一种反射式手指静脉识别活体检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种反射式手指静脉识别活体检测装置及方法，包括壳体，所述壳体内分别设有图像采集模块、滤光模块、控制模块、红外距离传感器、电源模块、近红外LED光源以及用于安装近红外LED光源的曲面；图像采集模块设置于壳体底部，壳体顶部固定有用于安装近红外LED光源的曲面，所述曲面采用凹面设计，曲面外侧中心位置安装滤光模块；图像采集模块、滤光模块以及曲面中心依次同轴设置，近红外LED光源均匀分布在曲面内侧；本发明专利技术有益效果：可以准确检测出试图进如系统的用户的静脉特征是否为活体，在一定程度避免了伪造特征对后续识别系统的攻击，增加了反射式手指静脉识别系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物特征识别领域，尤其涉及一种反射式手指静脉识别活体检测装置及方法。
技术介绍
生物特征识别技术利用人体固有的生理特征或行为特征来进行个人身份认证，近年来随着生物特征识别技术的发展，它以其优于传统身份认证方法(密码、签名等)的安全性及便捷性逐渐进入日常生活的各个方面，如在手机，门禁等消费电子产品中都有它的应用，更重要的是它进入了国家的核心领域，如国家安全、公安、司法、金融等领域。 然而，生物特征识别技术也是有缺陷的，在这些核心领域中，随着生物特征识别技术的广泛应用，它的安全性接受着更加严峻的考验，入侵者会想方设法的侵入系统，在这些方法中，人工伪造的生物特征对生物特征识别技术有着十分严重的影响，一旦这些核心领域的系统被入侵后果将不堪设想，因此鉴别活体生物特征与人工伪造的特征成为生物特征识别技术的亟待解决的问题。 对于静脉识别来说，很多文献都说它是活体才具有的生物特征，也就是说静脉识别技术本身就带有活体验证的特点。我们先来了解一下静脉识别的原理：人类血管中流动的血液可吸收特定波长的光线，而使用特定波长光线对手指进行照射，可得到静脉的清晰图像。 现有文献中普遍认为，静脉识别之所以具有活体特征是因为静脉信息随着肌肉组织失去能量而消失，从而使得人工静脉伪造在应用中不可实施。然而，如果入侵者在被授权者的静脉失去活性之前就已经采用某种手段获得了他的静脉图像特征，那么人工伪造静脉特征也就成为了可能。 因而，无论透射式还是反射式静脉识别均可以实现入侵的目的，而对于反射式静脉识别来说，因为它成像的特点，它比透射式静脉识别更容易受到伪造静脉特征的攻击。但是，透射式手指静脉识别受自身原理的限制，不可能做得很小，不便于集成到便携式移动设备中；而反射式手指静脉识别没有此限制，因此反射式手指静脉识别必将有比较大的发展。 因为反射式手指静脉识别相对容易受人工伪造静脉特征的攻击，因此活体验证是其必不可少的一个环节。目前反射式手指静脉识别的研究本来就很少，而针对反射式手指静脉特征进行活体验证的研究几乎没有。而为此本专利技术提供一种手指静脉识别活体检测装置及方法，用以提高手指静脉识别的技术的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提出了一种反射式手指静脉识别活体检测装置及方法，该系统可以准确检测用户是否为活体，从而提高手指静脉识别的技术的安全性。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种反射式手指静脉识别活体检测装置，包括用于为装置内各部件提供支撑和保护的壳体，所述壳体内分别设有图像采集模块、用于滤除杂散光的滤光模块、控制模块、电源模块、用于感应手指是否放入待检测区域的红外距离传感器、LED光源以及用于安装LED光源的曲面。 图像采集模块设置于壳体底部，壳体顶部固定有用于安装LED光源的曲面，所述曲面采用凹面设计，曲面外侧中心位置安装滤光模块；图像采集模块、滤光模块以及曲面中心依次同轴设置，LED光源均匀分布在曲面内侧；所述曲面上还设有红外距离传感器。 所述壳体上表面设有用于将LED光源散射为均匀的面光源的透明材质物，所述透明材质物上分别嵌有用于检测手指是否为活体的电阻传感器和温度传感器。 所述图像采集模块、电源模块、红外距离传感器、电阻传感器和温度传感器分别与控制模块通信。 所述图像采集模块为近红外敏感微型相机，滤光模块为近红外滤光片，LED光源为近红外LED光源，透明材质物为有机玻璃。 所述透明材质物上还嵌有用于指示装置工作状态的LED指示灯，LED指示灯与控制模块通信。 所述LED光源为波长不同的两种LED，两种LED分别以近红外敏感微型相机轴线为中心呈圆环状均匀布置在曲面上。 所述电阻传感器和温度传感器分别位于曲面中心位置两侧，两者之间的距离不大于一般手指并拢起来的宽度；所述电阻传感器和温度传感器还可作为用于提示用户手指摆放位置的定位点；所述手指仅包含食指、中指、无名指和小指四根手指。 一种反射式手指静脉识别活体检测装置的检测方法，包括如下步骤： (1)当有手指放入设备时，控制模块分别读取电阻传感器和温度传感器的数据，获得接触物的电阻及温度参数，并与内置活体手指的先验参数范围进行比对，判断接触物参数是否符合活体特征。 (2)如果所获参数不符合活体特征，则判断接触物为假静脉；如果所获参数符合活体特征，则进入步骤(3)。 (3)启动图像采集模块，并控制图像采集模块在设定时间T内连续获取N幅静脉图像； (4)采用灰度直方图方式进行图像处理，确定图像参数的灰度均值和灰度方差，通过判断指静脉图像中灰度均值和方差是否有周期性变化，判断静脉图像的真假。 所述步骤(4)的具体方法为： (1)对每幅图像都进行预处理：将原始图像转换为灰度图，采用Otsu方法确定区分手指区域与背景区域的阈值，用此阈值对手指静脉图像进行二值化，然后根据连通域的大小去掉个别噪点，利用的得到的二值图像与原图像相乘去掉背景区域。 (2)根据手指的特点定位手指区域，找出感兴趣的手指区域，并对此区域进行大小的归一化。 (3)采用灰度直方图方式进行图像处理：计算每幅图像归一化后区域的灰度均值及灰度方差，若获取的N幅图像之间存在灰度均值和方差的周期性波动变化，则判断为真静脉图像。 若获取的N幅图像之间不存在灰度均值和方差周期性波动变化，则判断为假静脉图像。 所述步骤(1)中： 当没有手指伸入时，红外距离传感器向控制模块发送设备闲置信号，则控制模块控制近红外敏感微型相机和红外光源关闭，控制模块进入低功耗状态。 当有手指伸入时，控制模块开启近红外敏感微型相机和红外光源，控制模块运行在正常状态。 所述步骤(3)中在设定时间T内连续获取N幅静脉图像，满足N>60； 所述感兴趣的区域是指除大拇指以外的其余四根手指从指根到指尖之间的区域。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术可以准确检测出试图进如系统的用户的静脉特征是否为活体，在一定程度避免了伪造特征对后续识别系统的攻击，增加了反射式手指静脉识别系统的可靠性。 本专利技术进行活体验证与静脉识别无缝连接，进行活体验证本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射式手指静脉识别活体检测装置，其特征是，包括用于为装置内各部件提供支撑和保护的壳体，所述壳体内分别设有图像采集模块、用于滤除杂散光的滤光模块、控制模块、电源模块、用于感应手指是否放入待检测区域的红外距离传感器、LED光源以及用于安装LED光源的曲面； 图像采集模块设置于壳体底部，壳体顶部固定有用于安装LED光源的曲面，所述曲面采用凹面设计，曲面外侧中心位置安装滤光模块；图像采集模块、滤光模块以及曲面中心依次同轴设置，LED光源均匀分布在曲面内侧；所述曲面上还设有红外距离传感器； 所述壳体上表面设有用于将LED光源散射为均匀的面光源的透明材质物，所述透明材质物上分别嵌有用于检测手指是否为活体的电阻传感器和温度传感器； 所述图像采集模块、电源模块、红外距离传感器、电阻传感器和温度传感器分别与控制模块通信。

【技术特征摘要】
1.一种反射式手指静脉识别活体检测装置，其特征是，包括用于为装置内各部件提供支撑和保护的壳体，所述壳体内分别设有图像采集模块、用于滤除杂散光的滤光模块、控制模块、电源模块、用于感应手指是否放入待检测区域的红外距离传感器、LED光源以及用于安装LED光源的曲面； 
图像采集模块设置于壳体底部，壳体顶部固定有用于安装LED光源的曲面，所述曲面采用凹面设计，曲面外侧中心位置安装滤光模块；图像采集模块、滤光模块以及曲面中心依次同轴设置，LED光源均匀分布在曲面内侧；所述曲面上还设有红外距离传感器； 
所述壳体上表面设有用于将LED光源散射为均匀的面光源的透明材质物，所述透明材质物上分别嵌有用于检测手指是否为活体的电阻传感器和温度传感器； 
所述图像采集模块、电源模块、红外距离传感器、电阻传感器和温度传感器分别与控制模块通信。 
2.如权利要求1所述的一种反射式手指静脉识别活体检测装置，其特征是，所述图像采集模块为近红外敏感微型相机，滤光模块为近红外滤光片，LED光源为近红外LED光源，透明材质物为有机玻璃。 
3.如权利要求1所述的一种反射式手指静脉识别活体检测装置，其特征是，所述透明材质物上还嵌有用于指示装置工作状态的LED指示灯，LED指示灯与控制模块通信。 
4.如权利要求1所述的一种反射式手指静脉识别活体检测装置，其特征是，所述LED光源为波长不同的两种LED，两种LED分别以近红外敏感微型相机轴线为中心呈圆环状均匀布置在曲面上。 
5.如权利要求1所述的一种反射式手指静脉识别活体检测装置，其特征是，所述电阻传感器和温度传感器分别位于曲面中心位置两侧，两者之间的距离不大于一般手指并拢起来的宽度；所述电阻传感器和温度传感器还可作为用于提示用户手指摆放位置的定位点；所述手指仅包含食指、中指、无名指和小指四根手指。 
6.一种如权利要求1所述的反射式手指静脉识别活体检测装置的检测方法，其特征是，包括如下步骤： 
(1)当有手指放入设备时，控制模块分别读取电阻传感器和温度传感器的数据，获得接触物的电阻及温度参数，并与内置活体手指的先验...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治，张聪聪，宿方琪，肖晓燕，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37