專利名稱：掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識別儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學儀器與模式識別領域，主要是基于近紅外光的雙模態(tài)生物特征采集設備，使用了多個ARM處理器、存儲器、觸摸屏、濾光片等，最終組成了一種綜合型的生物特征識別設備。
背景技術：
生物識別技術，是近幾年在全球范圍內迅速發(fā)展起來的計算機安全技術，它根據人臉、指紋、語音、靜脈等人體生物特征，利用圖像處理和模式識別鑒別或驗證身份。生物特征識別作為一項利用人類特有的生理特征(如指紋、人臉、虹膜、靜脈、視網膜等)或行為特征(如簽名、聲音、步態(tài)等)進行身份識別的技術，具有不易丟失、難偽造、唯一性、使用方便的特點，正在逐漸替代傳統(tǒng)的身份識別方法。盡管各種人體生物特征都有各自的優(yōu)勢，但對于生物特征鑒定系統(tǒng)的準確性及安全性要求日益提高的今天，每一種生物特征并不可能具有真正意義上的普遍性，單個生物特征識別系統(tǒng)中的一些固有限制影響了準確性，如某些人或某些群體(例如體操運動員) 的指紋特征因為磨損變得很少，人臉識別系統(tǒng)對于人體外表特征頭發(fā)、飾物、變老以及孿生兒的辨別則很困難。而這些固有的限制很難用算法再去提高其準確性，因此僅靠單一方法或單一生物特征難以滿足實際應用。故將多個生物特征融合在一起進行身份的識別，正成為一種研究與發(fā)展的趨勢。由于生物識別計算量很大，通常生物識別設備只能識別一種生物特征?，F(xiàn)有的多模態(tài)生物識別系統(tǒng)較少，國內有北方交通大學的人臉和手形識別，國外的多數(shù)設備同樣用到了指紋、語音、手形等一些容易產生特征缺失、抗干擾差或識別精度不高等問題的生物特征，無法達到想要的精度。而多生物特征融合的問題就是計算量大，識別實時性變差。

發(fā)明內容本實用新型解決的技術問題是提供一種多模態(tài)高精度的生物特征識別設備，采取的思路就是選取掌靜脈和人臉兩種生物特征進行識別以滿足高精度的要求，多處理器并聯(lián)的結構以達到縮短識別時間的目的。為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案主要包括以下幾個模塊用于獲取人臉生物特征的人臉圖像采集模塊；用于獲取手掌靜脈特征的手掌靜脈圖像采集模塊； 用于驅動觸摸屏、語音、顯示識別界面的輔助處理模塊；用于協(xié)調以及管理模塊運行的主控單元模塊。由于前三個模塊相互獨立，相互平行，并且各模塊都對采集的數(shù)據進行了一定的預處理，大大加快了整個系統(tǒng)的運行速度。首先，用戶需將手掌放在掌靜脈采集模塊上，并正對人臉采集模塊，此時掌靜脈采集模塊會自動捕捉靠近的手掌，確認后，將預處理得到的二值手掌靜脈圖像發(fā)送至主控單元模塊，主控單元會開啟人臉采集模塊，之后人臉采集模塊工作，搜索人臉在屏幕中的位置，并將人臉的位置和截取的面部圖像發(fā)送至主控單元模塊；最后主控單元對獲取的掌靜脈特征和人臉特征進行識別處理，并將識別結果發(fā)送至輔助處理模塊，然后輔助處理模塊調用信息庫中存儲的人員信息，顯示在觸摸屏上。當對人員信息進行注冊時，則可通過觸摸屏的提示進行人機交互方便易用。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)結構圖。圖2是血色素的吸光特性。圖1中標示1、2、3表示普通的網絡攝像頭，4、5、6、7表示同步動態(tài)存儲器，8、9、10、 11表示ARM處理器，12表示觸摸屏，13表示音頻接口，14表示網絡接口，15表示閃存Flash， 其中1、4、8構成人臉圖像采集模塊，2、5、9構成掌靜脈圖像采集模塊，3、6、10、12、13構成輔助處理模塊，7、11、14、15構成主控單元模塊。
以下結合附圖，對本實用新型做進一步的說明
具體實施方式
攝像頭1需要在鏡頭上加850nm高通濾光片，并在其周圍布置850nm紅外光發(fā)射管陣列，用于獲得近紅外光下的人臉圖像；攝像頭2需要在鏡頭上加760nm窄帶濾光片，并在其周圍布置760nm紅外光發(fā)射管陣列，用于獲取近紅外光下的掌靜脈圖像，原理可由2得出，當用760nm波段的光照射到手掌時，由于血管中的氧化血色素和還原血色素吸光特性的不同，從而使靜脈凸顯出來；攝像頭3則用于獲取正常光照下的人臉背景圖像，不加濾光片。而SDRAM4、5、6、7則作為相應ARM處理器的內存單元，存入一些臨時性的數(shù)據。當用戶注冊信息時，首先點擊觸摸屏的注冊按鍵，輔助處理模塊中的ARM處理器 10發(fā)送信號至主控單元模塊中的ARM處理器11，然后ARM處理器11控制ARM處理器9開始工作，通過攝像頭2采集掌靜脈圖像，并調用預處理算法，進行定位、細化操作，得到一幅二值化得掌靜脈圖像，并將結果返回至ARM處理器11，此時ARM處理器11在閃存15中建立文件夾存入掌靜脈信息，并控制ARM處理器10在觸摸屏12上顯示掌靜脈采集完成的信息， 提示做好人臉采集的準備，之后ARM處理器11控制ARM處理器8開始工作，ARM處理器8通過攝像頭1獲得近紅外光下的人臉圖像，截取人臉面部圖像后，將圖像信息發(fā)送至ARM處理器11，然后ARM處理器11將圖像信息存入掌靜脈采集時建立的文件夾內，并控制ARM處理器10截取正常光源下的人臉圖像同樣存入掌靜脈采集是建立的文件夾內，并在觸摸屏12 上顯示人臉圖像采集完畢，提示輸入注冊人員姓名以及其他信息，最后注冊完畢。當進行識別時，待識別人員，首先將手掌放在掌靜脈采集攝像頭2上，ARM處理器 9會自動檢測手掌，確認后，將對獲取的掌靜脈圖像進行定位、細化操作，并向ARM處理器11 發(fā)送處理后的掌靜脈圖像，當ARM處理器11接收到掌靜脈圖像后，會控制ARM處理器8開始運行，ARM處理器8則調入人臉檢測算法，檢測人臉，如果檢測正常則將截取的面部圖像發(fā)送至處理器11，檢測不正常時則通過ARM處理器11控制ARM處理器10在觸摸屏12上提示請正對攝像頭，直至檢測到人臉，將截取的面部圖像發(fā)送至處理器11。當人臉信息采集完成后，ARM處理器11調用識別算法，將獲取的信息與信息庫閃存15中已存信息進行比對， 如果相符，則控制ARM處理器10顯示識別完成，同時發(fā)出音頻信號，如果不相符則提示陌生人，并通過語音提示報警信號，識別完成后可通網絡接口 14發(fā)送識別結果。[0015] 本實用新型采用的硬件設備主要思想是并行式處理，不僅識別時間短，精度高，而且易于使用，擴展性強，可廣泛應用于人員登記、門禁、銀行等場合。
權利要求1.掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識別儀，由USB免驅攝像頭(1)(2) (3)，同步動態(tài)存儲器 SDRAM (4) (5) (6) (7)，ARM 處理器(8) (9) (10) (11)，觸摸屏(12)，音頻接口(13)，網絡接口 (14)和閃存Flash(15)組成，其特征在于，ARM處理器(8) (9) (10)連接至ARM處理器(11)， 均受ARM處理器(11)控制。
2.如權利要求1所述的掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識別儀，其特征是攝像頭(1)為USB 免驅攝像頭，鏡頭上加850nm高通濾光片，并在攝像頭周圍布置有850nm波長的環(huán)形光源。
3.如權利要求1所述的掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識別儀，其特征是攝像頭( 為USB 免驅攝像頭，鏡頭上加760nm窄帶濾光片，并在攝像頭周圍布置有760nm波長的環(huán)形光源。
4.如權利要求1所述的掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識別儀，其特征是攝像頭C3)為USB 免驅攝像頭，鏡頭不加濾光片，周圍不布置附加光源
專利摘要掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識別儀，本實用新型屬于光學儀器與模式識別領域，使用了多個ARM處理器、存儲器、觸摸屏、濾光片等，最終組成了一種高精度的多生物特征識別設備。ARM處理器(8)(9)(10)和ARM處理器(11)的連接控制方式，不僅可以分擔主控單元ARM處理器(11)的處理任務，也使得識別過程的任務劃分變得更加清晰，大大的加快了識別的速度，解決了掌靜脈與人臉識別計算量大造成的識別時間長的問題。設備簡單易用，擴展性強，可廣泛應用于人員登記、門禁、銀行等場合。
文檔編號G06K9/00GK202041967SQ20112010847
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權日2011年4月8日
發(fā)明者李冬, 李承冬, 杜邊境 申請人:中國礦業(yè)大學