401檢測到手指放置后，嵌入式SOC認證模塊500先采集指紋圖像，并對指紋圖像進行質(zhì)量評價和提取指紋特征，根據(jù)登記的指紋特征進行指紋比對得到用戶集合NI，然后再進行指靜脈比對，根據(jù)指靜脈比對的相似度給出最終認證結果。具體指靜脈認證流程同指靜脈單模態(tài)認證實施例，在此不再詳述。見圖11和圖12指靜脈指節(jié)紋指紋三模態(tài)融合認證實施例適合超大規(guī)模用戶容量識別，指紋質(zhì)量不高的群體也可以使用，安全要求很高的應用；圖11和圖12分別為本實施例指靜脈指節(jié)紋指紋三模態(tài)融合認證裝置結構圖和截面圖，總體結構與指靜脈指紋雙模態(tài)融合認證實施例相同，不同之處在于在嵌入式SOC認證模塊500所在的電路板上增加了 LED光源裝置201，LED光源裝置201受嵌入式SOC認證 模塊500控制，照射指腹部位，指節(jié)紋圖像采集裝置202接收手指腹部反射的光進行成像。本實施例中指節(jié)紋圖像采集裝置202與指靜脈圖像采集裝置102共用，為了避免光源互相干擾，需要對光源進行實時控制。具體指節(jié)紋、指紋和指靜脈采集原理和認證過程與指靜脈指節(jié)紋雙模態(tài)融合認證實施例相同，在此不再詳述；下面以指靜脈指節(jié)紋指紋三模態(tài)融合認證實施例特征登記和特征比對方法做更近一步的說明圖13為指節(jié)紋指紋指靜脈三模態(tài)融合認證實施例的特征登記流程圖。S101,檢測手指是否正確放置,具體是檢測第二指節(jié)感應開關401是否為聞電平，如果為高電平則認為手指正確放置，如為低電平，則手指沒有正確放置；S102，只有檢測到手指正確放置后才繼續(xù)登記，否則一直檢測；S103,當檢測到手指放置的時候，嵌入式SOC認證模塊500開啟LED光源201照射手指腹部(近紅外LED光源101關閉狀態(tài))；S104,開啟LED光源裝置201后通過圖像采集裝置102或202采集指節(jié)紋圖像；S105，采集完指節(jié)紋圖像后關閉LED光源裝置201 ；S106，提取指節(jié)紋特征信息，在提取指節(jié)紋特征信息前還需要做圖像預處理、圖像增強、濾波、二值化和細化等必要圖像處理；S107,提取完指節(jié)紋特征后接著米集指紋圖像；S108，指紋圖像質(zhì)量評價，具體是根據(jù)采集的指紋圖像清晰度和完整度進行指紋圖像質(zhì)量評價，并根據(jù)評價結果定義指紋特征的權重；S109，如指紋圖像質(zhì)量符合要求，則提取指紋特征；S110，完成指節(jié)紋和指紋特征提取后進行指靜脈的采集和特征提取，在采集指靜脈圖像之前必須打開近紅外LED光源裝置101 ；S111，采集指靜脈圖像，通過指靜脈圖像采集裝置102采集指靜脈圖像；S112，評價指靜脈圖像質(zhì)量，對于過小或過粗大的手指采集的指靜脈圖像會過亮或過暗，需要針對不同類型的手指進行調(diào)整，提高采集的指靜脈圖像質(zhì)量；S113，判斷圖像質(zhì)量是否符合要求，如不符合要求需要重新采集，具體是根據(jù)指靜脈圖像的直方圖信息進行評價，如主體灰度空間在要求范圍之內(nèi)則認為圖像符合要求；S114，如果圖像不符合要求需要重新采集，則根據(jù)直方圖灰度空間信息調(diào)整光源亮度和CMOS曝光時間重新采集和評價；S115，如圖像質(zhì)量符合要求，則根據(jù)指節(jié)紋位置信息進行定位并剪切指靜脈中心子塊607，經(jīng)過圖像增強，濾波，歸一化和二值化等圖像處理流程，最后提取指靜脈特征信息；S116，指節(jié)紋、指紋和指靜脈特征信息都提取完成后保存所有提取的特征信息，以備特征比對時使用。圖14為指節(jié)紋指紋指靜脈三模態(tài)融合認證實施例的特征比對流程圖。S201，檢測手指是否正確放置，在認證采集圖像之前需要檢測手指是否正確放·置；S202，只有檢測到手指正確放置后才能開始認證，否則一直檢測手指是否正確放置；S203，如果檢測到手指正確放置，則開啟LED光源201 (近紅外LED光源101關閉狀態(tài))；S204,開啟LED光源201后通過圖像采集裝置102/202采集指節(jié)紋圖像；S205，采集完指節(jié)紋圖像后關閉LED光源201 ；S206，提取指節(jié)紋特征信息，在提取指節(jié)紋特征信息前還需要做圖像預處理、圖像增強、濾波、二值化和細化等必要圖像處理；S207，根據(jù)提取的指節(jié)紋特征與登記的指節(jié)紋特征根據(jù)設定的閾值進行比對，得到所有高于設定閾值的用戶集合NI ；S208，采集指紋圖像；S209，指紋圖像質(zhì)量評價，具體是根據(jù)采集的指紋圖像清晰度和完整度進行指紋圖像質(zhì)量評價，并根據(jù)評價結果定義指紋特征的權重；S210，如指紋圖像質(zhì)量符合要求則提取指紋特征信息；S211，在用戶集合NI中進行指紋特征比對得到用戶集合N2 ；S212，開啟近紅外LED光源101 ；S213，通過圖像采集裝置102采集指靜脈圖像；S214，評價指靜脈圖像質(zhì)量；S215，如圖像過亮或過暗需要重新采集；S216，根據(jù)圖像亮度信息調(diào)整光源亮度和CMOS曝光寄存器重新采集圖像；S217，根據(jù)指節(jié)紋位置信息定位并剪切指靜脈中心子塊607 ；S218，指靜脈圖像增強、濾波、歸一化和二值化等圖像處理操作；S219，提取指靜脈譜特征進行比對；S220，在用戶集合N2中進行指靜脈特征比對；S221，如果比對相似度大于設定閾值，則認證成功，否則認證失??；S222，認證成功；S223，認證失敗；以上實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型所描述的技術方案和實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員還可以對本實用新型進行修改或者同等替換；而一切不脫離本實用新型的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。例如，在上述實施例中，指紋采集識別裝置換為電容傳感器指紋識別裝置，或改變指紋識別裝置安裝方式均 可實現(xiàn)相同效果。
權利要求1.一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，其特征在于它是由指靜脈圖像采集模塊(100)、指節(jié)紋圖像采集模塊(200)、指紋圖像采集模塊(300)、手指感應開關(400)、嵌入式SOC認證模塊(500)、控制盒(900)、輸入輸出接口(800)和電源模塊(700)組成；上述所有的模塊、手指感應開關及輸入輸出接口都安裝在控制盒上，指靜脈圖像采集模塊(100)、指節(jié)紋圖像采集模塊(200)和指紋圖像采集模塊(300)與嵌入式SOC認證模塊(500)的圖像輸入接口連接，手指感應開關(400)與嵌入式SOC認證模塊(500)的GPIO接口連接，電源模塊(700)與各模塊連接； 所述的指靜脈圖像采集模塊(100)，由近紅外LED光源裝置(101)和靜脈圖像采集裝置(102)組成，前者放置在控制盒(900)上端面板上，后者放置在控制盒(900)底部，它們與嵌入式SOC認證模塊(500)連接；該近紅外LED光源裝置(101)為850nm近紅外發(fā)光二極管，設置于手指側上方并距離手指背面4-8mm處依次平行排列，并與手指平面呈預定角度；近紅外光源反射裝置(103)是鏡子或具有反射光線作用的材料制作，它放置在近紅外LED光源裝置(101)的對面和控制盒上端，并與近紅外LED光源裝置(101)平行；該靜脈圖像采集裝置(102)是由鏡頭、濾光片和CM0S/CXD感光器件組成，濾光片的位置在鏡頭與CM0S/CXD感光傳感器之間；該鏡頭米用手機或USB攝像頭鏡頭；該濾光片米用850nm帶通濾光片；該CM0S/CXD感光器件采用CMOS或CXD傳感器，它放置于控制盒(900)底部中間位置； 所述指節(jié)紋圖像采集模塊(200 )，由LED光源裝置(201)和指節(jié)紋圖像采集裝置(202 )組成，它們都安裝在控制盒(900)的底部位置，其中指節(jié)紋圖像采集裝置(202)與指靜脈圖像采集模塊(100 )中的靜脈圖像采集裝置(102 )相同復用，與嵌入式SOC認證模塊(500 )連接；該LED光源裝置(201)由發(fā)光二極管組成，從控制盒(900)底部向上照射手指腹部，從而通過指節(jié)紋圖像采集裝置(202)采集指節(jié)紋圖像； 所述指紋圖像采集模塊(300)，采用指紋采集模塊，與嵌入式SOC認證模塊(500)連接; 所述手指感應開關(400)，是一個或兩個電容觸摸感應開關，它們分別放置于第三指節(jié)(605)和第一指節(jié)(601)下方2-5麗處，與嵌入式SOC認證模塊(500)連接，手指(600)正確放置后會給出高電平信號； 所述嵌入式SOC認證模塊(500)，是中央處理器CPU、內(nèi)存RAM和存儲器FLASH組成的單芯片系統(tǒng)；本模塊有并行和串行兩種工作模式；并行模式是指靜脈認證、指紋認證和指節(jié)紋認證有各自獨立的嵌入式SOC認證模塊(500);串行模式是指靜脈、指紋、指節(jié)紋共用一個嵌入式SOC認證模塊(500)； 所述控制盒(900)是一個箱式盒體結構，裝置的所有部件都安裝其上；其上部呈倒L形結構；其中部設置有類似手指形的凹槽；其下部呈箱式狀； 所述輸入輸出接口(800)為USB、UART、GPIO常用輸入輸出接口 ； 所述電源模塊(700)是利用USB的5V電源和LDO電源轉換芯片進行轉換。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，其特征在于該近紅外發(fā)光二極管的數(shù)量為4-8個。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，其特征在于該發(fā)光二極管的數(shù)量為2-4個。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，其特征在于該近紅外發(fā)光二極管的發(fā)光角與手指平面呈1/2-1/3的預定角度?！?br> 專利摘要一種基于指部生物特征的多模態(tài)身份認證裝置，它是由指靜脈圖像采集模塊、指節(jié)紋圖像采集模塊、指紋圖像采集模塊、手指感應開關、嵌入式SOC認證模塊、控制盒、輸入輸出接口和電源模塊組成；上述的模塊、手指感應開關及輸入輸出接口都安裝在控制盒上，指靜脈圖像采集模塊、指節(jié)紋圖像采集模塊和指紋圖像采集模塊與嵌入式SOC認證模塊的圖像輸入接口連接，實現(xiàn)靜脈、指節(jié)紋和指紋生物特征的采集，手指感應開關與嵌入式SOC認證模塊的GPIO接口連接，實現(xiàn)手指放置的檢測；電源模塊與各模塊連接提供工作所需電源。本實用新型提高了身份識別的安全性，具有較好的實用價值和廣闊的應用前景。
文檔編號G06K9/20GK202771437SQ20122003750
公開日2013年3月6日 申請日期2012年2月6日 優(yōu)先權日2012年2月6日
發(fā)明者梁愛華 申請人:北京鑫光智信軟件技術有限公司