一種超薄手指靜脈識別系統的製作方法

2023-05-28 17:44:11 1

一種超薄手指靜脈識別系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及手指靜脈識別【技術領域】，尤其涉及一種超薄手指靜脈識別系統，它包括用於輔助手指定位的指託、用於對指託上手指內靜脈進行照射的紅外光源以及用於獲取手指靜脈圖像的拍攝模組，其特徵在於：所述拍攝模組進一步包括：一透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元；一不透光的信號隔離層，位於透光基片背面，信號隔離層於各透鏡單元的相應位置均開設有供光線通過的第一通光部；一感光晶片，用於收集通過各透鏡單元及與其相應的第一通光部的光線；所述指託上還開設有供光線通過的第二通光部。它結構簡單、能有效減少手指靜脈識別系統的體積佔用。
【專利說明】一種超薄手指靜脈識別系統
【技術領域】:
[0001]本發明涉及手指靜脈識別【技術領域】，尤其涉及一種超薄手指靜脈識別系統。
【背景技術】:
[0002]生物特徵識別是利用生物特徵採集裝置和計算機技術，基於人體本身固有的生理特徵或行為特徵進行個人身份鑑別的技術，是目前最為方便與安全的個人身份鑑別手段。基於生理特徵的生物識別主要包括指紋、人臉、掌紋、手形、掌形、虹膜、視網膜、DNA、手部靜脈血管等，基於行為特徵的生物識別包括語音、步態、籤名、打字韻律等。在目前生物特徵識別中，指紋識別是最成熟、應用最廣泛的生物識別技術解決方案，但是作為體表特徵，指紋識別也存在易損、易偽造等不足。人臉識別具有很多優點，如主動性、非侵犯性和用戶友好等，但由於人臉會隨年齡變化、易偽裝、幹擾條件多等，識別精度受到限制。虹膜識別雖然具有特徵優越性，但其技術沒有指紋成熟，採集設備造價高，不能適應低端市場。語音、步態等行為特徵識別因為極易受外界環境變換、個體的身體健康狀況等影響，識別性能不盡理想。
[0003]手指靜脈識別技術是一種新的生物特徵識別技術，它利用手指內的靜脈分布圖像來進行身份識別。工作原理是依據人類手指中流動的血液可吸收特定波長的光線，而使用特定波長光線對手指進行照射，可得到手指靜脈的清晰圖像。利用這一固有的科學特徵，將實現對獲取的影像進行分析、處理，從而得到手指靜脈的生物特徵，再將得到的手指靜脈特徵信息與事先註冊的手指靜脈特徵進行比對，從而確認登錄者的身份。手指靜脈身份識別具有以下幾個特點。1.高度防偽:靜脈隱藏在手指內部，不會被複製和盜用，而指紋、人臉都在外部容易被別人獲取，尤其是指紋生活中很容易留下痕跡。2.終生不變性:人的手指一旦成年後，指內的靜脈特徵幾乎不會改變，不受外界因素影響，如乾燥、龜裂、水分等。
3.高度準確:因為不同人的手指靜脈特徵差異相對於其它生物識別的差異明顯，即使是同卵雙胞胎的靜脈圖案也不同。4.非接觸式:減少病毒接觸傳染的可能性，緩和使用者的抗拒心理。5.活體識別:由於採用人手指內靜脈血管作為認證，所以具有活體識別的特徵，極大增加了偽造難度。
[0004]手指靜脈識別的基礎和關鍵是手指靜脈圖像的採集。然而，傳統的手指靜脈識別中，其成像系統採用的是單透鏡。如:在保證視場大小為40mmX30mm時，由於單透鏡焦距和光學系統上的限制，其產品總厚度會在40mm以上，這使得該系統的整體體積較大，從而影響了它的安裝和便攜性。在現有的資料和產品中還未發現有任何方式解決該不足。

【發明內容】
:
[0005]本發明的目的在於提供一種超薄手指靜脈識別系統，它結構簡單、能有效減少手指靜脈識別系統的體積佔用。
[0006]本發明所述的一種超薄手指靜脈識別系統的技術方案是這樣實現的:
[0007]—種超薄手指靜脈識別系統，它包括用於輔助手指定位的指託、用於對指託上手指內靜脈進行照射的紅外光源以及用於獲取手指靜脈圖像的拍攝模組，其特徵在於:所述拍攝模組進一步包括:
[0008]一透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元；
[0009]一不透光的信號隔離層，位於透光基片背面，信號隔離層於各透鏡單元的相應位置均開設有供光線通過的第一通光部；
[0010]一感光晶片，用於收集通過各透鏡單元及與其相應的第一通光部的光線；
[0011 ] 所述指託上還開設有供光線通過的第二通光部。
[0012]本發明所述的一種超薄手指靜脈識別系統與現有技術相比具有如下優點:
[0013]1.採用多個透鏡單元成像代替傳統的單透鏡，由於各透鏡單元尺寸的減小，其焦距也相應縮短；以保證視場大小為40mmX30mm為例，傳統的單透鏡結構的產品總厚度由於焦距的限制，通常在40mm以上，而本發明所述的一種超薄手指靜脈識別系統能有效將各透鏡單元的焦距控制在2-3mm甚至更短，使得產品總厚度保持在1mm左右，極大的減小了產品空間佔用，擴展了手指靜脈識別系統的適用範圍；
[0014]2.由於各透鏡單元之間間距較小，易造成相鄰透鏡單元之間的信號竄擾，信號隔離層可遮蔽造成幹擾的光線，使經過篩選的光線照射到感光晶片上，避免重影現象，保證了成像質量。
[0015]上述所述指託包括一手指承載玻璃片。手指承載玻璃片用於限定手指的放置位置以及手指與各透鏡單元的距離，進一步保證了成像質量。
[0016]上述所述透光基片為玻璃透光基片。
[0017]上述所述感光晶片為(XD/CM0S圖像傳感器。
[0018]上述所述紅外光源為近紅外光源。近紅外發光LED管發光效率高、光線純、光色質量高；能耗小，工作壽命長，可靠耐用；體積小，便於造型；安全性好，工作電壓與工作電流都不高；不需要另外增加濾光片。
[0019]上述所述所有透鏡單元於透光基片上均勻分布。透鏡單元的均勻分布有利於感光晶片對手指經脈圖像的採集與運算，提高手指經脈圖像識別準確率。
[0020]上述所述第一通光部為開設於信號隔離層上的通孔，各通孔的直徑與透鏡單元直徑相同。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0021]下面結合附圖對本發明作詳細的說明:
[0022]圖1為本發明的一種超薄手指靜脈識別系統的結構示意圖；
[0023]圖2為本發明所述的透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元的結構示意圖；
[0024]圖3為本發明所述的信號隔離層的結構示意圖；
[0025]圖4為本發明所述的拍攝模組成像原理示意圖；
[0026]圖5本發明所述的透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元的製作工藝的不意圖；
[0027]圖6為本發明的一種超薄手指靜脈識別系統對拍攝到的手指靜脈圖片進行識別的模塊流程圖。【具體實施方式】:
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，一種超薄手指靜脈識別系統，它包括用於輔助手指2定位的指託、用於對指託上手指內靜脈進行照射的紅外光源以及用於獲取手指靜脈圖像的拍攝模組，其特徵在於:所述拍攝模組進一步包括:
[0029]一透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元4 ；
[0030]一不透光的信號隔離層6，位於透光基片背面，信號隔離層6於各透鏡單元4的相應位置均開設有供光線通過的第一通光部；
[0031]一感光晶片，用於收集通過各透鏡單元及與其相應的第一通光部的光線；
[0032]所述指託上還開設有供光線通過的第二通光部。
[0033]所述指託包括一手指承載玻璃片3。手指承載玻璃片3用於限定手指2的放置位置以及手指2與各透鏡單元4的距離，進一步保證了成像質量。
[0034]所述透光基片為玻璃透光基片5。
[0035]所述感光晶片為(XD/CM0S圖像傳感器7。
[0036]所述紅外光源為近紅外光源I。近紅外發光LED管發光效率高、光線純、光色質量高；能耗小，工作壽命長，可靠耐用；體積小，便於造型；安全性好，工作電壓與工作電流都不高；不需要另外增加濾光片。
[0037]所述所有透鏡單元4於透光基片上均勻分布。透鏡單元4的均勻分布有利於感光晶片對手指經脈圖像的採集與運算，提高手指經脈圖像識別準確率。
[0038]所述第一通光部為開設於信號隔離層上的通孔11，各通孔11的直徑與透鏡單元直徑相同。
[0039]下面以保證視場大小為40mmX30mm為例,對本發明做進一步舉例說明:
[0040]為得到清晰的靜脈圖片，同時減少紅外光源產生的暗紅色的光線導致的「紅爆現象」，本發明中採用的近紅外光源I波長為940nm。
[0041]所述透光基片為玻璃透光基片，玻璃透光基片5上通過光刻膠熱熔技術形成有由60 X 40個透鏡單元4組成的透鏡組，所述各透鏡單元4的直徑為500um，透鏡單元4間距為600um,各透鏡單元4焦距為2_。
[0042]為保證成像質量，信號隔離層6通過3D列印的方式製作，信號隔離層6上開設有與透鏡組對應的60X40個通孔11，各直徑也為500um。
[0043]由於單個透鏡單元4尺寸較小，視場也較小，在保障40mmX30mm的視場範圍條件下，手指到透鏡單元4的距離就會很長(大於40mm)。因此要想縮短整體的厚度，就需要採用大面積的CCD/CM0S圖像傳感器7，使其CCD/CM0S感光面積需和40mmX 30mm的視場相配。這裡以KodaK公司的KA1-11002 (工業相機中常用)為例。該(XD/CM0S具體參數:像素規格:4008 X 2672，像素大小:9umX 9um,感光面積:3.6cmX 2.4cm。
[0044]如圖4所示，透過手指靜脈的紅外光線經過各透鏡單元4匯聚並通過玻璃透光基片5，經信號隔離層6篩選後被(XD/CM0S圖像傳感器7接收。
[0045]如圖5所示，本發明所述的透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元4的製作工藝包括以下步驟:
[0046]A.取透光率高，表面平整的玻璃片作為玻璃透光基片5，將玻璃透光基片5用清水和丙酮清洗後，烘烤以除去水汽和殘餘丙酮；[0047]B.待步驟A中得到的玻璃透光基片自然冷卻後，將正光刻膠8旋塗於該玻璃片上；
[0048]C.將步驟B獲得的帶有正光刻膠玻璃透光基片置於帶圓孔遮膜板9下進行紫外曝光;
[0049]D.將步驟C獲得的曝光過的玻璃透光基片置於氫氧化鈉溶液中顯影，以去除多餘正光刻膠，保留經曝光的各正光刻膠單元10，各正光刻膠單元10為圓柱狀；
[0050]E.將步驟D獲得的玻璃透光基片5平整放置並加熱，各圓柱狀的正光刻膠單元10在自動熱熔並冷卻後得到透鏡單元4。
[0051]上述所述步驟A中玻璃透光基片5在烘箱中130°C的溫度下烘烤10分鐘。
[0052]上述所述步驟B中的正光刻膠8為AZ4620。
[0053]上述所述步驟D中氫氧化鈉溶液的質量百分比為5%。所述多餘正光刻膠8不能全部顯影，需保留2-3um正光刻膠8，以防止圓柱狀的正光刻膠單元在熱熔中受表面張力影響無法形成透鏡形狀。
[0054]上述所述步驟E中熱熔溫度為128°C，熱熔時間為115秒。
[0055]如圖6所示，本發明所述的一種超薄手指靜脈識別系統在得到拍攝模組拍攝到的手指靜脈圖像12後，提取該手指靜脈圖像12，得到手指靜脈特徵圖圖像13，並與系統中已經儲存的手指靜脈特徵圖圖像14進行比對，若判斷兩者相同，則用戶身份認證通過，若不同，則用戶身份認證失敗。
[0056]以上內容是結合具體實施例對本發明的進一步詳細說明，不能認定為具體的實施方案只局限於這些說明。如:所述透鏡單元的排列分布不僅限於60X40，各透鏡單元的直徑不僅限於500um，透鏡單元間距不僅限於600um，各透鏡單元焦距不僅限於2mm ;信號隔離層不僅通過3D列印的方式製作，也可採用數控工具機鑽孔、雷射打孔等其他方式製作；所述第一通光部不僅限於通孔，通孔直徑不僅限於與各透鏡單元直徑相等；透鏡組也可以採用微注塑等其他製作工藝製作等。對於本發明所屬【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，本發明的【具體實施方式】不拘泥於上述實例，在本發明的具體實施過程中，【具體實施方式】還可以做出若干推演或優化，這些推演或優化都應當視為屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種超薄手指靜脈識別系統，它包括用於輔助手指定位的指託、用於對指託上手指內靜脈進行照射的紅外光源以及用於獲取手指靜脈圖像的拍攝模組，其特徵在於:所述拍攝模組進一步包括: 一透光基片及形成於透光基片正面的若干透鏡單元； 一不透光的信號隔離層，位於透光基片背面，信號隔離層於各透鏡單元的相應位置均開設有供光線通過的第一通光部； 一感光晶片，用於收集通過各透鏡單元及與其相應的第一通光部的光線； 所述指託上還開設有供光線通過的第二通光部。
2.根據權利要求1所述的一種超薄手指靜脈識別系統，其特徵在於:所述指託包括一手指承載玻璃片。
3.根據權利要求1所述的一種超薄手指靜脈識別系統，其特徵在於:所述透光基片為玻璃透光基片。
4.根據權利要求1所述的一種超薄手指靜脈識別系統，其特徵在於:所述感光晶片為CCD/CMOS圖像傳感器。
5.根據權利要求1所述的一種超薄手指靜脈識別系統，其特徵在於:所述紅外光源為近紅外光源。
6.根據權利要求1所述的一種超薄手指靜脈識別系統，其特徵在於:所述所有透鏡單兀於透光基片上均勻分布。
7.根據權利要求1所述的一種超薄手指靜脈識別系統，其特徵在於:所述第一通光部為開設於信號隔離層上的通孔，各通孔的直徑與透鏡單元直徑相同。
【文檔編號】G06K9/00GK104036230SQ201410115291
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】陳秋蘭, 邸思, 金建, 肖金鐮 申請人:中山微盾信息科技有限公司, 廣州中國科學院先進技術研究所