基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，包括手表主体和表带；手表主体的下表面和/或表带的内侧设有用于静脉成像的超透镜光学组件和红外光源。本实用新型专利技术采用基于超透镜的光学成像组件可以很大程度减小光学成像组件的尺寸，尤其是厚度，从而能够将光学成像组件集成到表带中以及手表主体上，以获得手腕正面、背面以及手掌背面的静脉生物特征图像，从而可以识别和确定佩戴者的身份；且无需佩戴者任何操纵，穿戴设备可以实时地对手部静脉生物特征进行成像、提取、匹配、识别等，从而提高穿戴设备的智能性、安全性、便捷性，这些特点使得其在无感门禁通行、无感支付、设备防丢窃、健康监控等领域具有重要意义。重要意义。重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备


[0001]本技术属于生物特征识别中智能穿戴设备
，具体涉及一种基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备。

技术介绍

[0002]现代社会电子设备越来越智能化，对于可穿戴电子设备而言，具备身份识别功能往往成为其智能化的重要特征之一。现有的可穿戴电子设备身份认证是通过密码验证或者语音识别来实现的，存在的问题包括：需要必要的行为动作，比如输入密码或者输入语音，使用起来不够便捷；安全性以及可靠性都比较低；无法做到实时身份验证等。
[0003]以静脉作为生物特征的身份识别技术具有众多优异的特点包括：需要流动的血液因而为天然活体；静脉为内部特征因而安全性高防伪性强；静脉特征具有独特性和永久性等[CN207742680U]。可穿戴电子设备与静脉识别技术相结合，可以实现实时、安全、便捷的身份认证，在无感门禁通行、无感支付、设备防丢窃、健康监控等领域具有广泛的应用。
[0004]然而，现有的静脉成像装置体积比较大，尤其是成像镜头的尺寸较厚，难以适配到小巧轻便的穿戴设备中[CN205411150U,CN304753854S,CN304751881S]。而近年来兴起的超透镜具有大视场角、小像差以及超薄厚度的优点[CN109196387A]，非常适合集成到穿戴设备中，来解决目前穿戴设备静脉成像存在的难题。
[0005]此外，目前智能手表的光学传感器位于手表底部[US
‑
10817594
‑
B2]，只能对手腕背面进行探测和成像，然而，手腕背面的静脉分布非常少，因而特征也少，相似度大，很难将其用于身份识别。而手掌背面以及手腕正面的静脉分布多，特征丰富，非常适合用于身份识别，但是现有穿戴设备的技术还无法对这些部位的静脉进行成像，或者需要非常复杂的结构才能获取这些部位的静脉[CN210244212U]。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中存在的问题，本技术提供一种基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，即将超透镜成像系统集成到可穿戴电子设备中，从而在佩戴的状态下，实时对手部(包括手腕背面和腹面、手掌背面等)静脉进行成像、提取特征、特征匹配、身份认证等。
[0007]一种基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，包括手表主体和表带；
[0008]所述手表主体的下表面和/或所述表带的内侧设有用于静脉成像的超透镜光学组件和红外光源。
[0009]上述技术方案中，手表主体的下表面(紧靠手腕的一侧)设置的超透镜光学组件能为手腕背面(与手掌背面同侧)的生物特征进行成像；表带内侧(紧靠手腕的一侧)设置的超透镜光学组件用于为手腕正面(与手掌正面同侧)的生物特性进行成像；与超透镜光学组件配套的红外光源用于为超透镜光学组件提供红外光。超透镜光学组件和红外光源共同组成
了生物特征采集组件。
[0010]并通过设置在手表主体内的主控芯片能获取各个部位的静脉生物特性图像，并进行特征提取和匹配，从而判断或确定佩戴人的身份。
[0011]所述的生物特征，包括但不限于手腕背面静脉特征，手腕正面静脉特征，手掌背面静脉特征，相应各部位的皮肤纹路特征以及皮下组织的分布特征等。其中，静脉血管分布最多也就是特征最多部位主要是手腕正面和手掌背面。
[0012]本技术的智能穿戴电子设备，利用超透镜厚度薄的特性，采用超透镜光学组件作为静脉成像设备，有效缩小了成像设备的厚度尺寸，使其能嵌入表带和手表主体的同时，不影响智能穿戴电子设备的外观和穿戴体验；实现了对手部多处部位生物特性的成像，获取丰富的静脉特征信息，从而极大地提高身份识别的准确率，降低误识率，增加识别的安全性和可靠性。
[0013]作为优选，每个所述超透镜光学组件至少配备两个红外光源，两个红外光源对称设于所述超透镜光学组件的两侧。
[0014]作为优选，为了更加全面的捕捉手腕背面的生物特征，提高识别的准确率，设于所述手表主体下表面的超透镜光学组件的尺寸可以选择大于设于表带内测的超透镜光学组件的尺寸。
[0015]上述设于手表主体下表面的超透镜光学组件可以是任何形状的结构，如圆形、方形等。
[0016]作为优选，所述表带内测设有多个超透镜光学组件，多个超透镜光学组件沿所述表带长度方向间隔设置。采用该技术方案，以对手腕正面不同位置进行静脉成像，获取更加全面、准确的成像结果。
[0017]作为优选，所述手表主体未连接表带的一侧或两侧设有超透镜光学组件和红外光源生物特征采集组件。
[0018]上述技术方案中，设置的两个超透镜光学组件分别用于对手掌背面和手腕背面远离手掌的一侧进行静脉成像。
[0019]作为优选，所述超透镜光学组件包括超透镜、红外滤光片和成像元件，所述超透镜和红外滤光片设于所述成像元件的同一侧。
[0020]上述技术方案中，可以按照超透镜、红外滤光片和成像元件的顺序将三者依次设置；也可以按照红外滤光片、照超透镜和成像元件的顺序将三者依次设置。
[0021]作为优选，所述超透镜包括衬底和设于所述衬底上的纳米结构，所述纳米结构靠近所述成像元件一侧设置。
[0022]上述技术方案中，衬底的材料，可以是高透的衬底材料或者高反的衬底材料，例如玻璃、ITO、金属膜等。纳米结构的材料通常为高折射率的介质材料，如硅，二氧化钛等；纳米结构的材料也可以为二氧化硅等折射率不是很高的材料，此时对纳米结构的尺寸要求更高，比如需要更高的深宽比。纳米结构由规整排布的多个相同形状的纳米单元组成，纳米单元的形状可以为柱形、方形、鳍形、空心柱形、空心方形、以及不同形状的复合体等。纳米结构可以为单层或者多层。
[0023]通过改变纳米结构的尺寸(比如纳米柱的直径，纳米块的长宽等)或者姿态(比如纳米鳍的旋转角)，可以改变纳米结构对光的散射特性，比如使经过的光获得不同的相位以
及强度，建立一个不同尺度或者姿势下纳米结构对光散射特性的数据库。根据透镜工作的原理，光经过平面的不同位置时，能够获得不同的相位，纳米结构产生的相位φ在平面不同位置(x,y)需满足如下条件：
[0024][0025]其中λ为超透镜设计的工作波长，与光源波长保持一致，f为超透镜设计的焦距。根据该公式可以计算出不同平面位置经过的光所需要的相位，然后在数据库中查找满足条件的纳米结构以及相应的尺寸和姿势，从而获得符合条件的超透镜。
[0026]作为优选，所述成像元件为成像CCD或CMOS。
[0027]作为优选，所述红外光源的中心波长为800～900nm。进一步优选为850nm附近，血液中的血红蛋白在该波长附近具有较高的吸收，能够使成像结构更加清晰。
[0028]作为优选，所述红外光源为连续或脉冲的红外LED灯或激光二极管。
[0029]作为优选，所述手表主体的上表面设有用于交互和显示图像的微型显示器。采用该技术方案使得智能穿戴电子设备具有更好的操作性，并便于观察，使用方便。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，包括手表主体和表带；其特征在于，所述手表主体的下表面和/或所述表带的内侧设有用于静脉成像的超透镜光学组件和红外光源。2.根据权利要求1所述的基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，其特征在于，所述表带内测设有多个超透镜光学组件，多个超透镜光学组件沿所述表带长度方向间隔设置。3.根据权利要求1所述的基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，其特征在于，所述手表主体未连接表带的一侧或两侧设有超透镜光学组件和红外光源。4.根据权利要求1～3中任一项所述的基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，其特征在于，所述超透镜光学组件包括超透镜、红外滤光片和成像元件，所述超透镜和红外滤光片设于所述成像元件的同一侧。5.根据权利要求4所述的基于超透镜静脉成像生物身份识别智能穿戴电子设备，其特征在于，所述超透镜包括衬底和设于所述衬底上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢锦胜，
申请(专利权)人：宁波芯然科技有限公司，
类型：新型
国别省市：