專利名稱：一種嵌入式手指靜脈識別裝置的制作方法
技術領域：
本實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
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背景技術：
手指靜脈識別技術是最新發展起來的新型生物識別技術，采用的特征存在于人體內部，無法復制，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和關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，骨節間和骨節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小)。采集的靜脈圖像可能出現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一現有技術如
公開日期為2009年9月2日、公開號為CN101520840A、發明名稱為 《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域平均亮度調整快門來調整靜脈圖像亮度的方案；另一種現有技術如
公開日期為2011年3月 2日、公開號為CN101982826A、發明名稱為《一種光源亮度自動調整的手指靜脈采集識別方法》的中國專利，揭示了一種根據靜脈圖像以水平軸線和垂直軸線為中心的矩形區域的質量調節光源亮度的方案；然而該發明提供的技術方案均未提及如何避免個體手指前后端大小不同、骨節中段和骨節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致部分細節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，但均采用前端采集加上位主機的分體結構，體積龐大、連接復雜，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產品，鑒于上述的諸多原因，需要改進靜脈識別系統應。
實用新型內容本實用新型為了解決手指靜脈識別系統的骨節間亮度不均勻、導致部分細節信息丟失和利用，偽造手指或圖像欺騙采集裝置的安全隱患；通過合理的設計，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。本實用新型為了實現上述的發明目的，采用如下的技術方案是由，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、嵌入式系統板、通信接口、語音提示、殼體構成；殼體中的底部設置手指靜脈成像裝置，手指靜脈成像裝置上方設置紅外濾光片；殼體上方設置靜脈采集窗口，靜脈采集窗口外周設置人體特征檢測電路；靜脈采集窗口上方設置手指檢測位，手指檢測位兩側設置平板電容器；手指靜脈成像裝置一側設置通信接口，殼體內一側設置嵌入式系統板，殼體內另一側設置液晶顯示器，液晶顯示器下方設置語音提示；殼體上方一側設置支架，支架上方設置橫梁，橫梁下方設置光源控制電路，光源控制電路下方設置紅外分組光源；紅外分組光源對應靜脈采集窗口與殼體內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；紅外光源下方設置有手指檢測位和人體手指檢測裝置；客體內部設置有手指靜脈成像裝置、通信接口、嵌入式系統板和信息指示裝置。所述的嵌入式系統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，根據個體手指差異快速自動調整光源、獲取高質量靜脈圖像進行特征提取和匹配識別，然后通過通信接口輸出識別結果；所述信息指示裝置配合嵌入式系統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，分三組亮度獨立連續調整，有效解決由于手指前后端大小差異、骨節中段和骨節間光透射強度不同導致的靜脈圖像亮度不均勻和部分細小靜脈對比度過小而消失的問題。在手指檢測位前端兩側的平板電容器的容量隨人體手指放入或離開發生特定變化，該變化由檢測電路檢測運算得出是否有人體手指放入的信息；嵌入式系統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；嵌入式系統板從圖像采集裝置中獲取圖像進行圖像分析，檢測手指就位信息，自動調整光源至最佳狀態，獲取高質量、高對比度的手指靜脈圖像，然后進行特征提取、匹配識別，通過通信接口輸出識別結果。液晶顯示器和語音提示在必要時給出相關的提示信息配合嵌入式系統板實現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，位置分別對應手指的前、中后三段，每組亮度獨立連續調整。人體手指普遍的特征都是前端細小后端粗大，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，通過骨節中段的光線能量損耗要大于通過骨節間隙光線，單一光源必然骨節間隙部分亮度遠高于骨節中段，亮度的差異會導致局部細小靜脈血管圖像的缺失。分組光源根據手指前后端大小差異、骨節中段和骨節縫的位置智能動態地調整光強以產生亮度均勻、脈絡清晰、對比度高的高質量手指靜脈圖像。圖3描述了
圖1中檢測位結構示意圖，依據手指普遍呈圓形的人體工程學特征，手指檢測位設計為圓弧槽形以適合不同大小的手指檢測，同時槽形設計保障了手指放置時位置不會發生左右的平移；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生手指兩側的漏光現象。平板電容器位于手指檢測位前段外部兩側，保障了只有手指充分放入時才能觸發檢測，減少干擾勿動。為了降低功耗和保護裝置、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閉狀態；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，一旦發現手指撤離立即停止檢測，退出所有操作，進一步提高系統的安全性。①系統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獲取圖像進行運動檢測，確認手指就位情況，期間給出相應提示信息；④手指就位后，獲取圖像計算Bt，進行粗調先將Bt與閾值區間T進行比較同步調整分組光源整體亮度⑤粗調結束后獲取圖像計算Bf，Bm, Br，進行細調分別與T比較控制對應的分組光源Si、S2和S3實現亮度歸一化；⑥細調完成后進行增強獲取圖像計算Bt，在閾值區間T內搜索靜脈和背景亮度差值Dt的最大值Max (Dt)，并在Max (Dt)處采集高質量手指靜脈圖像；⑦手指靜脈特征提取；⑧檢索靜脈特征數據庫進行匹配識別；⑨輸出識別結果，并給出提示信息；⑩關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，則結束所有操作。以上內容是結合具體實施方式
對本實用新型作出的進一步說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為本發明的保護范圍。所述人體手指檢測裝置包括設置在手指檢測位兩側的靠近手指前端的平板電容感應器和人體特征檢測電路，利用平板電容介質變化影響容量的技術，用于判斷被測物是否為真實的人體手指，避免對異物或人為偽造手指或圖像的誤檢。所述嵌入式系統板與圖像采集裝置相連，利用圖像處理技術檢測被測手指樣本的大小、厚薄、骨節位置等信息，產生最佳分組光強調整控制信息，獲取高對比度手指靜脈圖像進行特征提取、匹配識別，并通過通信接口輸入識別結果。所述信息指示裝置配合嵌入式系統板還具備檢測過程信息提示和特征庫管理功能。設計合理體積小，準確迅速的提取高質量的指靜脈圖像、匹配識別，排除非人體手指干擾安全、數據庫管理可靠。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明
圖1是一種嵌入式手指靜脈識別裝置結構示意圖。圖2是一種嵌入式手指靜脈識別裝置的近紅外光源結構示意圖；圖3是一種嵌入式手指靜脈識別裝置的手指檢測位結構示意圖；
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、嵌入式系統板10、通信接口 11、語音提示12、殼體13。
具體實施方式
[0035]
以下結合附圖與實施方式對本實用新型作進一步說明如圖中所示，殼體13中的底部設置手指靜脈成像裝置9，手指靜脈成像裝置9上方設置紅外濾光片8 ；殼體13上方設置靜脈采集窗口 6，靜脈采集窗口 6外周設置人體特征檢測電路5 ；靜脈采集窗口 6上方設置手指檢測位3，手指檢測位3兩側設置平板電容器4 ；手指靜脈成像裝置9 一側設置通信接口 11，殼體13內一側設置嵌入式系統板10，殼體13內另一側設置液晶顯示器7，液晶顯示器7下方設置語音提示12 ；殼體13上方一側設置支架， 支架上方設置橫梁，橫梁下方設置光源控制電路1，光源控制電路1下方設置紅外分組光源 2 ；紅外分組光源2對應靜脈采集窗口 6與殼體(1 內的手指靜脈成像裝置9。
權利要求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)、嵌入式系統板(10)、通信接口(11)、語音提示(12)、殼體(1 構成；其特征在于殼體(1 中的底部設置手指靜脈成像裝置(9)，手指靜脈成像裝置(9)上方設置紅外濾光片(8)。
2.根據權利要求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)上方設置靜脈采集窗口(6)，靜脈采集窗口(6)外周設置人體特征檢測電路(5)。
3.根據權利要求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)上方設置手指檢測位(3)，手指檢測位(3)兩側設置平板電容器G)。
4.根據權利要求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) 一側設置通信接口(11)，殼體(1 內一側設置嵌入式系統板10，殼體(13)內另一側設置液晶顯示器(7)，液晶顯示器(7)下方設置語音提示(12)。
5.根據權利要求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)上方一側設置支架，支架上方設置橫梁，橫梁下方設置光源控制電路(1)，光源控制電路(1) 下方設置紅外分組光源(2)。
6.根據權利要求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)對應靜脈采集窗口(6)與殼體(1 內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、嵌入式系統板、通信接口、語音提示、殼體構成；殼體中的底部設置手指靜脈成像裝置，手指靜脈成像裝置上方設置紅外濾光片；殼體上方設置靜脈采集窗口，殼體內一側設置嵌入式系統板，殼體上方一側設置支架，設計合理體積小，準確迅速的提取高質量的指靜脈圖像、匹配識別，排除非人體手指干擾安全、數據庫管理可靠。
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 優先權日2011年5月20日
發明者李彥林, 楊數強, 熊中朝, 王軍強, 趙志國 申請人:洛陽師范學院