用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路的製作方法
2023-09-21 05:56:40
專利名稱：用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種電路，具體地說是用於生物特徵識別的自動調節電路。
背景技術：
目前出現了一種新的生物特徵識別技術——靜脈識別，現在主要的研究有手背靜脈識別、手掌靜脈識別以及手指靜脈識別。人體靜脈內的血紅蛋白比其他組織對近紅外光 線有更強的吸收效果，因此可以在成像設備上形成靜脈脈絡的圖像。在獲取靜脈圖像時，可 以利用透射光或者反射光兩種方式進行獲取。當採用紅外透視光獲取手指靜脈圖像時，由於每個人的手掌厚度、拳頭握緊程度、 手指粗細不一，會導致靜脈脈絡圖像成像效果不均勻現象。例如對手指粗細適中的手指成 像效果好時，但對於細手指就會出現透射光過強而導致細微的靜脈被湮滅，相反對於粗手 指會出現透射光過弱而導致靜脈模糊不清。針對這個問題，有些專利作了一些發明。例如申請專利號為200910029242. 2中提 出一種通過計算採集到的圖像中手指靜脈圖像中心區域的平均亮度、判讀亮度是否在一個 預設的範圍內，如果低於該範圍，則通過加大快門，增加手指靜脈圖像的亮度；否則降低快 門，降低手指靜脈圖像的亮度。這種方法每次採集時，都需要一些計算後，然後確定調節快 門相關數據，導致計算量較大，進而導致反應速度較慢。另外還有一類專利，採用控制晶片、 光敏電阻和脈寬調製技術(PWM)對照明燈具及LED的功率進行連續控制以實現自動調光功 能。這種方式是屬於數字電路範疇，而且需要硬體程序控制。
發明內容
本發明的目的在於提供響應速度快、結構簡單的、以實現紅外光強自動調節功能 的用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路。本發明的目的是這樣實現的本發明用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路，其特徵是包括紅外接 收管、三極體、運放、電阻、電容和紅外發射管，三極體包括第一三極體和第二三極體，運放 包括第一運放、第二運放和第三運放，電阻包括第一電阻 第十一電阻，紅外接收管兩端分 別接+5V電壓和第一三極體基極，紅外接收管電流經第一三極體放大、並得到電壓U0，電壓 UO與+5V電壓直接連接由第一運放、第一 第四電阻構成的減法器、得到電壓U1，電壓Ul 與電壓Uin通過由第二運放、第五 第八電阻構成的減法器、得到電壓Ue，電壓Ue接由第 三運放、第九 第十一電阻和電容構成的積分電路、得到電壓Uout，電壓Uout經過電阻第 十一形成電流、電流流經三極體基極且被第二三極體放大，紅外發射管的一端與第二三極 管的集電極相連，紅外發射管的另外一端接+5V電壓。本發明的優勢在於可自動調節光強，響應速度快、結構簡單。
圖1為本發明的紅外光強自動調節閉環電路示意圖；圖2為本發明的紅外光強自動調節電路圖；圖3為本發明的閉環電路參考標準值Uin設定時，設備安裝位置示意圖；圖4為本發明的紅外光強自動調節工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述結合圖1 4，本發明的用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路的特徵是圖2中紅外接收管QO兩端分別接+5V電壓和三極體Ql基極，QO電流經三極體Ql和電 阻R13放大，電壓UO與+5V電壓直接接一個減法器(由運放和電阻R9、RIO、Rll和R12構 成)得到電壓Ul，Ul與電壓Uin通過一個減法器(由運放和電阻R1、R2、R3和R4構成)得 到電壓Ue，Ue接一個積分電路(由運放和電阻R5、R6、R7和電容Cl構成)得到電壓Uout。 電壓Uout經過電阻R7形成電流，流經三極體Q2基極，被Q2放大，Q2的集電極接紅外發射 管Dl的一端，Dl另外一端接+5V電壓。圖1中通過減法器，將光強電壓(反饋電壓)Ul與預設標準輸入電壓Uin比較，得 到偏差電壓Ue ；通過積分電路可以得到光強控制電壓Uout，若偏差值Ue小於O (反饋值大 於標準值)，則自動調高輸出控制電壓Uout至標準值Uin ；若偏差值Ue大於0，則自動調低 輸出控制電壓Uout至標準值Uin ；控制電壓Uout經過電阻R7後形成輸出電流，並通過三 極管Q2的基極控制三極體經過集電極與發射極的電流，進而通過該電流控制紅外反射管 的發射光強度；根據透射光的強度，可以自動調節輸出電壓Uout，進而控制紅外光源的發 射強度，以保證紅外透射光強維持一個相對固定值，使成像效果保持穩定，從而保證圖像質 量達到最佳的目的。紅外光源、手部部位、成像設備等相關設備示意圖如圖3所示，設定閉環電路參考 標準值Uin的方法，具體設定如下由自動調光電路控制的紅外光源①照射手部部位(人的手指、手背、手掌等含有 靜脈的部位)，在其對面安放的一個紅外成像設備②，通過該成像設備②獲取到含有靜脈脈 絡的實時動態圖像，同時，安放在成像設備旁邊的紅外光接收管③也將接收到的信號輸入 到自動調光電路中。使用者一邊通過顯示設備觀察成像效果，一邊調節紅外光源的初始化 輸出電壓的電位器④，調節標準輸入電壓Uin的值，直到確認成像效果質量最佳，此時初始 化輸出電壓為標準電壓Uin。紅外光強自動調節的工作流程如圖4所示。(1)開機，自動調光電路、紅外成像設備和顯示設備開始工作；(2)將任一待成像的手部部位(人的手指、手背、手掌等含有靜脈的部位)，放入紅 外發射光源和紅外成像設備之間；這時，稱待成像的手部部位為初始化手部部位；(3)紅外光源照射手部部位，透射光在對面的紅外成像設備上形成含有靜脈脈絡 的動態圖像；(4)通過顯示設備，使用者一邊通過觀察實時的動態圖像，一邊調節紅外光源初始 化輸出電壓的電位器，直到確認成像效果質量最佳時停止，此時初始化輸入電壓為標準電壓Uin，此標準電壓Uin可一直保持不變；(5)更換任一相同類型的測量手部部位，即初始化手部部位和測量手部部位都是 手指、或都是手掌、或其他，不能初始化手部部位是手背、而測量手部部位是手指；(6)紅外光源照射手部部位，其透射光在成像設備上成像，也被安裝在成像設備旁 的紅外接收管QO接收到光信號；(7)接收到的光強形成了成正比關係的電流，通過三極體Ql和減法器得到反饋電 壓Ul，Ul可近似等價於光強電壓；(8)通過由運放器件構成的減法器，將光強電壓(反饋電壓)Ul與預設標準輸入電 壓Uin比較，得到偏差電壓Ue ；(9)通過由運放器件構成的積分電路，可以得到光強控制電壓Uout ；(10)光強控制電壓Uout通過電阻R7後形成輸出電流，並通過三極體Q2形成控制 紅外反射管的發射電流，進而控制發射光強度；發射光源動態自動調整，從而保證紅外透射 光強維持在初始化成像效果的強度，使成像效果保持穩定；(11)拍照，保存靜脈圖像；(12)重複執行步驟(5) ~ (Il)0
權利要求
用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路，其特徵是包括紅外接收管、三極體、運放、電阻、電容和紅外發射管，三極體包括第一三極體和第二三極體，運放包括第一運放、第二運放和第三運放，電阻包括第一電阻～第十一電阻，紅外接收管兩端分別接+5V電壓和第一三極體基極，紅外接收管電流經第一三極體放大、並得到電壓U0，電壓U0與+5V電壓直接連接由第一運放、第一～第四電阻構成的減法器、得到電壓U1，電壓U1與電壓Uin通過由第二運放、第五～第八電阻構成的減法器、得到電壓Ue，電壓Ue接由第三運放、第九～第十一電阻和電容構成的積分電路、得到電壓Uout，電壓Uout經過電阻第十一形成電流、電流流經三極體基極且被第二三極體放大，紅外發射管的一端與第二三極體的集電極相連，紅外發射管的另外一端接+5V電壓。
全文摘要
本發明的目的在於提供用於靜脈圖像採集的紅外光源光強自動調節電路。本發明包括紅外接收管、三極體、運放、電阻、電容和紅外發射管，三極體包括第一三極體和第二三極體，運放包括第一運放、第二運放和第三運放，電阻包括第一電阻～第十一電阻。本發明可自動調節光強，響應速度快、結構簡單。
文檔編號G06K9/00GK101833657SQ20101015901
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者馮偉興, 朱寰, 王德雙, 王科俊, 管鳳旭 申請人:哈爾濱工程大學