一种可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置及识别方法制造方法及图纸

一种可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置及识别方法，其在可穿戴电子设备的腕带中设置了板式静脉摄像模块，通过板式静脉摄像模块拍摄使用者腕部静脉图像并进行识别，实现对可穿戴电子设备佩戴者的身份进行识别；板式静脉摄像模块中设置有用于改变被拍摄腕部静脉图像的光线传播方向的平板反射镜，从而极大压缩了板式静脉摄像模块的厚度，使板式静脉摄像模块得以设置在厚度较薄的腕带中；可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置对腕部静脉图像的识别，是通过若干张腕部局部静脉图像与腕部完整静脉图像的重合率及同步性的关联程度的联合判断得以实现，其在局部静脉图像特征较少的情况下，具有较好识别准确性及较低的误判率。具有较好识别准确性及较低的误判率。具有较好识别准确性及较低的误判率。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置及识别方法


[0001]本专利技术涉及学生日常及体育教学过程中，身体机能数据采集终端
，具体涉及一种可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置及识别方法。

技术介绍

[0002]随着中国教育竞争越来越激烈，学生日常投入学习的时间也越来越多，相应的运动时间也越来越短，其直接后果就是学生的身体素质越来越差；为扭转这一局面，国内教育部门推出双减政策，降低学生学习负担及学习压力，使学生在课余有更多时间参与体育运动，以提高学生的综合身体素质；另外也将学生体育考核纳入升学考试总分之中，引导学生在平时进行身体锻炼；但以上实施的方法尚有不足，其无法真正有效督促学生平时参加体育锻炼，如果通过技术手段监测、采集学生平时参加体育锻炼的时间和强度，将其和学生体育考核成绩同时纳入升学考试总分，才能真正起到督促学生平时参加体育锻炼的目的。
[0003]目前已有成熟的用于记录人体运动时间及强度的可穿戴电子设备，如智能手表；但将其用于监测、记录学生日常体育锻炼时间和强度时，存在一个技术缺陷：现有的智能手表无法检测佩戴者的身份，使用时存在作弊的可能，即可以由其他人佩戴智能手表来代替被监测学生的日常锻炼和体育测验；如果在现有的智能手表上增加佩戴者身份的检测功能，可使用的生物识别技术有指纹识别、人脸识别、虹膜识别、指静脉识别等，但以上生物识别技术应用于智能手表来检测佩戴者身份时，均存在技术障碍：在进行指纹识别、人脸识别、虹膜识别、指静脉识别时，智能手表与被识别的生物特征均可以分离，即智能手表可以识别非佩戴者的生物特征，因此存在作弊可能；因此如何确保智能手表与佩戴者的被识别生物特征的不可分离，是解决由他人佩戴智能手表来代替被监测学生进行作弊的关键。
[0004]通常情况下，智能手表使用时是佩戴于使用者的手腕部，如果通过采集佩戴者的腕部静脉特征，对佩戴者的身份进行识别，具有极佳的可穿戴电子设备佩戴者与被识别腕部静脉生物特征不可分离的特点，因此是一种较好的解决方案；但是将静脉识别模块集成在可穿戴电子设备中用于检测腕部静脉特征，存在一个极大的技术障碍：即静脉识别模块在其镜头模组轴线方向的尺寸远远大于现有可穿戴电子设备的厚度尺寸，静脉识别模块根本无法集成在可穿戴电子设备或其附属结构中，实施对佩戴者腕部静脉进行拍摄；因此如何将静脉识别模块集成在可穿戴电子设备或其附属结构中，拍摄可穿戴电子设备佩戴者的腕部静脉特征并对使用者身份进行识别，成为可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置真正用于实施的亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，其在可穿戴电子设备的腕带中设置了板式静脉摄像模块，通过板式静脉摄像模块拍摄使用者腕部静脉图像并进行识别，实现对可穿戴电子设备佩戴者的身份进行识别；板式静脉摄像模块中设置有用于改变被拍摄腕部静脉图像的光线传播方向的平板反射镜，从而
极大压缩了板式静脉摄像模块的厚度，使板式静脉摄像模块得以设置在厚度较薄的腕带中；可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置对腕部静脉图像的识别，是通过若干张局部静脉图像与腕部完整静脉图像的重合率及同步性的关联程度的综合判断得以实现，其在局部静脉图像特征较少的情况下，实现了较好的识别准确性及较低的误判率。
[0006]为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置包括主腕带、付腕带；主腕带、付腕带连接在智能手表上，用于将智能手表佩戴在使用者手腕部；智能手表具有钟表、4G通信、蓝牙通信、射频识别、移动支付、心率监测及记录、睡眠监测及记录、卫星定位等功能；主腕带包括主腕带本体、板式静脉摄像模块，板式静脉摄像模块内嵌设置在主腕带本体中，与智能手表电性连接；板式静脉摄像模块内设置有若干组摄像模组，摄像模组的镜头轴线与腕部呈平行设置；可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置使用前，需预先录入授权使用者的腕部静脉图像；腕部静脉图像的录入可以通过专有设备进行拍摄，得到授权使用者腕部完整的静脉图像，然后通过4G通信网络或蓝牙通信传输至智能手表中存储；也可将腕静脉生物识别装置设置在授权使用者的腕部，通过多次移动腕静脉生物识别装置拍摄多幅授权使用者腕部的局部静脉图像，然后再合成使用者腕部完整的静脉图像；可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置使用时，佩戴在使用者手腕部，板式静脉摄像模块拍摄得到腕部局部静脉图像，然后与智能手表中存储的授权使用者的腕部完整静脉图像进行比对，判断可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置的使用者是否为授权使用者，从而达到防止由非授权使用者代替授权使用者进行日常体育锻炼的作弊问题。
[0007]进一步的，板式静脉摄像模块包括模块支架、平板反射镜、摄像模组A、摄像模组B、保护玻璃；其中平板反射镜用于改变被拍摄腕部静脉图像的光线传播方向，压缩板式静脉摄像模块的厚度，使其能内置设置在智能手表的腕带中；平板反射镜厚度设置在3毫米以下，因此通过平板反射镜拍摄到的腕部静脉图像的宽度最大仅有3毫米，在如此小的腕部静脉图像宽度范围内所包含的腕部静脉的特征较少，会产生静脉图像识别结果准确度低、误判率高的问题，为解决此问题，在本专利技术中板式静脉摄像模块设置了两组摄像模组及相应的平板反射镜，因此可以得到两张相对位置固定的腕部静脉图像，同时对两张相对位置固定的腕部静脉图像进行联合比对识别，从而极大提高了腕部静脉图像识别的准确度，同时降低了误判率；模块支架为板式静脉摄像模块的基础结构件，其目的为平板反射镜、摄像模组A、摄像模组B提供结构支撑；模块支架为矩形框状，中间设有两个矩形通孔，摄像模组A及一个平板反射镜固定设置在一个矩形通孔中，摄像模组B及另一个平板反射镜固定设置在另一个矩形通孔中；两个矩形通孔中分别设有支撑斜面A、支撑斜面B，支撑斜面A、支撑斜面B位于两个矩形通孔同一方向的侧面，支撑斜面A及支撑斜面B的此种结构设置，使拍摄出的两张腕部局部静脉图像相距约有一定的距离，此距离使两张腕部局部静脉图像具有了一定的差异性，有利于提高腕部静脉图像进行联合比对识别结果的准确性；平板反射镜为平板状，厚度与模块支架相等，平板反射镜其中一侧面设有反射斜面，反射斜面镀有全反射膜，平板反射镜是利用反射斜面改变红外光的传播方向，实现了将摄像模块内镜头模组的轴线设置成与被拍摄腕部成平行状态的结构，达到压缩板式静脉摄像模块厚度的目的，实现将板式静脉摄像模块内置于腕带内；平板反射镜固定设置在模块支架的矩形通孔中，反射斜面与支撑斜面A、支撑斜面B相对应，将平板反射镜的反射斜面角
度设计成与支撑斜面A、支撑斜面B相等，可以利用支撑斜面A、支撑斜面B作为平板反射镜的装配定位及固定面，实现平板反射镜装配的精确定位及可靠固定，最大程度降低板式静脉摄像模块的整体厚度，平板反射镜与模块支架通过黏胶粘接固定；反射斜面相对应的板面为工作面，保护玻璃固定设置在平板反射镜的工作面侧；板式静脉摄像模块工作时，工作面正对可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置佩戴者的腕部皮肤，红外光从工作面射出，照射在佩戴者的腕部，经腕部反射后再进入工作面；反射斜面相对应的侧面设有摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，包括主腕带（1）、付腕带（2）；主腕带（1）、付腕带（2）连接在智能手表（3）上，用于将智能手表（3）佩戴在使用者手腕部；智能手表（3）具有钟表、4G通信、蓝牙通信、射频识别、移动支付、心率监测及记录、睡眠监测及记录、卫星定位等功能；其特征是：主腕带（1）包括主腕带本体（1.1）、板式静脉摄像模块（1.2），板式静脉摄像模块（1.2）内嵌设置在主腕带本体（1.1）中，与智能手表（3）电性连接；板式静脉摄像模块（1.2）内设置有若干组摄像模组，摄像模组的镜头轴线与腕部呈平行设置。2.根据权利要求1所述可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，其特征是：板式静脉摄像模块（1.2）包括模块支架（1.2.1）、平板反射镜（1.2.2）、摄像模组A（1.2.3）、摄像模组B（1.2.4）、保护玻璃（1.2.5）；模块支架（1.2.1）为矩形框状，中间设有两个矩形通孔，两个矩形通孔中分别设有支撑斜面A（1.2.1.1）、支撑斜面B（1.2.1.2），支撑斜面A（1.2.1.1）、支撑斜面B（1.2.1.2）位于两个矩形通孔同一方向的侧面；平板反射镜（1.2.2）为平板状，平板反射镜（1.2.2）其中一侧面设有反射斜面（1.2.2.1），反射斜面（1.2.2.1）角度与支撑斜面A（1.2.1.1）、支撑斜面B（1.2.1.2）相等；反射斜面（1.2.2.1）相对应的板面为工作面（1.2.2.4）；反射斜面（1.2.2.1）相对应的侧面设有摄像面（1.2.2.2）、补光面（1.2.2.3），摄像面（1.2.2.2）位于中间，补光面（1.2.2.3）位于摄像面（1.2.2.2）两侧；平板反射镜（1.2.2）的反射斜面（1.2.2.1）镀有反光膜，摄像面（1.2.2.2）、补光面（1.2.2.3）、工作面（1.2.2.4）为透光面，其余面均涂覆有黑色吸光膜；平板反射镜（1.2.2）固定设置在模块支架（1.2.1）的矩形通孔中，反射斜面（1.2.2.1）与支撑斜面A（1.2.1.1）、支撑斜面B（1.2.1.2）相对应；保护玻璃（1.2.5）固定设置在平板反射镜（1.2.2）的工作面（1.2.2.4）侧；摄像模组A（1.2.3）包括摄像模组A软胶片线路板（1.2.3.1）、红外LED（1.2.3.2）、红外摄像芯片（1.2.3.4），红外LED（1.2.3.2）设有两颗；红外摄像芯片（1.2.3.4）、红外LED（1.2.3.2）固定设置在摄像模组A软胶片线路板（1.2.3.1）上，红外LED（1.2.3.2）位于红外摄像芯片（1.2.3.4）两侧；红外摄像芯片（1.2.3.4）前端固定设置有镜头模组（1.2.3.3）；摄像模组B（1.2.4）包括摄像模组B软胶片线路板（1.2.4.1）、红外LED（1.2.3.2）、红外摄像芯片（1.2.3.4）、镜头模组（1.2.3.3），红外摄像芯片（1.2.3.4）、红外LED（1.2.3.2）、镜头模组（1.2.3.3）在摄像模组B软胶片线路板（1.2.4.1）上的设置固定方式与摄像模组A（1.2.3）相同；摄像模组A（1.2.3）、摄像模组B（1.2.4）固定设置在模块支架（1.2.1）的矩形通孔中，镜头模组（1.2.3.3）与平板反射镜（1.2.2）的摄像面（1.2.2.2）相对应，红外LED（1.2.3.2）与平板反射镜（1.2.2）的补光面（1.2.2.3）相对应；摄像模组B软胶片线路板（1.2.4.1）与摄像模组A软胶片线路板（1.2.3.1）电性连接；摄像模组B软胶片线路板（1.2.4.1）的一端延伸出主腕带本体（1.1），与智能手表（3）电性连接。3.根据权利要求2所述可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，其特征是：模块支架（1.2.1）的支撑斜面A（1.2.1.1）、支撑斜面B（1.2.1.2）位于两个矩形通孔远离的内侧面。4.根据权利要求2所述可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，其特征是：镜头模组（1.2.3.3）包括镜头框（1.2.3.3.1）、镜头（1.2.3.3.2），镜头（1.2.3.3.2）镶嵌在镜头框
（1.2.3.3.1）中；镜头（1.2.3.3.2）采用GRIN圆柱透镜或球面透镜或非球面透镜。5.根据权利要求1所述可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，其特征是：主腕带（1）还内置有启动模块（1.3），启动模块（1.3）内预置有ID码；付腕带（2）包括付腕带本体（2.1）、启动连接模块（2.2），启动连接模块（2.2）内置在付腕带本体（2.1）中，启动连接模块（2.2）与智能手表（3）电性连接；当主腕带（1）与付腕带（2）连接时，主腕带（1）内的启动模块（1.3）通过付腕带（2）内的启动连接模块（2.2）与智能手表（3）连接，智能手表（3）通过读取启动模块（1.3）内存储的ID码确定主腕带（1）与付腕带（2）的连接状态。6.根据权利要求5所述可穿戴电子设备腕静脉生物识别装置，其特征是：启动模块（1.3）包括启动模块软胶片线路板（1.3.1）、强磁铁电极（1.3.2）、识别芯片（1.3.3），强磁铁电极（1.3.2）、识别芯片（1.3.3）固定设置在启动模块软胶片线路板（1.3.1）上，强磁铁电极（1.3.2）与识别芯片（1.3.3）电性连接；启动模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，许元雪，
申请(专利权)人：云界洛阳信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：