本发明专利技术提供的是一种手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集装置及方法。上半部分结构为包含顶板的开放式结构，顶板的下表面安装有可发射红外光的LED阵列，下半部分结构为六面箱体，箱体上盖中部有一处镂空，镂空处有安装于位移导轨上的滤光镜片，位移导轨的两端设置与光源切换电路相连的转换开关，箱体内安装有一套控制电路，控制电路主要包括光源切换电路、USB2.0控制电路和CMOS摄像头电路，CMOS摄像头电路连接一个CMOS摄像头和配套镜头形成成像设备，成像设备两侧安装可发射可见光的LED阵列。本发明专利技术采集速度快，构成双模态生物特征识别，其识别性能好于仅基于手指指节折痕、或手指静脉的单模态生物特征识别系统。
Finger crease and vein double modal biometric image acquisition device and method
The invention provides a finger crease and double vein biometric image acquisition device and method. The upper part of the structure of open structure comprises a roof, a LED array can be installed under the roof surface infrared emission, lower part structure for the six side of the box body, the box cover has a central hollow, a filter lens mounted on the guide hole displacement, displacement of rail is arranged at the two ends connected with the light source conversion the switching circuit switch is arranged in the box body has a set of control circuit, the control circuit mainly comprises a light source switching circuit, USB2.0 control circuit and CMOS circuit of CMOS camera, the camera circuit is connected to a CMOS camera and lenses form LED array imaging device, imaging equipment installed on both sides can emit visible light. The acquisition speed, a double modal biometric recognition, its performance is better than single modal biometric systems, finger crease or finger vein based on.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种生物特征图像采集装置，特别是一种手指指节折痕和静脉的 双模态生物特征图像采集装置。本专利技术还涉及一种生物特征图像采集方法。
技术介绍
生物特征鉴别个人身份的技术有指纹、人脸、语音、虹膜等，各种身份认证技术在 用户亲和力、成本和性能方面各有优缺点。人脸对姿势、附加装饰物、表情和光线变化敏感； 虹膜的识别要求特定的照明条件，其采集过程使用户倍感不适；指纹识别则要求手指有较 完整的表皮，将近3-4%的人由于指纹特征不够明晰、爆皮或损伤等原因而无法注册与识 别。因此，任何单一生物特征识别在可靠性及准确性上存在一定局限性，因此双模态、甚至 多模态生物特征识别系统具有更广阔的应用前景。目前已有一些关于双模态或多模态生物特征识别系统的公开报道。例如申请号为 200910106894. 1、名称为“基于手指静脉纹与手指背纹的成像设备及多模态身份认证方法” 的专利文件中公开的技术方案，主要包括手指静脉纹与手指背纹的采集装置结构、成像设 备及多模态身份认证方法，身份认证方法包括注册过程和认证过程，它具有较好的抗伪造 性能，能有效提高生物特征识别系统的稳定性和适用性。但是该技术方案的图像采集部分 主要特征是通过2个摄像头分别获取手指指背纹和静脉纹，因此这种采集装置的硬件电路 比较复杂，成本高；另外，专利申请号为200910071283. 8，名称为“基于指纹和手指静脉纹 的双模态生物图像采集装置”的专利文件中，公开的技术方案主要包括手指指纹和手指静 脉的采集装置结构、两路成像设备和电路，其性能好于仅基于指纹或静脉的单模态生物特 征识别系统。同样这一技术方案也是通过2个摄像头分别获取手指指纹和静脉纹，导致硬 件电路比较复杂，提高成本，并且其两种图像数据必须依靠可编程逻辑器件CPLD的正常工 作才能通过USB接口传输到计算机中，这不仅增加成本，而且加大了不稳定因素。手指的指节折痕与手指静脉这两种特征，所处的人体位置相对隐蔽、不易磨损，具 有生物特征稳定、终生不变等性质。手指指节折痕(又被称作指节横断纹)，它是由人的手 指弯曲自然形成的，具有遗传性和后天性，是人固有生理特征，具有普遍性。由于生物个体 生长发育的随机性及后天经历的不同，指节折痕也呈现出一定的特异性，研究表明可将其 作为一种用于身份识别的生物特征。而且手指的指节折痕所处位置，与指纹所处的指尖位 置相比，不宜发生爆皮与磨损现象，而且受到伤害的几率也非常低。手指静脉藏匿于身体内 部，不存在仿制或失窃的风险，而且表面皮肤不会对识别工作造成影响。目前已经有很多关于手指静脉采集装置的公开报道，但是没有查询到任何关于手 指指节折痕采集装置的公开文献，而且也并没有同时将这两种生物特征图像连续采集的采 集装直ο
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单实用，可连续采集手指指节折痕图像及手指静脉图像的手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集装置。本专利技术的目的还在于提供一种 手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集方法。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术的手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集装置主要分上下两部分 结构，上半部分结构为包含顶板的开放式结构，顶板的下表面安装有可发射红外光的LED 阵列，下半部分结构为六面箱体，箱体上盖中部有一处镂空，镂空处有安装于位移导轨上的 滤光镜片，位移导轨的两端设置与光源切换电路相连的转换开关，箱体内安装有一套控制 电路，控制电路主要包括光源切换电路、USB2. 0控制电路和CMOS摄像头电路，CMOS摄像头 电路连接一个CMOS摄像头和配套镜头形成成像设备，成像设备两侧安装可发射可见光的 LED阵列。本专利技术的手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集装置还包括滤光镜片执 行机构，所述执行机构包括连接于箱体与滤光镜片之间的压紧弹簧、固定于滤光镜片上的 位移按钮、位于位移按钮端部的扣锁。本专利技术的手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集方法为(1)手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集装置配的USB线接到计算机 USB2. 0接口上，USB2. 0接口提供+5V电源，并通过驱动程序连接USB2. 0控制电路的USB主 芯片68013A，检查I2C总线上的是否存在EEPR0M，并判断首字节是否为0xC2，如果是0xC2， 则把固件程序从EEPROM中自动下载到USB主芯片自身的RAM中并执行，实现重枚举；这时 USB主芯片通过SCCB总线初始化CMOS摄像头电路的参数，实现摄像头的自动曝光、增益控 制及白平衡控制，同时USB驱动程序开始正常工作；(2)拉动采集装置的滤光镜片的位移按钮，压紧弹簧至扣锁处，将滤光镜片挡在箱 体上盖中部的镂空处；(3)滤光镜片与可发射可见光的LED光源控制开关断开，可见光源电路不工作；这 时滤光镜片与可发射红外光的LED光源控制开关接通，红外光LED光源电路工作，发射红外 光；(4)摄像头接收到不可见的近红外光线，形成手指静脉图像；通过USB主芯片，实 时将动态视频数据上传到计算机中，计算机图像采集软件将接收到的YUV图像数据转换为 RGB图像数据，并显示到屏幕上，同时将手指静脉图像保存起来；(5)然后按下滤光镜片位移按钮，压紧弹簧自由弹开，带动滤光镜片迅速移开箱体 上盖中部的镂空处，可发射红外光的LED光源控制开关断开，可发射红外光的LED阵列不发 光；滤光镜片接通可发射可见光的LED光源控制开关，可发射可见光LED阵列发光；(6)摄像头接收到可见光线，形成手指指节折痕图像，通过USB主芯片，实时将动 态视频数据上传到计算机中，上位机图像采集软件将接收到的YUV图像数据转换为RGB图 像数据，并显示到屏幕上，同时将手指指节折痕保存起来；(7)通过上述过程先后将一个手指的2幅不同类型的图像保存在计算机中，重复 步骤(1)_(6)连续采集多个手指的手指指节折痕图像和手指静脉图像。本专利技术具有以下特点和优点(1)根据手指指节折痕和手指静脉两种生物特征的特点，利用可见光与不可见近 红外光的成像方法，构成双模态生物特征图像采集装置。可以采集一个手指的同一位置两种不同性质的生物特征图像，一种是皮肤表面的手指指节折痕图像，一种是皮肤内部的手 指静脉图像。(2)设计的可移动的通近红外光阻可见光滤光镜片和配套执行机构，以及一个成 像设备和配套电路，可以连续采集两幅不同性质的生物特征图像。利用可见光并且不使用 滤光镜片时，可以采集位于皮肤表面的手指指节折痕图像；利用红外灯并且使用滤光镜片， 可以采集皮肤内部的手指静脉图像。这种连续采集两幅图像方法，对比采用两个成像设备 分别采集的方法，不仅可以提高采集速度、而且可以大大降低采集装置的制作成本。(3)设计的硬件电路中没有可编程逻辑器件CPLD，并且只有一套成像设备，对比 实现类似功能的专利技术专利，本设计硬件电路更加简单实用、成本低。(4)由于采集装置可以采集两种生物特征图像，以此装置为基础的双模态生物特 征识别系统，只要配合合适的模式识别分类算法，其性能必然优于仅仅基于手指指节折痕， 或仅仅基于手指静脉的单模态生物特征识别系统。附图说明图Ι-a和图Ι-b 双模态生物特征图像采集原理示意图；图2_a 采集装置外形结构图；图2_b 采集装置侧视剖面示意图；图3 采集装置可移动滤本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种手指指节折痕和静脉双模态生物特征图像采集装置，主要分上下两部分结构，其特征是：上半部分结构为包含顶板的开放式结构，顶板的下表面安装有可发射红外光的ＬＥＤ阵列，下半部分结构为六面箱体，箱体上盖中部有一处镂空，镂空处有安装于位移导轨上的滤光镜片，位移导轨的两端设置与光源切换电路相连的转换开关，箱体内安装有一套控制电路，控制电路主要包括光源切换电路、ＵＳＢ２．０控制电路和ＣＭＯＳ摄像头电路，ＣＭＯＳ摄像头电路连接一个ＣＭＯＳ摄像头和配套镜头形成成像设备，成像设备两侧安装可发射可见光的ＬＥＤ阵列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：管凤旭，姜智超，王科俊，吴秋雨，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93
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