一体化非接触式手部特征图像采集系统技术方案

本发明专利技术提供一种一体化非接触式手部特征图像采集系统。它是由用户界面模块单元、光学模块单元、光源与摄像机控制电路单元、A/D转换模块单元和存储模块单元组成的，用户界面模块单元连接光学模块单元，光学模块单元分别连接光源与摄像机控制电路单元和A/D转换模块单元，A/D转换模块单元连接存储模块单元，本发明专利技术在被采集者手掌不接触采集设备的情况下，同时采集手掌纹、手掌静脉和手背静脉图像，用于基于手部特征的人体生物特征识别系统。以非接触方式采集人手图像，具有良好的用户接受度。一体化程度较高，具有良好的用户接口，被采集者的手部不用被束缚，有辅助装置引导手掌放置，避免因被采集者手部过度自由导致的图像质量不佳。

Integrated non-contact hand feature image acquisition system

The invention provides an integrated non-contact hand characteristic image acquisition system. It is composed of user interface module, optical module, the light source and the camera control circuit unit, A/D conversion module and storage module unit of the user interface module is connected with the optical module, optical module unit is respectively connected with the light source and the camera control circuit unit and A/D conversion module, A/D conversion module unit is connected with the storage module unit the present invention, were collected in the palm does not touch the acquisition equipment acquisition case, palm prints, palm vein and vein images at the same time, for the Handmetric human biometric recognition system based on. Human hand image acquisition by non-contact method has good user acceptance. The integration degree is high, the user interface is good, the hand of the collector is not bound, and the auxiliary device is used for guiding the palm to be placed, so as to avoid the poor image quality caused by the excessive freedom of the hand of the collector.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理技术，具体说就是一种一体化非接触式手部特征图像采集系 统。
技术介绍
人手图像采集是基于手部图像的人体生物特征识别系统很重要的一个环节，目前 较为流行的方式是使用CCD摄像机，将摄像机固定在一个相对封闭的空间内，空间内设置 特定光源，采集到的模拟信号通过A/D转换设备转换为数字信号并存储在存储器中。在用 户接口方面，被采集者需要将手放置在设备之上，设备上设置面板、支架等辅助定位机构帮 助被采集者放置手掌，同时起到阻挡外界光线，保证图像获取质量的作用。这类人手图像采 集设备由于需要被采集者的手掌与设备表面相接触，束缚了人手，使使用者产生不舒适的 感觉。同时，由于清洁、宗教信仰等方面的原因，一些用户不愿以接触的方式使用此类人体 生物特征识别系统，使这类系统的普及受到很大影响。以非接触的方式采集人手图像是增强以图像处理为基础的人手识别系统的可用 性的有效手段，是人体生物特征识别系统发展的必然趋势。然而，现有的非接触式人手图像 采集系统中，人手通常为完全悬空放置，因此导致人手的自由度较大，使采集的图像在清晰 度、角度、光照等方面呈现很大程度的不一致性，以现有的图像处理技术很难在这样的图像 上完成高精度的人体生物特征识别。另外，现有的人手图像采集设备通常只能采集一种人 手特征，即使可以同时采集多种人手特征，此类设备大多一体化程度不高，使用不方便。这 些缺点在一定程度上限制了基于手部特征的人体生物特征识别系统的普及。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在被采集者手掌不接触采集设备的情况下，同时采集 手掌纹、手掌静脉和手背静脉图像的一体化非接触式手部特征图像采集系统。本专利技术的目的是这样实现的它是由用户界面模块单元、光学模块单元、光源与摄 像机控制电路单元、A/D转换模块单元和存储模块单元组成的，光学模块单元分别连接光 源与摄像机控制电路单元和A/D转换模块单元，A/D转换模块单元连接存储模块单元，所述 的光学模块单元包括可见光光源、红外光光源、可见光CCD摄像机、红外光CCD摄像机和光 源切换控制电路，光源切换控制电路分别连接可见光光源和红外光光源，所述的用户界面 模块单元分为上中下三部分，下部是一个四面密封，顶端开口的箱体，箱体内放置光源与摄 像机控制电路单元、A/D转换模块单元、存储模块单元、用于拍摄手掌纹图像和手掌静脉图 像的可见光CCD摄像机、可见光光源、红外光光源和光源切换控制电路，中部为一个三面密 封、前端开口的箱体，手掌辅助定位装置位于下部和中部连接处，上部是一个密封箱体，其 中放置用于拍摄手背静脉图像的红外光摄像机和红外光光源，红外光摄像机镜头前加装红 外滤光镜，上部的前端放置液晶显示屏。本专利技术一体化非接触式手部特征图像采集系统，在被采集者手掌不接触采集设备的情况下，同时采集手掌纹、手掌静脉和手背静脉图像，用于基于手部特征的人体生物特征 识别系统。以非接触方式采集人手图像，具有良好的用户接受度。能同时采集手掌纹、手掌 静脉和手背静脉图像，且采集过程在同一时间完成，即该设备一体化程度较高。具有良好的 用户接口，被采集者的手部不用被束缚，有辅助装置引导用户的手掌放置，避免了非接触方 式下，因被采集者手部的过度自由导致的获取图像质量不佳。附图说明图1为本专利技术的结构方框图图2为本专利技术的光源和成像系统布局示意图；图3为本专利技术的光源切换控制电路方框图；图4为本专利技术的掌托及手掌放置方式示意图；图5为本专利技术的结构示意图；图6为本专利技术的工作流程图。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术作进一步说明。实施例1 结合图1、图5，本专利技术一体化非接触式手部特征图像采集系统，它是由 用户界面模块单元、光学模块单元、光源与摄像机控制电路单元、A/D转换模块单元和存储 模块单元组成的，光学模块单元分别连接光源与摄像机控制电路单元和A/D转换模块单 元，A/D转换模块单元连接存储模块单元，所述的光学模块单元包括可见光光源、红外光光 源、可见光CCD摄像机、红外光CCD摄像机和光源切换控制电路，光源切换控制电路分别连 接可见光光源和红外光光源，所述的用户界面模块单元分为上中下三部分，下部是一个四 面密封，顶端开口的箱体，箱体内放置光源与摄像机控制电路单元、A/D转换模块单元、存储 模块单元、用于拍摄手掌纹图像和手掌静脉图像的可见光CCD摄像机、可见光光源、红外光 光源和光源切换控制电路，中部为一个三面密封、前端开口的箱体，手掌辅助定位装置位于 下部和中部连接处，上部是一个密封箱体，其中放置用于拍摄手背静脉图像的红外光摄像 机和红外光光源，红外光摄像机镜头前加装红外滤光镜，上部的前端放置液晶显示屏。实施例2 结合图1-图6，本专利技术一体化非接触式手部特征图像采集系统，能够在 被采集者手掌不接触采集设备的情况下，同时采集掌纹、手掌静脉和手背静脉图像，用于基 于手部特征的人体生物特征识别系统。本专利技术使用可见光和红外光两种光源，以便同时获 取手掌纹和静脉图像，在手掌面下方设置能同时对可见光和红外光感光的CCD摄像机；在 手背面上方设置对红外光感光的CCD摄像机，分别拍摄手掌纹、手掌静脉和手背静脉图像。 为保证非接触状态下图像获取质量，采用手掌辅助定位系统，引导被采集者放置手掌。同 时，为防止不同光源之间相互干扰，采用切换电路对光源进行切换。本专利技术由五部分构成 (1)用户界面模块；(2)光学模块；(3)光源与摄像机控制电路；(4)A/D转换模块；(5)存储 模块。其中最主要的部分是以CCD摄像机为核心的光学模块，使人手在特定光源下在感光 器件上成像。用户界面模块则给用户提供了良好的操作界面，A/D转换模块负责将采集得 到的人手信息图像经过图像采集卡转换成数字图像，存储模块则用来存储转换得到的数字 化图像。1.光学模块设计光源光学系统是采集系统的核心部分，本系统的光学部件主要由以下几部分构成光 源、镜头、以及CCD传感器。本系统同时获取手掌纹、手掌静脉以及手背静脉图像，各种图像 成像原理不同，因此需要两种不同的光源。对于手掌纹，使用可见光即可形成效果良好的图 像。但由于可见光的波段比较宽，不同波长的可见光形成的手掌纹图像在纹理细节上存在 较大差异。通过在不同光源下采集样本，并反复进行比较，发现用蓝光拍摄的手掌纹最为清 晰，对手掌纹细节的分辨率最高。因此，选用蓝光作为拍摄手掌纹图像的可见光源。对于静 脉，使用中心波长850nm的近红外光。因为波长在700-800nm的近红外光对人体组织的透 射率最大，并且静脉中的还原血红蛋白在760nm有一个很突出的吸收峰，因此，使用中心波 长850nm的近红外光源得到的静脉图像中，静脉灰度较低，而周围组织灰度较高。同时，为 避免可见光对红外成像的干扰，在用于手背静脉成像的CCD摄像机镜头前加装了红外滤光 镜，本系统采用的是工业用850nm的红外滤光镜。由于本系统使用的可见光CCD摄像机对 850nm波长的红外光也可成像，因此，本系统拍摄手掌纹图像和手掌静脉图像使用同一可见 光CCD摄像机。拍摄手背静脉图像使用红外光CCD摄像机。成像系统布局本系统是采用非接触式的方法来采集图像的，但为保证采集图像的质量，又不能 给用户太大的活动自由，同时又要考虑整个采集的过程不会让用户感到不舒适，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种一体化非接触式手部特征图像采集系统，它是由用户界面模块单元、光学模块单元、光源与摄像机控制电路单元、Ａ／Ｄ转换模块单元和存储模块单元组成的，其特征在于：光学模块单元分别连接光源与摄像机控制电路单元和Ａ／Ｄ转换模块单元，Ａ／Ｄ转换模块单元连接存储模块单元，所述的光学模块单元包括可见光光源、红外光光源、可见光ＣＣＤ摄像机、红外光ＣＣＤ摄像机和光源切换控制电路，光源切换控制电路分别连接可见光光源和红外光光源，所述的用户界面模块单元分为上中下三部分，下部是一个四面密封，顶端开口的箱体，箱体内放置光源与摄像机控制电路单元、Ａ／Ｄ转换模块单元、存储模块单元、用于拍摄手掌纹图像和手掌静脉图像的可见光ＣＣＤ摄像机、可见光光源、红外光光源和光源切换控制电路，中部为一个三面密封、前端开口的箱体，手掌辅助定位装置位于下部和中部连接处，上部是一个密封箱体，其中放置用于拍摄手背静脉图像的红外光摄像机和红外光光源，红外光摄像机镜头前加装红外滤光镜，上部的前端放置液晶显示屏。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卜巍，邬向前，王宽全，赵秋实，张世雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93