本发明专利技术公开一种皮肤血管光声成像装置，包括血管光声信号采集装置、PC端和传输电缆，血管光声信号采集装置通过传输电缆与PC端连接。血管光声信号采集装置包括壳体，壳体内设有LD光源以及准直光路、微型电机、棱镜、A/D转换模块和电源，LD光源与电源连接，棱镜与微型电机连接，A/D模块通过传输电缆与PC端连接。壳体开口处设有DOE光学全息器件，开口处两侧设有微型光声换能器，微型光声换能器阵列分布，棱镜与微型电机置于DOE光学全息器件及衍射光学器件下方。本发明专利技术公开一种皮肤血管光声成像装置，采用棱镜与微型电机相连的设计，实现对皮肤血管的区域扫描，采用微型光声换能器获取目标区域光声信号，PC端实现图像重建并识别，极大提高了识别准确率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物识别
，尤其是一种皮肤血管光声成像装置。
技术介绍
生物识别技术通过人体固有的生理和行为特征进行个人身份的鉴别，较传统身份认证技术，密钥随时携带，不易丢失、遗忘或被盗取，防伪性更强，广泛应用于国家安全、信息安全、网络安全、安全认证、电子认证等领域。指纹识别、虹膜识别、人脸识别、3D人脸识别、视网膜识别、静脉识别等生物识别技术都是以CCD光学成像后进行图像识别，伴随指模、美瞳、面具等产品制作水平越来越高，这些技术的安全性越来越低。血管成像技术是一种通过探测皮肤组织对光吸收作用的方法,其生物特性隐藏在皮下，不易丢失与伪造。自上世纪90年代日立公司的研发人员在一项度量人脑活动的研究中,发现利用近红外光观察血液流动可以作为一种有效的、高度安全的生物识别方法以来，各国对指静脉识别技术倍加关注。血管识别技术主要应用在指静脉与掌静脉领域，其近红外成像装置，一般采用750nm~1100nm的近红外光对组织进行照射，由近红外探头捕获血管的图像，再进行图像处理，但由于受介质对光的衰减影响，其穿深只有毫米量级，且成像对比度相对较低，且采集部位一般用于手部或耳部等薄弱的组织。
技术实现思路
本专利技术的目的在于要解决的是现有生物特征识别技术的不足，提供一种结构简单的皮肤血管光声成像装置，有效改善血管成像对比度较低的问题，利用光声成像技术，选用合适波长的激发光源，通过分析不同阈值范围的超声强度，可以将血管图像分成静脉和动脉两种，对两种血管图像分别进行识别，提高识别准确率。本专利技术的技术方案为：一种皮肤血管光声成像装置，该装置包括血管光声信号采集装置、PC端和传输电缆，所述血管光声信号采集装置通过传输电缆与PC端连接；所述血管光声信号采集装置包括壳体，所述壳体内设有LD光源以及准直光路、微型电机、棱镜、A/D转换模块和电源。所述LD光源及准直电路位于壳体的左侧，壳体中间设有棱镜，LD光源及准直电路与棱镜之间设有光路，微型电机与棱镜与相连并带动控制棱镜转动，棱镜与LD光源及准直电路垂直分布，棱镜水平面低于LD光源及准直电路水平面3-5mm，DOE光学全息器件位于壳体上侧开口处，位于棱镜正上方，且DOE光学全息器件与棱镜垂直分布，光声换能器阵列分布于DOE光学全息器件两侧，DOE光学全息器件与光声换能器均位于壳体上表面，电源模块位于壳体左侧，通过电路与位于壳体右侧的A/D转换模块、微型电机以及LD光源以及准直光路相连并为这三个模块供电，光声换能器（8）与A/D转换模块相连，输出数字信号，再由传输电缆连接到PC端完成信号处理等操作。所述LD光源的波长400-800nm。所述衍射光学元件全息器件的聚焦深度为1-3mm。所述微型光声换能器大小为1-5mm。所述棱镜为正六棱镜。所述棱镜的外接圆直径为4mm。所述微型电机为圆柱形，长为20-50mm，半径为5-10mm。该装置的使用方法，其步骤：步骤一：启动微型电机以及光源、电源；步骤二：所述LD光源产生光束，光束沿光路传播经棱镜反射，照射到衍射光学元件全息器件上，光束穿过衍射光学元件-DOE全息器件聚焦到皮下血管，射向被探测血管内的吸收体，激发产生光声信号，通过换能器转换为电信号，再传输至A/D转换模块，经传输电缆传输到PC端；步骤三：棱镜转动，使得皮下血管横向部位激发产生光声信号，同时进行A/D转换，并传输至PC端；步骤四：开口处与皮肤接触并滑动，即可完成皮下扫描区域血管数据的采集；步骤五：PC端对光声信号进行滤波、放大以及取平均处理，数字化后完成图像重建；步骤六：对重建图像进行预处理，将重建图像尺寸归一化；步骤七：对重建图像进行灰度归一化处理；步骤八：对重建图像进行滤波处理；步骤九：对重建图像进行二值化处理；步骤十：对血管特征图像细化处理；步骤十一：对血管特征血管图像进行匹配计算；步骤十二：显示生物身份匹配结果，识别结束。本专利技术的优点在于：一种皮肤血管光声成像装置与识别方法，采用棱镜对光源进行偏转，通过棱镜与微型电机相连接的设计，实现对皮肤血管的区域扫描，大大减少了相关检测的时间；采用微型光声换能器获取目标区域光声信号，由PC端实现图像重建，大大减小了装置的体积；在PC端对重建图像进行归一化、滤波、二值化和细化等处理，极大提高了识别准确率，实现了光声激发与传感的一体化、微型化和实用化，可广泛应用生物识别
附图说明图1为本专利技术一种皮肤血管光声成像装置结构示意图；图2为本专利技术一种皮肤血管光声成像装置使用状态图。图中：1、壳体，2、LD光源以及准直光路；3、微型电机；4、棱镜；5、A/D转换模块；6、电源；7、DOE光学全息器件；8、微型光声换能器；9、光束；10、血管光声信号采集装置；11、吸收体；12、皮下血管；13、传输电缆；14、PC端。具体实施方式参见附图1，一种皮肤血管光声成像装置，包括血管光声信号采集装置10、PC端14和传输电缆13，所述血管光声信号采集装置10通过传输电缆13与PC端14连接；所述血管光声信号采集装置10包括壳体1，所述壳体1内设有LD光源以及准直光路2、微型电机3、棱镜4、A/D转换模块5和电源6，所述LD光源以及准直光路2与电源6连接，所述棱镜4与所述微型电机3连接，所述微型电机3带动所述棱镜4转动；A/D模块5通过所述传输电缆13与所述PC端14连接；所述壳体1开口处设有DOE光学全息器件7，所述壳体1开口处两侧固定有微型光声换能器8，所述微型光声换能器8为阵列分布；所述棱镜4与所述微型电机3置于所述DOE光学全息器件7下方。进一步地，所述微型电机3与棱镜4匀速转动，所述血管光声采集装置10由棱镜4旋转使光路发生偏移，对皮下血管进行区域性扫描，通过滑动，即可得到皮肤血管的光声信号。进一步地，所述LD光源2的波长范围400-800nm。进一步地，所述DOE光学全息器件7的聚焦深度为1-3mm。进一步地，所述微型光声换能器8直径大小为1-5mm。进一步地，所述棱镜4为正六棱镜。进一步地，所述棱镜4的外接圆直径为4mm。进一步地，所述微型电机3长范围为20-50mm，半径范围为5-10mm。一种皮肤血管光声成像装置的识别方法，包括以下步骤：步骤一：启动微型电机3以及光源2、电源6。步骤二：所述LD光源以及准直光路2产生光束9，光束9沿光路传播经棱镜4反射，照射到DOE元件全息器件7上，光束9穿过DOE光学全息器件7聚焦到皮下血管12，射向被探测血管内的吸收体11，激发产生光声信号，由超声换能器转换为电信号，再传输至A/D转换模块5，经传输电缆13传输到PC端14。步骤三：棱镜4转动，使得皮下血管12横向部位激发产生光声信号，同时进行A/D转换，并传输至PC端14。步骤四：开口处与皮肤接触并滑动，即可完成皮下扫描区域血管数据的采集。步骤五：PC端14对光声信号处理，完成图像重建。步骤六：对重建图像进行预处理，将图像尺寸归一化；重建图像过大，对图像的处理时间会很长，而尺寸归一化，可以将图像缩小到一定大小，且不影响图像的特征提取，大大减少算法的运行时间。步骤七：对重建图像进行灰度归一化处理，由于重建图像对比度较低，不利于后续处理，对图像进行灰度归一化，使其均匀分布，提高图像对比度。步骤八：对重建图像进行滤波处理，本文档来自技高网...
【技术保护点】
种皮肤血管光声成像装置，其特征在于：该装置包括血管光声信号采集装置（10）、PC端（14）和传输电缆（13），所述血管光声信号采集装置（10）通过传输电缆（13）与PC端（14）连接；所述血管光声信号采集装置（10）包括壳体（1），所述壳体（1）内设有LD光源以及准直光路（2）、微型电机（3）、棱镜（4）、A/D转换模块（5）和电源（6）；所述LD光源及准直电路（2）位于壳体的左侧，壳体中间设有棱镜(4)，LD光源及准直电路（2）与棱镜（4）之间设有光路（9），微型电机（3）与棱镜（4）与相连并带动控制棱镜（4）转动，棱镜（4）与LD光源及准直电路（2）垂直分布，棱镜（4）水平面低于 LD光源及准直电路（2）水平面3‑5mm，DOE光学全息器件（7）位于壳体上侧开口处，位于棱镜（4）正上方，且DOE光学全息器件（7）与棱镜（4）垂直分布，光声换能器（8）阵列分布于DOE光学全息器件（7）两侧， DOE光学全息器件（7）与光声换能器（8）均位于壳体（1）上表面，电源（6）模块位于壳体（1）左侧，通过电路与位于壳体（1）右侧的A/D转换模块（5）、微型电机（3）以及LD光源以及准直光路（2）相连并为这三个模块供电，光声换能器（8）与A/D转换模块（5）相连，输出数字信号，再由传输电缆（13）连接到PC端（14）完成信号处理等操作。...
【技术特征摘要】
1.一种皮肤血管光声成像装置，其特征在于：该装置包括血管光声信号采集装置（10）、PC端（14）和传输电缆（13），所述血管光声信号采集装置（10）通过传输电缆（13）与PC端（14）连接；所述血管光声信号采集装置（10）包括壳体（1），所述壳体（1）内设有LD光源以及准直光路（2）、微型电机（3）、棱镜（4）、A/D转换模块（5）和电源（6）；所述LD光源及准直电路（2）位于壳体的左侧，壳体中间设有棱镜(4)，LD光源及准直电路（2）与棱镜（4）之间设有光路（9），微型电机（3）与棱镜（4）与相连并带动控制棱镜（4）转动，棱镜（4）与LD光源及准直电路（2）垂直分布，棱镜（4）水平面低于LD光源及准直电路（2）水平面3-5mm，DOE光学全息器件（7）位于壳体上侧开口处，位于棱镜（4）正上方，且DOE光学全息器件（7）与棱镜（4）垂直分布，光声换能器（8）阵列分布于DOE光学全息器件（7）两侧，DOE光学全息器件（7）与光声换能器（8）均位于壳体（1）上表面，电源（6）模块位于壳体（1）左侧，通过电路与位于壳体（1）右侧的A/D转换模块（5）、微型电机（3）以及LD光源以及准直光路（2）相连并为这三个模块供电，光声换能器（8）与A/D转换模块（5）相连，输出数字信号，再由传输电缆（13）连接到PC端（14）完成信号处理等操作。2.根据权利要求1所述一种皮肤血管光声成像装置，其特征在于：所述LD光源（2）的波长400-800nm。3.根据权利要求1所述一种皮肤血管光声成像装置，其特征在于：所述衍射光学元件全息器件（7）的聚焦深度为1-3mm。4.根据权利要求1所述一种皮...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国栋，姚清凯，曾吕明，丁宇，曾宏，刘浩，
申请(专利权)人：江西科技师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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