專利名稱：一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集系統(tǒng)及識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集系統(tǒng)及識(shí)別方法，本發(fā)明涉及到人體生物特征的采集，屬于紅外光源照射下捕獲手指靜脈和手形圖像的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在社會(huì)人們對(duì)信息的安全性要求越來越高，如何準(zhǔn)確鑒定一個(gè)人的身份、保護(hù) 信息安全，已成為一個(gè)必須解決的關(guān)鍵社會(huì)問題。傳統(tǒng)的身份認(rèn)證由于極易偽造和丟失，越 來越難以滿足社會(huì)的需求，目前最為便捷與安全的解決方案無疑就是生物識(shí)別技術(shù)。生物 特征是根人的體貌、聲音等身體特征進(jìn)行身份認(rèn)證的科學(xué)的防偽驗(yàn)證方案。生物識(shí)別就是 依據(jù)每個(gè)個(gè)體之間獨(dú)一無二的生物特征對(duì)其進(jìn)行識(shí)別與身份的認(rèn)證。生物特征技術(shù)有很大的優(yōu)越性1.減少、消除了身份假冒，更好的進(jìn)行了身份的確認(rèn)。2.易于配合電腦和安全、監(jiān)控、管理系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。3.方便了使用者，減少了使用卡或鑰匙的麻煩?，F(xiàn)有的生物特征識(shí)別技術(shù)大致包括指紋識(shí)別技術(shù)、掌紋識(shí)別技術(shù)、視網(wǎng)膜識(shí)別技 術(shù)、虹膜識(shí)別技術(shù)、面相識(shí)別技術(shù)等。而指紋和虹膜識(shí)別技術(shù)很容易的被仿冒。根據(jù)人體骨 骼、肌肉組織的特點(diǎn)，當(dāng)入射光波長(zhǎng)在0. 72 1. IOm時(shí)，能夠較好地穿透骨骼和肌肉，其中 經(jīng)過靜脈的紅外光被血紅蛋白吸收，凸現(xiàn)出靜脈結(jié)構(gòu)的圖像通過濾光片被圖像攝取部分?jǐn)z 取的手指靜脈技術(shù)則很難被偽造，達(dá)到了很好的防偽效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的不足，本發(fā)明提供一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集 系統(tǒng)及識(shí)別方法?？朔F(xiàn)在單指識(shí)別的各種問題，比如，單指識(shí)別時(shí)手指容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)，給 后期的圖像處理帶來問題。另外，單指所含特征比較少，容易造成誤判等問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采 集識(shí)別方法，首先利用近紅外采集器采集手形和手指靜脈的圖像，提取其中的特征點(diǎn)信息， 在和已經(jīng)存儲(chǔ)的特征進(jìn)行匹配，得到最終的判定結(jié)果。一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集識(shí)別方法，含有以下步驟所述的采集器既采集手指靜脈圖像，也采集手指指形圖像，并對(duì)兩種信息進(jìn)行特 征融合。即利用紅外照射手指圖像，靜脈血細(xì)胞吸收紅外線，這樣可以得到血管的走向圖 像，同時(shí)手指外部完全透光，光強(qiáng)大，手指邊緣光強(qiáng)弱，形成明顯的邊界，從而提取出手形信 肩、O所述采集器采集的是兩個(gè)指頭放在采集器上的圖像。兩個(gè)指頭分別放在兩個(gè)支撐 柱上，支撐柱旁邊有兩個(gè)擋板，用來對(duì)手指進(jìn)行定位。采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的兩側(cè)，為紅外LED陣列。所述采集器的大小可以根據(jù)人手指長(zhǎng)短的差異自己調(diào)整。
采集器成像系統(tǒng)利用普通黑白攝像頭配上紅外濾波片，攝像頭的輸出為8位二進(jìn) 制直接輸出，可以用單片機(jī)的10 口直接讀寫。一種手指靜脈采集器，有紅外發(fā)光模塊、兩個(gè)支架、可滑動(dòng)手指擱放位置、紅外照 射固定兩個(gè)支撐柱上，支撐柱旁邊有兩個(gè)擋板，用來對(duì)手指進(jìn)行定位；紅外發(fā)光模塊使用的是紅外二極管；電阻，由定值電阻與滑動(dòng)變阻器組成；5V的 輸入電壓；定值電阻用于保護(hù)LED燈，避免電流過大燒毀?；瑒?dòng)變阻器通過調(diào)節(jié)電流大小，調(diào) 整LED燈的亮度；采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的兩側(cè)，為紅外LED陣列；采集器成像系統(tǒng)利用普通黑白攝像頭配上紅外濾波片，攝像頭的輸出為8位二進(jìn) 制直接輸出，可以用單片機(jī)的10 口直接讀寫。1. LED燈矩陣的排列2. LED燈光強(qiáng)度的控制LED發(fā)光管的中心波長(zhǎng)為835nm。近紅外光源發(fā)出的光從 手指背面輸入，透過手指組織輸出，但是由于個(gè)體的差異，在同一光源亮度，由于各人手指 的大小、厚薄等方面的不同，得到的手指靜脈圖像的亮度就會(huì)有相應(yīng)的差別，過亮和過暗都 不利于后續(xù)的圖像處理，甚至無法識(shí)別，因此近紅外光源的亮度須可調(diào)，具體的控制電路見 圖2.3.手指擱放的設(shè)計(jì)日立公司的是一個(gè)手指的采集，而一個(gè)手指在擺放的時(shí)候可 以旋轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致采集到的手指靜脈特征出現(xiàn)很大的差異，甚至?xí)?dǎo)致認(rèn)證和識(shí)別的 出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以采用了用兩根手指同時(shí)定位的方法。兩個(gè)手指分別放在兩個(gè)支架上，并且 盡量使得兩個(gè)手指間的距離保持在5cm-6cm左右，這樣有兩個(gè)手指的指尖和頂點(diǎn)就組成的 三腳架，能夠精確的對(duì)手指的位置進(jìn)行定位，而且不會(huì)讓手指發(fā)生旋轉(zhuǎn)。另外，采用的可滑動(dòng)手指擱放位置，每個(gè)人的手指長(zhǎng)度不一樣，特別是男女的差別 很大，采用滑動(dòng)式的采集方式，每個(gè)人就能根據(jù)自己手指的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)自己手指的位置，這 樣采集的手指的圖像更加統(tǒng)一，而且便于處理，同時(shí)體現(xiàn)出人性化。本發(fā)明的有益效果兩指采集不僅增加了可以采集生物特征的信息量(當(dāng)采集一指時(shí)有時(shí)候由于人 體的差異會(huì)得不到靜脈圖像，如果只采集手形則信息量小，識(shí)別錯(cuò)誤的概率大，兩者特征融 合則可以解決上述兩個(gè)問題)，同時(shí)也提高了定位精度。另外兩側(cè)照明方便用戶擺放手指， 上部照明時(shí)用戶只能插入，很難看見自己手指已處于的位置。另外采集器可以自動(dòng)調(diào)整也 是采集器的使用范圍更廣，使用更加方便，采集圖像更加準(zhǔn)確。


圖1為本發(fā)明電路示意圖。圖2為本發(fā)明裝置示意圖。圖3為本發(fā)明手指靜脈網(wǎng)絡(luò)特征提取過程的源圖像圖。圖4為本發(fā)明手指靜脈網(wǎng)絡(luò)特征提取過程的灰度拉伸圖。圖5為本發(fā)明手指靜脈網(wǎng)絡(luò)特征提取過程的標(biāo)準(zhǔn)化圖。圖6為本發(fā)明手指靜脈網(wǎng)絡(luò)特征提取過程的特征分割圖。
圖7為本發(fā)明手指靜脈網(wǎng)絡(luò)特征提取過程的腐蝕及平滑圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 如圖1-7所示，一種兩個(gè)手指靜脈和指形的采集和識(shí)別方法，含有以下步驟所述的采集器既采集手指靜脈圖像，也采集手指指形圖像，并對(duì)兩種信息進(jìn)行特 征融合。即利用紅外照射手指圖像，靜脈血細(xì)胞吸收紅外線，這樣可以得到血管的走向圖 像，同時(shí)手指外部完全透光，光強(qiáng)大，手指邊緣光強(qiáng)弱，形成明顯的邊界，從而提取出手形信 息。本發(fā)明手指靜脈網(wǎng)絡(luò)特征提取過程為圖3的源圖像圖；為圖4的灰度拉伸圖；為圖5的 標(biāo)準(zhǔn)化圖；為圖6的特征分割圖；為圖7的腐蝕及平滑圖。所述采集器采集的是兩個(gè)指頭放在采集器上的圖像。兩個(gè)指頭分別放在兩個(gè)支撐 柱上，支撐柱旁邊有兩個(gè)擋板，用來對(duì)手指進(jìn)行定位。采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的兩側(cè)，為紅外LED陣列。不采用上部照明，因?yàn)樯?部照明造成使用者使用不方便。所述采集器的大小可以根據(jù)人手指長(zhǎng)短的差異自己調(diào)整。這樣可以讓采集器的使 用范圍更加廣泛。采集器成像系統(tǒng)利用普通黑白攝像頭配上紅外濾波片，攝像頭的輸出為8位二進(jìn) 制直接輸出，可以用單片機(jī)的IO 口直接讀寫，不需要像普通攝像頭一樣需要額外開發(fā)驅(qū)動(dòng) 程序和嵌入式平臺(tái)進(jìn)行接口的連接。1.LED燈矩陣的排列2. LED燈光強(qiáng)度的控制LED發(fā)光管的中心波長(zhǎng)為835nm。近紅外光源發(fā)出的光從 手指背面輸入，透過手指組織輸出，但是由于個(gè)體的差異，在同一光源亮度，由于各人手指 的大小、厚薄等方面的不同，得到的手指靜脈圖像的亮度就會(huì)有相應(yīng)的差別，過亮和過暗都 不利于后續(xù)的圖像處理，甚至無法識(shí)別，因此近紅外光源的亮度須可調(diào)，具體的控制電路見 圖2。3.手指擱放的設(shè)計(jì)日立公司的是一個(gè)手指的采集，而一個(gè)手指在擺放的時(shí)候可 以旋轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致采集到的手指靜脈特征出現(xiàn)很大的誤差，甚至?xí)霈F(xiàn)在認(rèn)證和識(shí)別 的出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以采用了用兩根手指同時(shí)定位的方法。兩個(gè)手指分別放在兩個(gè)支架上，并 且盡量使得兩個(gè)手指間的距離保持在5cm-6cm左右，這樣有兩個(gè)手指的指尖和頂點(diǎn)就組成 的三腳架，能夠精確的對(duì)手指的位置進(jìn)行定位，而且不會(huì)讓手指發(fā)生旋轉(zhuǎn)。另外，采用的可滑動(dòng)手指擱放位置，每個(gè)人的手指長(zhǎng)度不一樣，特別是男女的差別 很大，采用滑動(dòng)式的采集方式，每個(gè)人就能根據(jù)自己手指的長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)自己手指的位置，這 樣采集的手指的圖像更加統(tǒng)一，而且便于處理，同時(shí)體現(xiàn)出人性化。實(shí)施例2 如圖1、2所示，后擋板9、10、13連接后與底板1固定。長(zhǎng)條7、8為放食指和中指的地方，檔塊14、15分別固定在長(zhǎng)條7、8旁邊，可以起到 固定手指的作用。內(nèi)部擋板5、6和外擋板9、10構(gòu)成一間隙。
擋板2、3、4連接后為一可滑動(dòng)部分，擋板3、4在上述間隙中前后移動(dòng)，移動(dòng)原則是 根據(jù)人手指的長(zhǎng)短不同前后伸縮，內(nèi)部有彈簧支撐。內(nèi)部擋板6、5上面有左右各有一個(gè)小平臺(tái)11、12，小平臺(tái)11、12上面放著LED陣 列，LED陣列沖著內(nèi)部，兩邊LED陣列向?qū)Ψ胖?。盒子底部一小攝像頭，鏡頭朝上，采集上面的手指靜脈和外形輪廓。因?yàn)樾枰崛〉氖庆o脈圖像，使用的是紅外二極管；電阻RISET由定值電阻和滑 動(dòng)變阻器組成，定值電阻用于保護(hù)LED燈，避免電流過大燒毀。滑動(dòng)變阻器通過調(diào)節(jié)電流大 小，調(diào)整LED燈的亮度；使用的是5V的輸入電壓。芯片CN5612的作用是驅(qū)動(dòng)LED燈，即給LED燈提供一個(gè)恒定的電流，電流的大小 受電阻RISET的控制。
權(quán)利要求
一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集識(shí)別方法，其特征是首先利用近紅外采集器采集手形和手指靜脈的圖像，提取其中的特征點(diǎn)信息，在和已經(jīng)存儲(chǔ)的特征進(jìn)行匹配，得到最終的判定結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集識(shí)別方法，其特征是含 有以下步驟所述的近紅外采集器既采集手指靜脈圖像，也采集手指指形圖像，并對(duì)兩種信息進(jìn)行 特征融合，即利用紅外照射手指圖像，靜脈血細(xì)胞吸收紅外線，這樣可以得到血管的走向圖 像，同時(shí)手指外部完全透光，光強(qiáng)大，手指邊緣光強(qiáng)弱，形成明顯的邊界，從而提取出手形信 息；所述近紅外采集器采集的是兩個(gè)指頭放在近紅外采集器上的圖像,兩個(gè)指頭分別放在 兩個(gè)支撐柱上，支撐柱旁邊有兩個(gè)擋板，用來對(duì)手指進(jìn)行定位；近紅外采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的兩側(cè)，為紅外LED陣列；所述近紅外采集器的大小根據(jù)人手指長(zhǎng)短的差異自己調(diào)整；采集器成像系統(tǒng)利用普通黑白攝像頭配上紅外濾波片，攝像頭的輸出為8位二進(jìn)制直 接輸出，用單片機(jī)的10 口直接讀寫。
3.一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集系統(tǒng)，其特征是有紅外發(fā)光模塊、兩個(gè)支架、 可滑動(dòng)手指擱放位置、紅外照射固定兩個(gè)支撐柱上，支撐柱旁邊有兩個(gè)擋板，用來對(duì)手指進(jìn) 行定位；紅外發(fā)光模塊使用的是紅外二極管；電阻，由定值電阻與滑動(dòng)變阻器組成；5V的輸入 電壓；定值電阻用于保護(hù)LED燈；滑動(dòng)變阻器通過調(diào)節(jié)電流大小，調(diào)整LED燈的亮度；采集器的照明系統(tǒng)位于采集器的兩側(cè)，為紅外LED陣列；采集器成像系統(tǒng)利用普通黑白攝像頭配上紅外濾波片，攝像頭的輸出為8位二進(jìn)制直 接輸出，用單片機(jī)的10 口直接讀寫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集系統(tǒng)，其特征是后擋 板連接后與底板固定；長(zhǎng)條為放食指和中指的地方，檔塊分別固定在長(zhǎng)條旁邊，內(nèi)部擋板和外擋板構(gòu)成一間隙；擋板連接后為一可滑動(dòng)部分，擋板在上述間隙中前后移動(dòng)，移動(dòng)原則是根據(jù)人手指的 長(zhǎng)短不同前后伸縮，內(nèi)部有彈簧支撐；內(nèi)部擋板上面有左右各有一個(gè)小平臺(tái)，小平臺(tái)上面放著LED陣列，LED陣列沖著內(nèi)部， 兩邊LED陣列向?qū)Ψ胖?；盒子底部一小攝像頭，鏡頭朝上，采集上面的手指靜脈和外形輪廓；電阻RI SET由定值電阻和滑動(dòng)變阻器組成，滑動(dòng)變阻器通過調(diào)節(jié)電流大小，調(diào)整LED 燈的亮度；使用的是5V的輸入電壓。
全文摘要
一種手指靜脈與手形結(jié)合的智能采集識(shí)別方法，首先利用近紅外采集器采集手形和手指靜脈的圖像，提取其中的特征點(diǎn)信息，在和已經(jīng)存儲(chǔ)的特征進(jìn)行匹配，得到最終的判定結(jié)果。含有以下步驟所述的近紅外采集器既采集手指靜脈圖像，也采集手指指形圖像，并對(duì)兩種信息進(jìn)行特征融合。兩指采集不僅增加了可疑采集生物特征的信息量(當(dāng)采集一指時(shí)有時(shí)候由于人體的差異會(huì)得不到靜脈圖像，如果只采集手形則信息量小，識(shí)別錯(cuò)誤的概率大)，同時(shí)也提高了定位精度。另外兩側(cè)照明方便用戶擺放手指，上部照明時(shí)用戶只能插入，很難看見自己手指已處于的位置。另外采集器可以自動(dòng)調(diào)整也是采集器的使用范圍更廣，使用更加方便，采集圖像更加準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G06K9/20GK101877052SQ20091023763
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者丁曉明, 劉浩, 劉豪, 司瑋, 孫冬梅, 李京霖, 李峰, 蔣應(yīng)吉, 鄭興艷, 馬忠順, 魯雪萌 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)