專利名稱：一種智能型手背靜脈圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手背靜脈采集裝置，屬于生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人體手背靜脈識(shí)別作為一種新興的生物特征識(shí)別技術(shù)，是一種安全和便捷的身份識(shí)別方式，是模式識(shí)別領(lǐng)域中的一種新興熱門課題。由于血管處于人體內(nèi)部，采集過程無污染，靜脈特征難以被偽造，靜脈特征具有非接觸、唯一性強(qiáng)、內(nèi)部特征、活體識(shí)別、安全等級(jí)高等獨(dú)特優(yōu)越性，近年來該技術(shù)已經(jīng)在識(shí)別領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。無論是作為主要身份識(shí)別方法，或與其他識(shí)別方法結(jié)合的輔助識(shí)別方法，都有著廣闊的應(yīng)用前景。手背靜脈圖像由紅外成像器件拍攝所得。由于外在環(huán)境如不同的時(shí)間、地點(diǎn)、光照強(qiáng)度，以及不同人的手背大小、厚薄、采集角度等影響，加上靜脈血管位于人體的皮下組織，即使是使用先進(jìn)的近紅外采集設(shè)備，圖像仍然會(huì)出現(xiàn)灰度分布不均勻，或是含有多種不同噪聲的問題，使得所采集的圖像會(huì)有很大的差異，這些差異增加了后續(xù)的靜脈圖像特征提取和特征匹配難度，從而影響識(shí)別結(jié)果。所以為了盡量減小后續(xù)處理難度，提高識(shí)別效率，需設(shè)計(jì)搭建獲取高質(zhì)量的手背靜脈圖像采集裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是解決個(gè)體手背厚度不同和靜脈血管粗細(xì)差異，細(xì)小靜脈血管難以準(zhǔn)確獲取，以及當(dāng)固定光強(qiáng)的紅外光照射厚度不同的手背時(shí)，會(huì)在圖像傳感器上呈現(xiàn)質(zhì)量不一的靜脈圖像，產(chǎn)生曝光過強(qiáng)或過暗等問題，提供一種智能型手背靜脈圖像采集裝置。該裝置利用紅外光源直射手背部，由紅外成像器件采集手背靜脈圖像，采集到的靜脈圖像經(jīng)過相關(guān)的圖像分析，將信息反饋到控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)信息控制模塊發(fā)出的指令進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)調(diào)整，然后根據(jù)個(gè)體差異自動(dòng)調(diào)節(jié)紅外光源和紅外成像器件的相關(guān)參數(shù)，來獲取位置準(zhǔn)確，亮度合適，滿足實(shí)際要求的靜脈圖像。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置包括圖像采集模塊，信息分析模塊和信息控制模塊；該裝置將圖像采集模塊采集到的相關(guān)圖像信息傳送到信息分析模塊，經(jīng)過相關(guān)的圖像分析，判斷手的運(yùn)動(dòng)位置和圖像的質(zhì)量信息，將所分析的相關(guān)信息反饋到信息控制模塊，然后發(fā)出相關(guān)指令完成設(shè)備的狀態(tài)指示，并對(duì)紅外光源和紅外成像器件進(jìn)行自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制，同時(shí)指導(dǎo)手的合理放置，從而獲得位置準(zhǔn)確，亮度合適，無漏光，能夠滿足實(shí)際要求的靜脈圖像。所述的圖像采集模塊包括外殼，外殼的中間部分設(shè)有一個(gè)用于伸入人手的小窗口，外殼內(nèi)的下方安裝有接觸開關(guān)按鈕，外殼內(nèi)的上方安裝有紅外成像器件以及獲取手背靜脈圖像的紅外光源，在紅外成像器件前設(shè)有紅外濾光片，外殼的頂部安裝有指示燈。所述的紅外成像器件是對(duì)近紅外光有更好的響應(yīng)特性的黑白CMOS成像器件。所述的紅外光源為L(zhǎng)ED陣列。所述的LED陣列光源為環(huán)繞紅外成像器件數(shù)碼攝像頭的環(huán)形光源。所述的信息分析模塊主要包括圖像處理軟件和若干通訊接口，運(yùn)用相關(guān)圖像分析方法，完成設(shè)備狀態(tài)指示，檢查過程指示，檢查結(jié)果指示以及相關(guān)信息指示，實(shí)現(xiàn)智能采集裝置與主機(jī)系統(tǒng)的通信工作，包括靜脈圖像的傳輸，手背定位信息的傳遞以及設(shè)備狀態(tài)的指示。所述的信息控制模塊主要包括成像器件控制器和光源控制器，成像器件控制器分別與紅外成像器件和主機(jī)連接，光源控制器分別與接觸開關(guān)按鈕、電源、紅外光源和主機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)紅外光源和紅外成像裝置的自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制。人手放入采集區(qū)，經(jīng)過紅外光源的照射，利用紅外成像器件拍攝靜脈圖像?？刂葡到y(tǒng)通過光源控制器和成像控制器根據(jù)人手的個(gè)體差異對(duì)紅外光源和紅外成像器件進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以保證拍攝不同個(gè)體手背靜脈時(shí)光源強(qiáng)度維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，紅外成像器件的相關(guān)參數(shù)也保持最佳狀態(tài)，從而獲得位置準(zhǔn)確，亮度合適，可以滿足實(shí)際需求的手背靜脈圖像。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:(I)本發(fā)明采集簡(jiǎn)單方便具有人機(jī)友好特點(diǎn)。(2)本發(fā)明能夠較為準(zhǔn)確獲取不同個(gè)體的靜脈血管圖像。(3)本發(fā)明能夠獲取紋絡(luò)清晰，質(zhì)量穩(wěn)定的靜脈圖像，為后續(xù)的靜脈識(shí)別提供基礎(chǔ)。
圖1為智能型手背靜脈圖像采集裝置外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為外殼內(nèi)部的采集模塊和控制系統(tǒng)的相關(guān)組件。圖3為智能型手背靜脈圖像采集裝置中信息分析和控制模塊的相關(guān)分析圖。其中1-外殼，2-小窗口，3-觸發(fā)開關(guān)，4-指示燈，5-主機(jī)，6-CM0S成像器件，7-紅外光源，8-光學(xué)鏡頭，9-紅外濾光片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如附圖1和圖2所示，智能型手背靜脈圖像采集裝置包括圖像采集模塊，信息分析模塊和信息控制模塊。圖像米集模塊包括外殼1，外殼的中間部分設(shè)有一個(gè)用于伸入人手的小窗口 2,外殼內(nèi)的下方安裝有接觸開關(guān)按鈕3，外殼內(nèi)的上方安裝有近紅外光成像裝置以及獲取手背靜脈圖像的紅外光源(見圖2)，在成像裝置前設(shè)有紅外濾光片9，外殼的頂部安裝有指示燈4。所述的紅外成像器件是對(duì)近紅外光有更好的響應(yīng)特性的黑白CMOS成像器件。所述的紅外光源為L(zhǎng)ED陣列。所述的LED陣列光源為環(huán)繞紅外成像器件的環(huán)形光源。所述的信息分析模塊主要包括圖像處理軟件和若干通訊接口，運(yùn)用相關(guān)圖像分析方法，完成設(shè)備狀態(tài)指示，檢查過程指示，檢查結(jié)果指示以及相關(guān)信息指示，實(shí)現(xiàn)智能采集裝置與主機(jī)系統(tǒng)的通信工作，包括靜脈圖像的傳輸，手背定位信息的傳遞以及設(shè)備狀態(tài)的指示。所述的信息控制模塊主要包括成像器件控制器和光源控制器，成像器件控制器分別與近紅外光成像器件6和主機(jī)5連接，光源控制器分別與觸發(fā)開關(guān)按鈕3、電源、紅外光源7和主機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)紅外光源和紅外成像裝置的自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制。工作過程:進(jìn)行手背靜脈圖像采集時(shí)，先將設(shè)備保持在休閑狀態(tài)，當(dāng)被采集人的手伸入外殼的采集窗口里，手掌觸動(dòng)觸發(fā)開關(guān)，此時(shí)電路接通，設(shè)備從休閑狀態(tài)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)，設(shè)置光源為工作亮度，此時(shí)進(jìn)行圖像拍攝，拍攝的圖像被傳送到主機(jī)進(jìn)行相關(guān)分析，判斷手掌是否到達(dá)指定位置，圖像是否漏光，最后判斷圖像亮度是否在合理的范圍。經(jīng)過相關(guān)分析把信息反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接通紅外光源，調(diào)節(jié)紅外光源的強(qiáng)度，使適合采集個(gè)體的紅外光源的紅外光透過光學(xué)鏡頭和紅外濾光片照射手背的采集部位，控制系統(tǒng)同時(shí)控制靜脈圖像成像器件CMOS的紅外攝像頭對(duì)手背進(jìn)行拍攝，拍攝獲得手背靜脈圖片。于此同時(shí)控制系統(tǒng)通過控制手背位置指示燈，指示燈排列成三角形的形狀，根據(jù)燈的亮滅來判斷手掌是否到位，以指示被采集人手放到合理位置。通過控制系統(tǒng)控制光源，成像器件等將采集設(shè)備調(diào)整至合適的工作狀態(tài)，指導(dǎo)人手放到合理的位置，從而獲得質(zhì)量相對(duì)較高的圖像。
權(quán)利要求
1.一種智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于該裝置包括圖像采集模塊，信息分析模塊和信息控制模塊；圖像采集模塊主要包括紅外光源和紅外成像器件，該裝置將圖像采集模塊采集到的相關(guān)圖像信息傳送到信息分析模塊，經(jīng)過相關(guān)的圖像分析，判斷手的運(yùn)動(dòng)位置和圖像的質(zhì)量信息，將所分析的相關(guān)信息反饋到信息控制模塊，然后發(fā)出相關(guān)指令完成設(shè)備的狀態(tài)指示，并對(duì)紅外光源和紅外成像器件進(jìn)行自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制，同時(shí)指導(dǎo)手的合理放置，從而獲得位置準(zhǔn)確，亮度合適，無漏光，能夠滿足實(shí)際要求的靜脈圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于所述的圖像采集模塊包括外殼，外殼的中間部分設(shè)有一個(gè)用于伸入人手的小窗口，外殼內(nèi)的下方安裝有接觸開關(guān)按鈕，外殼內(nèi)的上方安裝有紅外成像器件以及獲取手背靜脈圖像的紅外光源，在紅外成像器件前設(shè)有紅外濾光片，外殼的頂部安裝有指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于所述的紅外成像器件是對(duì)近紅外光有更好的響應(yīng)特性的黑白CMOS成像器件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于所述的紅外光源為L(zhǎng)ED陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于所述的LED陣列光源為環(huán)繞紅外成像器件數(shù)碼攝像頭的環(huán)形光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于所述的信息分析模塊主要包括圖像處理軟件和若干通訊接口，運(yùn)用相關(guān)圖像分析方法，完成設(shè)備狀態(tài)指示，檢查過程指示，檢查結(jié)果指示以及相關(guān)信息指示，實(shí)現(xiàn)智能采集裝置與主機(jī)系統(tǒng)的通信工作，包括靜脈圖像的傳輸，手背定位信息的傳遞以及設(shè)備狀態(tài)的指示。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能型手背靜脈圖像采集裝置，其特征在于所述的信息控制模塊主要包括成像器件控制器和光源控制器，成像器件控制器分別與紅外成像器件和主機(jī)連接，光源控制器分別與接觸開關(guān)按鈕、電源、紅外光源和主機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)紅外光源和紅外成像器件的自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制。
全文摘要
一種智能型手背靜脈圖像采集裝置。該裝置主要由圖像采集模塊，信息分析模塊和信息控制模塊組成。圖像采集模塊主要包括紅外光源和紅外成像器件等部件，首先在紅外光源的照射下利用紅外成像器件獲取手背靜脈圖像，獲取到的手背靜脈圖像經(jīng)過信息分析模塊的相關(guān)分析，判斷手的運(yùn)動(dòng)位置和圖像的質(zhì)量信息，將所分析的相關(guān)信息反饋到信息控制模塊，然后發(fā)出相關(guān)指令完成設(shè)備的狀態(tài)指示，并對(duì)紅外光源，紅外成像器件等部件進(jìn)行自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制，同時(shí)指導(dǎo)手的合理放置，從而獲得位置準(zhǔn)確，亮度合適，無漏光，可以滿足實(shí)際要求的靜脈圖像。
文檔編號(hào)G06K9/20GK103106399SQ20131003137
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者楊曉蘋, 馬華, 史光遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)