[發明專利]一種獲取完整的手掌靜脈圖像的系統及其方法

在審

• 申請號: 201310225433.2
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103258199A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 倪旭翔;高世杰;王莞舒;魏科宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及紅外光成像技術在人體生物識別方面的應用，尤其涉及一種獲取完整的人體手掌靜脈圖像的系統及其方法。

背景技術

手掌靜脈識別是一種新的生物特征識別技術，主要應用于個人身份鑒別。同人的指紋相比，手指靜脈不僅具有高度唯一性，而且活體性、防偽性和特征穩定性更為突出，在身份認證方面具有更高的安全性。所有人的靜脈都是不同的，即使是長相非常相似的雙胞胎的靜脈圖像也不同，而且這種差異在他(她)們一生中都不會消失。

基于手掌靜脈的身份識別主要具有以下優點：（1）手掌靜脈位于手掌表皮下，難被竊取和偽造，具有很高的安全性；（2）手掌靜脈包含豐富的個人信息，具有很高的身份辨別能力；（3）能夠通過非接觸方式在近紅外光下成像，識別方式衛生、安全、易被用戶接受。在信息化和網絡化的安全上有廣泛的應用。目前使用近紅外光獲取手掌靜脈圖像的方式有反射法和透射法。

反射法是指近紅外光源和圖像傳感器在手掌的同一側，近紅外光源發出的光照射在手掌表面，反射光和部分散射光沿入射的方向返回，被同一側的圖像傳感器接收并傳入到顯示器。優點是：減小了設備的體積和空間；照明光源的功率相對較小；容易獲得全部手掌的靜脈圖像。缺點是：手掌表面的反射光對靜脈成像造成干擾，降低了圖像的對比度。

透射法是指近紅外光源和圖像傳感器在手掌的兩側，近紅外光源發出的光照射在手掌表面，穿過手掌部分的透射光被另一側的圖像傳感器接收并傳入到顯示器。優點是：克服了反射法中皮膚表面光的影響，局部區域的對比度得到很好的增強。缺點是：手掌的不同區域厚度不一樣導致成像不均勻；相對較薄的手指靜脈成像的效果較好，整個手掌的靜脈成像的效果較差。?

但是，這兩種利用近紅外獲取人體手掌靜脈圖像的方法，存在以下問題：反射法可以獲取完整手指靜脈圖像，但是手掌表面的反射光干擾成像，降低了圖像的對比度。透射法可以獲取局部較為清晰的靜脈圖像，但是手掌不同位置厚度不均勻，所以被吸收的大小不一致，導致近紅外光照射到手掌之后的光強也不均勻，被圖像傳感器接收到的圖像的對比度下降。無法獲取整個手掌靜脈，從而特征點少，在生物識別中造成誤判。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種獲取完整的人體手掌靜脈圖像的系統及其方法。

獲取完整的手掌靜脈圖像系統包括第一近紅外LED、第二近紅外LED、第三近紅外LED、電路板、聚光筒、毛玻璃、黑色遮光紙、第一透鏡、第二透鏡、可見光濾波片、圖像傳感器；聚光筒的底面上設有第一近紅外LED、第二近紅外LED、第三近紅外LED，聚光筒的頂面上設有毛玻璃，聚光筒、毛玻璃、黑色遮光紙、第一透鏡、第二透鏡、可見光濾波片、圖像傳感器依次放置在同一光軸上。

所述的聚光筒是由高反射率的平面鏡組合而成，其長×寬×高為：240mm×150mm×50mm，長度方向上用同樣反射率的平面鏡平均分成相同的第一區域、第二區域、第三區域，每個區域長度各為80mm。

所述的第一近紅外LED、第二近紅外LED、第三近紅外LED的波長為850nm。

所述的第一透鏡、第二透鏡的組合焦距是2.8~12mm，最大光圈數是1.4。

所述的圖像傳感器為CMOS傳感器或CCD傳感器。

獲取完整的手掌靜脈圖像的方法是：人體手掌的厚度不均勻，導致透射法在第一區域、第二區域、第三區域得到的圖像的對比度相差較大，采用分區曝光方式來獲得完整的手掌靜脈圖像時，對于厚度較小的手指部分，打開第一近紅外LED，關閉第二近紅外LED、第三近紅外LED，此時的光強較弱，近紅外光在聚光筒中多次反射，再依次透過毛玻璃和黑色遮光紙，黑色遮光紙能把沒有照射在手掌上的近紅外光擋住，避免這部分近紅外光直接進入圖像傳感器中并對圖像造成干擾，出射的近紅外光照在手掌上，從手掌透射的近紅外光經過第一透鏡、第二透鏡之后形成平行光，再經過可見光濾波片的作用，濾除可見光并讓近紅外光通過，最后被圖像傳感器接收并顯示在顯示屏上，同樣的方法，對于掌心及手腕處較厚的部分，依次打開第二近紅外LED、第三近紅外LED，獲得依次曝光采集的圖像，將第一近紅外LED、第二近紅外LED、第三近紅外LED三種光強得到的圖像進行增強處理，提取清晰的局部靜脈圖像，把圖像融合成完整的手掌靜脈圖像，最后經過加權漸變處理，得到完整清晰的手掌靜脈圖像。