[發明專利]一種近紅外指靜脈圖像采集系統

在審

• 申請號: 201510815674.1
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN106778446A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 吳飛;楊廣達;宋奕光;王鳳蘭
• 申請（專利權）人: 秦皇島鴻大科技開發有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的生物特征識別技術領域，特別涉及一種近紅外指靜脈圖像采集系統。

背景技術

指靜脈識別技術是一種新的生物特征識別技術，相對于其他的生物識別技術，具有采集速度快、精度高、活體識別、非接觸式等優點，有很高的市場價值與應用前景，得到研究人員的青睞。2006年，日本學者Junichi等^[1]分析了正面照射和側面照射的近紅外光源設計，并闡述了兩種方法的優缺點。2010年，哈爾濱工程大學管鳳旭，王俊科等^[2]提出了一種自動調光電路，可以根據紅外透射光的強度自動調整紅外發射強度，以保障紅外透射光強度維持在一個相對穩定的范圍。2012年沈陽工業大學吳微、苑瑋琦等^[3]對波長為760nm，850nm，890nm，940nm的近紅外LED進行試驗分析，最后證明850nm拍攝的掌靜脈圖像識別性能最佳。2014年由北京聯合大學的梁愛華^[4]提出了一種近紅外指靜脈圖像采集系統，利用單側聚光源和反射鏡面結合的光源照射方式，避免了單側光源下手指受光不均勻的問題。

發明內容

本發明指靜脈圖像采集裝置的光源設計，目的是為了得到均勻的近紅外光照，以使獲得清晰的手指靜脈紋絡圖。本發明針對正面近紅外LED光源均勻性問題，提出了求取兩個近紅外LED最優距離的方法，設計一套指靜脈采集系統，此系統得到了高對比度、清晰的手指靜脈紋絡。

通過本系統的設置，可得到更為均勻的近紅外光照，以獲得了更為清晰的手指靜脈紋絡圖。

附圖說明

圖1是指本發明靜脈采集系統結構示意圖，

圖2是不同d時兩個類似高斯分布關系圖，

圖3是單顆LED光照度分布圖，

圖4A是兩個LED的距離為最優距離0.9倍時的照度分布圖，

圖4B是兩個LED的距離為最優距離時的照度分布圖，

圖4C是兩個LED的距離為最優距離1.1倍時的照度分布圖，

圖5是三行平行光結構示意圖，

圖6是三行平行光光照度分布圖，

圖7是由本發明指靜脈采集系統采集到的手指靜脈圖像。

具體實施方式

參見圖1所示，本發明一種近紅外指靜脈圖像采集系統，主要由近紅外LED光源、手指放置槽、CMOS攝像頭組成。近紅外LED光源設置在手指放置槽正上方，CMOS攝像頭設置在手指放置槽正下方，通過手指放置槽與近紅外LED光源垂直相對。其中，所述的近紅外LED光源為多個LED組成的均勻LED陣列。所述的手指放置槽為可透光槽體。所述的CMOS攝像頭中設有圖像傳感器。近紅外LED光源由光源亮度控制電路控制，CMOS攝像頭由攝像頭控制電路控制。

為了避免可見光等其他光源對成像效果的影響，需要在CMOS攝像頭的鏡頭前放置濾光片，使得只能通過近紅外光，分析可知850nm波長的成像效果最好，因此選擇850nm波長的濾光片。本裝置選擇IR780的紅外濾波片，其對850nm的波長有很好的透過率。

鏡頭采用CW0412IR，其具有4mm的焦距，73°的水平視場角，像面尺寸為1/3英寸，并且是固定光圈，滿足本系統的需要。因為本采集裝置要求采集到手指的靜脈圖像，所以要求攝像頭的圖像傳感器對近紅外光有高靈敏度，采集裝置選用美國Aptina公司生產的MT9V034型號的CMOS圖像傳感器，這是一款1/3英寸，有效像素為752×480，靈敏度4.8V/lux-sec(500nm)，適合采集黑白圖像。

本指靜脈采集系統還設有指示燈，對系統的工作進行指示。指示燈由指示燈控制電路控制。

指靜脈圖像采集時，將手指放于手指放置槽中，由光源亮度控制電路調整近紅外LED光源的亮度，CMOS攝像頭采集圖片，鏡頭捕捉到光學圖像之后，將圖像投射到CMOS(MT9V034)圖像傳感器上轉為電信號，然后經過A/D轉換變為將模擬信號轉為數字圖像信號，再送到數字信號處理芯片中加工處理，最后通過USB接口傳輸到上位機顯示圖像，最終將獲取解析為640×480的靜脈影像。

圖7是采集到的手指靜脈圖像。采集完成后指示燈由紅燈變為綠燈，以進行提示作用。

系統中所述的光源亮度控制電路、攝像頭控制電路和指示燈控制電路都由FPGA控制器控制完成。上述電路都是現有普通的控制電路，本文不再贅述。