掌靜脈採集裝置及掌靜脈識別系統的製作方法

2023-10-05 20:32:19 1

本發明涉及生物識別技術領域，具體而言，涉及一種掌靜脈採集裝置及掌靜脈識別系統。

背景技術：

現有技術中，基於口令和知識的認證系統(如，基於手機號、密碼等)容易被人竊取或者破解。因而，基於生物特徵的認證系統越來越受到人們的青睞。生物特徵包括指紋、靜脈等。現在，大多數設備都是通過指紋解鎖。相對於指紋識別技術而言，靜脈生物特徵識別技術的安全性更好。現目前的靜脈生物特徵識別技術主要分為：手指靜脈識別技術、手背靜脈識別技術和手掌靜脈識別技術。與手指靜脈相比，手掌靜脈網絡更複雜，擁有更多的紋理特徵信息；比手背靜脈而言，手掌靜脈位於皮下較深的位置，更難偽造。因此手掌靜脈識別技術更具有發展前景。

現在，掌靜脈採集裝置成本比較高，而且性能主要受到發射光源以及攝像頭兩大要素的制約，在不同的環境下採集的掌靜脈圖像會出現陰影、亮斑以及圖像模糊等問題。而採集的掌靜脈圖像會嚴重影響整個手掌靜脈識別系統的準確度。如何獲取具有較高質量生物特徵的掌靜脈圖像，提供一種成本低，並且適用於在不同採集環境下能夠實時穩定的掌靜脈採集裝置是一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術中的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種掌靜脈採集裝置及掌靜脈識別系統，其價格低，並且能夠在不同採集環境下實時穩定的獲取掌靜脈圖像。

就採集裝置而言，本發明較佳的實施例提供了一種掌靜脈採集裝置，所述裝置包括：

用於照亮掌靜脈採集區域的照明模塊；

用於對所述掌靜脈採集區域進行掌靜脈圖像採集的近紅外攝像頭模塊；

用於將近紅外攝像頭模塊採集的掌靜脈圖像進行上傳的圖像傳輸模塊；

用於控制所述照明模塊工作狀態及近紅外攝像頭模塊工作狀態的控制模塊；

用於為所述照明模塊、近紅外攝像頭模塊、圖像傳輸模塊以及控制模塊供電的電源；

所述照明模塊、近紅外攝像頭模塊、圖像傳輸模塊、控制模塊以及電源相互電性連接；

所述照明模塊套設於所述近紅外攝像頭模塊上；

所述照明模塊包括多個近紅外led燈，所述多個近紅外led燈均勻分布在所述近紅外攝像頭模塊的四周；

所述近紅外攝像頭模塊設置在內盒中，所述內盒嵌設在外盒中。

在本發明較佳的實施例中，所述裝置還包括：

用於感應手掌接近所述近紅外攝像頭模塊的傳感器，所述傳感器設置在所述近紅外攝像頭模塊上。

在本發明較佳的實施例中，所述控制模塊在所述傳感器感應到手掌時開啟所述照明模塊，並控制所述近紅外攝像頭模塊進行掌靜脈圖像採集。

在本發明較佳的實施例中，所述控制模塊通過調節所述電源提供給所述照明模塊電流的大小以改變所述照明模塊的亮度。

在本發明較佳的實施例中，所述近紅外攝像頭模塊採用廣角攝像頭，所述近紅外攝像頭模塊包括：

用於將光信號轉化為電信號的對預設波段的近紅外光敏感的cmos傳感器。

在本發明較佳的實施例中，所述內盒遠離所述近紅外攝像頭模塊的一面嵌設有只允許紅外光透過的透紅外濾光片，經手掌反射的紅外光經由所述透紅外濾光片進入所述近紅外攝像頭模塊以形成所述掌靜脈圖像。

在本發明較佳的實施例中，所述多個近紅外led燈為貼片式led燈，所述照明模塊還包括與所述多個近紅外led燈電性連接用於保護所述多個近紅外led燈的保護電阻。

在本發明較佳的實施例中，所述照明模塊還包括，設置在所述多個近紅外led燈上，用於將所述多個近紅外led燈發出的光進行均勻處理的勻光片。

在本發明較佳的實施例中，所述多個近紅外led燈為850nm、880nm、940nm的近紅外led燈中的一種。

就掌靜脈識別系統而言，本發明較佳的實施例還提供了一種掌靜脈識別系統，所述系統包括上述任意一項所述的掌靜脈採集裝置以及與所述掌靜脈採集裝置連接的計算設備，所述計算設備對所述掌靜脈採集裝置採集的所述掌靜脈圖像進行圖像處理提取出手掌的輪廓，進而提取所述掌靜脈圖像中的掌靜脈特徵，並將其與預先存儲的掌靜脈特徵進行比對，判斷是否與預先存儲的掌靜脈圖像匹配。

相對於現有技術而言，本發明提供的掌靜脈採集裝置及識別系統，具有以下有益效果：

本發明實施例提供了掌靜脈採集裝置及掌靜脈識別系統，所述掌靜脈採集裝置包括照明模塊、近紅外攝像頭模塊、圖像傳輸模塊以及控制模塊，電源為所述照明模塊、近紅外攝像頭模塊、圖像傳輸模塊以及控制模塊供電。照明模塊用於照亮掌靜脈採集區域，近紅外攝像頭模塊用於進行掌靜脈圖像採集，圖像傳輸模塊用於將近紅外攝像頭模塊採集的掌靜脈圖像進行上傳，控制模塊用於控制所述照明模塊、近紅外攝像頭模塊的工作狀態。其中，套設於所述近紅外攝像頭模塊上的照明模塊包括多個近紅外led燈，所述多個近紅外led燈均勻分布在所述近紅外攝像頭模塊的四周。所述近紅外攝像頭模塊設置在內盒中，所述內盒嵌設在外盒中。由此，降低了成本，同時可以實時穩定地採集到清晰的掌靜脈圖像。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的掌靜脈採集裝置的方框示意圖。

圖2為本發明實施例提供的掌靜脈採集裝置的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的掌靜脈採集裝置的局部示意圖。

圖4為圖3中的近紅外攝像頭模塊的結構示意圖。

圖5為本發明實施例提供的掌靜脈採集裝置的示例圖。

圖6為本發明實施例提供的850nm波段的採集效果圖。

圖7為本發明實施例提供的880nm波段的採集效果圖。

圖8為本發明實施例提供的940nm波段的採集效果圖。

圖9為本發明實施例提供的掌靜脈識別系統的結構示意圖。

圖10為本發明實施例提供的計算設備的方框示意圖。

圖標：10-掌靜脈識別系統；100-掌靜脈採集裝置；110-照明模塊；112-led燈；114-連接線；116-保護電阻；118-勻光片；120-近紅外攝像頭模塊；122-cmos傳感器；124-鏡頭；130-圖像傳輸模塊；140-控制模塊；150-傳感器；160-電源；170-內盒；174-透紅外濾光片；180-外盒；200-計算設備；210-存儲器；220-存儲控制器；230-處理器；300-手掌。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術語「水平」、「豎直」、「懸垂」等術語並不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如「水平」僅僅是指其方向相對「豎直」而言更加水平，並不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如何提供一種在不同環境下能夠實時穩定採集掌靜脈圖像的掌靜脈採集裝置及掌靜脈識別系統，是本領域技術人員需要解決的技術問題。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下面的實施例及實施例中的特徵可以相互結合。

請參照圖1，圖1是本發明較佳實施例提供的掌靜脈採集裝置100的方框示意圖。所述掌靜脈採集裝置100包括照明模塊110、近紅外攝像頭模塊120、圖像傳輸模塊130、控制模塊140以及電源160。

所述照明模塊110套設於所述近紅外攝像頭模塊120上。在本發明的一種實施方式中，所述近紅外攝像頭模塊120的主體高於底板，所述照明模塊110中心區域設置有通孔。將所述照明模塊110墊高至於所述近紅外攝像頭模塊120的主體底部所在平面。通過一圓環將所述近紅外攝像頭模塊120與所述照明模塊110隔離。

所述圖像傳輸模塊130將近紅外攝像頭模塊120採集的掌靜脈圖像進行上傳。所述控制模塊140控制所述照明模塊110的工作狀態及近紅外攝像頭模塊120的工作狀態。

所述電源160為所述照明模塊110、近紅外攝像頭模塊120、圖像傳輸模塊130以及控制模塊140供電。所述照明模塊110、近紅外攝像頭模塊120、圖像傳輸模塊130及控制模塊140相互電性連接。

可以理解的是，圖1所示的結構僅為掌靜脈採集裝置100的一種方框示意圖，所述掌靜脈採集裝置100還可包括比圖1中所示更多或者更少的組件，或者具有與圖1所示不同的配置。圖1中所示的各組件可以採用硬體、軟體或其組合實現。

請參照圖2，圖2是本發明較佳實施例提供的掌靜脈採集裝置100的結構示意圖。所述掌靜脈採集裝置100還包括內盒170及外盒180。所述內盒170嵌設在所述外盒180中。所述照明模塊110以及所述近紅外攝像頭模塊120設置在所述內盒170中。在本發明的一種實施方式中，所述外盒180由塑料材質製成。通過封裝，所述掌靜脈採集裝置100的結構更為簡潔、緊湊。

所述內盒170遠離所述近紅外攝像頭模塊120的一面嵌設有只允許紅外光透過的透紅外濾光片174。所述近紅外攝像頭模塊120設置在所述透紅外濾光片174下。

請參照圖3，所述照明模塊110用於照亮掌靜脈採集區域。所述照明模塊110包括多個近紅外led(lightemittingdiode，發光二極體)燈112，所述多個近紅外led燈112均勻分布在所述近紅外攝像頭模塊120的主體的四周。所述多個led燈112通過連接線114與電源160相連形成迴路。

所述控制模塊140通過調節所述電源160提供所述照明模塊110電流的大小以改變所述照明模塊110的亮度。

在本發明的一種實施方式中，在所述多個led燈112與電源160形成的迴路中還可以包括用於保護所述多個近紅外led燈112的保護電阻116。

led燈112可分為貼片式led燈、直插式led燈。優選地，本發明較佳的實施例中，所述多個近紅外led燈112為貼片式led燈。

請再次參照圖3，所述掌靜脈採集裝置100還包括傳感器150。在本發明的一種實施方式中，所述傳感器150設置在所述近紅外攝像頭模塊120上，用於感應手掌300接近所述近紅外攝像頭模塊120。

所述傳感器150在感應到手掌300時，向控制模塊140發送信號。所述控制模塊140接收信號後，開啟所述照明模塊110，並控制所述近紅外攝像頭模塊120進行掌靜脈圖像採集。

請參照圖4，所述照明模塊110還包括勻光片118，所述勻光片118設置在所述多個近紅外led燈112上。所述勻光片118將所述多個近紅外led燈112發出的紅外光進行均勻處理。

請參照圖5，圖4為圖1中的近紅外攝像頭模塊120的結構示意圖。近紅外相機將手掌300反射回來的光信號轉換為圖像信息，所述近紅外相機的性能直接影響所述掌靜脈圖像的質量。近紅外相機包括用於對掌靜脈採集區域進行掌靜脈圖像採集的所述近紅外攝像頭模塊120。在本發明的一種實施方式中，所述近紅外攝像頭模塊120的像素為30w，採用廣角攝像頭(如，90度)，使得焦距變小，進而所述掌靜脈採集裝置100體積變小。所述近紅外攝像頭模塊120包括cmos(complementarymetal-oxide-semiconductor，互補金屬氧化物半導體)傳感器122、及鏡頭124。

所述cmos傳感器122將光信號轉化為電信號。cmos傳感器122分為被動式像素傳感器(passivepixelsensorcmos)與主動式像素傳感器(activepixelsensorcmos)。所述cmos傳感器122成像的核心是感光二極體。感光二極體又叫光電二極體、光敏二極體。所述感光二極體的管芯是一個具有光敏特徵的pn結，具有單向導電性，工作時加的是反向電壓。

無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時感光二極體截止。當受到光照時，飽和反向漏電流增加，形成光電流，飽和反向漏電流隨入射光強度的變化而變化。當光線照射pn結時，可以使pn結中產生電子一空穴對，使少數載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。感光二極體獨特的結構使其pn結接收光子之後實現光信號到電信號的轉變，而電信號的強弱則與進行轉換的光子的數量有關。

請參照圖4及圖5，所述多個近紅外led燈112發出紅外光，紅外光經過所述勻光片118對其進行均勻處理，然後照射至手掌300。經手掌300反射回來的紅外光依次穿過所述內盒170上的透紅外濾光片174及鏡頭124、，進入所述cmos傳感器122中形成所述掌靜脈圖像。

所述多個近紅外led燈112為850nm、880nm、940nm的近紅外led燈中的一種。請參照圖6、圖7及圖8，分別是將峰值波長為850nm、880nm、940nm的多個近紅外led燈112作為光源時，所述近紅外攝像頭模塊120採集的掌靜脈圖像。

經發明人試驗發現，在850nm、880nm波段，近紅外led燈112均發生紅暴現象，造成圖像局部過亮。其中，紅暴現象是指濾光不淨、有少量紅光被人眼看到的現象。雖然設置勻光片118、透紅外濾光片174可以消除過亮的問題，但會導致圖像變模糊。

在940nm波段，近紅外led燈112沒有發生紅暴現象，採集的掌靜脈圖像比較清晰，可以滿足要求。優選地，本發明較佳實施例中，所述多個近紅外led燈112為940nm的近紅外led燈。

請參照圖9，本發明的較佳實施例還提供了一種掌靜脈識別系統10。所述掌靜脈識別系統10包括上述掌靜脈採集裝置100及與所述掌靜脈採集裝置100連接的計算設備200。所述計算設備200對所述掌靜脈採集裝置100採集的所述掌靜脈圖像進行圖像處理提取出手掌300的輪廓，進而提取所述掌靜脈圖像中的掌靜脈特徵，並將其與預先存儲的掌靜脈特徵進行比對，判斷是否與預先存儲的掌靜脈圖像匹配。

所述掌靜脈採集裝置100通過圖像傳輸模塊130將採集的掌靜脈圖像傳輸給所述計算設備200。傳輸的方式可以是，但不限於，所述掌靜脈採集裝置100可以通過無線網絡將所述掌靜脈圖像發送給計算設備200。也可以是掌靜脈採集裝置100上設置有usb接口，通過usb接口與所述計算設備200進行連接，從而將所述掌靜脈圖像發送給計算設備200。

請參照圖10，圖10是本發明較佳實施例提供的計算設備200的方框示意圖。所述計算設備200包括存儲器210、存儲控制器220以及處理器230。

所述存儲器210、存儲控制器220及處理器230各元件之間直接或間接地電性連接，以實現數據的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過一條或多條通訊總線或信號線實現電性連接。存儲器210中存儲對掌靜脈圖像進行圖像處理的處理系統，所述處理系統包括至少一個可以軟體或固件(firmware)的形式存儲於所述存儲器210中的軟體功能模塊。所述處理器230通過運行存儲在存儲器210內的軟體程序以及模塊，從採集到的掌靜脈圖像中提取手掌300的輪廓，並基於提取的手掌300的輪廓，提取所述掌靜脈圖像中的掌靜脈特徵，並將其與預先存儲的掌靜脈特徵進行比對，判斷是否與預先存儲的掌靜脈圖像匹配。

其中，所述存儲器210可以是，但不限於，隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)，只讀存儲器(readonlymemory，rom)，可編程只讀存儲器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只讀存儲器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，電可擦除只讀存儲器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。其中，存儲器210用於存儲程序及數據(比如，本實施例中預先存儲的掌靜脈特徵)，所述處理器230在接收到執行指令後，執行所述程序。所述處理器230以及其他可能的組件對存儲器210的訪問可在所述存儲控制器220的控制下進行。

所述處理器230可能是一種集成電路晶片，具有信號的處理能力。上述的處理器230可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，cpu)、網絡處理器(networkprocessor，np)等。還可以是數位訊號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者電晶體邏輯器件、分立硬體組件。可以實現或者執行本發明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。

綜上所述，本發明實施例提供了掌靜脈採集裝置及掌靜脈識別系統，所述掌靜脈採集裝置包括照明模塊、近紅外攝像頭模塊、圖像傳輸模塊以及控制模塊，電源為所述照明模塊、近紅外攝像頭模塊、圖像傳輸模塊以及控制模塊供電。所述照明模塊套設於近紅外攝像頭模塊上。所述照明模塊包括多個近紅外led燈，所述多個近紅外led燈均勻分布在所述近紅外攝像頭模塊的四周。所述控制模塊通過控制所述照明模塊的工作狀態以及所述近紅外攝像頭模塊的工作狀態，從而達到降低成本、實現實時穩定地採集到清晰的掌靜脈圖像的目的。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。