非接触自引导式手掌静脉图像获取装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种方便快捷的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，装置包括成像模块、照明模块、自引导模块与控制模块。成像模块包括摄像机、光学镜头、滤光片；照明模块采用近红外LED且光源亮度由控制电路调节；自引导模块通过电子测距单元采集用户手掌距离信息，交由控制电路分析后，通过语音单元给用户移动方向提示；控制模块通过USB接口将图像信息与控制信号传送到电脑并实现与电脑通讯。本发明专利技术利用电子测距与分析的方法引导用户进行手掌静脉图像采集，摒弃了当前手掌静脉识别装置中固定用户手部位置的支架，对用户限制性更低；另外整个系统仅采用单一USB接口实现供电、信息传输、通讯、控制等功能，即插即用，操作简便，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
非接触自引导式手掌静脉图像获取装置
：本专利技术属于人体生物身份识别
，具体是涉及一种方便快捷的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置。
技术介绍
：生物特征识别技术是一种根据人体自身所固有的生理特征和行为特征来进行身份识别的技术，以其高精度、高安全性、高可靠性逐渐得到众多研究机构的广泛关注并在安防领域有着重要应用。静脉识别技术是最近几年才发展起来的生物特征识别技术，它是利用近红外光照射人体手部，部分红外线光被血管中的血红蛋白吸收，再用摄像机对人体手部成像时获得静脉呈黑色而其他部位呈白色的静脉图像。由于每个人的静脉纹路都具有唯一性，将采集到的静脉图像同预先采集的静脉图像进行比对即可实现个人身份验证。静脉识别具有识别精度高、防伪性强、适用范围广、可获得性高，可接受度好等特点。目前的静脉生物特征识别技术主要分为：手指静脉识别技术、手背静脉识别技术和手掌静脉识别技术。相比于手指静脉，手掌静脉网络比较复杂，拥有的更多的纹理特征信息；相较于手背静脉，手掌静脉位于皮下较深位置，静脉网络比较复杂，信息量更丰富，更难伪造；另外，手掌静脉特征很容易实现与掌纹特征相融合进行多生物特征的识别，因此相比于前两种静脉识别技术手掌静脉识别技术更具有发展前景。目前已有一些关于手掌静脉采集装置的公开报道。通过分析这些公开报道可以看出，目前手掌静脉采集的普遍方法是采用定焦镜头外加定位装置的方法。这样做的好处是操作简单，后期算法难度较低，但存在着环境不卫生、操作灵活性差等缺点。例如在公开号为CN202067293U、名称为“手掌静脉识别装置”的专利文件中公开的技术方案，它包括电源模块、控制器以及与控制器连接的手掌静脉传感器，手掌静脉传感器外的定位圈和定位圈外沿的定位槽。每次使用时需要将手掌按在定位圈上，通过定位槽固定手掌位置。这种方案好处是每次识别时手掌的位置一致，但缺点就是系统灵活性较差，且每次手掌需要按在定位圈上环境不太卫生，这在一定程度上影响了用户的可接受度。在公开号为CN201311642、名称为“便携式手背静脉采集仪”的专利文件中采用了通过红外距离感应驱动成像模块对手背静脉的采集的方法，从原理上讲也是一种非接触式采集静脉的方法，但在采集静脉图像过程中，需要用户由远及近地移动手背，控制模块分析成像清晰后采集静脉图像。但由于成像器件的景深有限，加上用户移动手背的速度也不相同，因此容易存在用户难以准确将手背移动到清晰成像区域从而采集到的图像模糊而无法识别。同时由于没有人机交互模块，用户无法了解采集是否成功，只能继续移动手背，因此在操作上有很大的困难。基于目前静脉采集过程中存在的需要支架固定和操作困难等问题，本专利技术提出非接触自引导式采集手掌静脉的方法。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于设计一种方便快捷的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，要求系统能够引导用户前后移动手掌采集到符合识别要求的手掌静脉图像。为了达到上述目的，本专利技术提供一种方便快捷的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，该装置包括成像模块、照明模块、自引导模块与控制模块。所述成像模块包括摄像机、光学镜头、滤光片；照明模块由近红外LED组成；自引导模块包括电子测距单元和语音单元；控制模块包含控制电路，并通过USB接口将图像信息与控制信号传送到电脑并实现与电脑通讯。所述摄像机采用对近红外光有更好响应特性的近红外摄像机，摄像机直接输出为USB视频信号；所述光学镜头为大视场光学镜头；所述滤光片采用截止波长为720nm的高通滤光片，以消除杂散自然光的影响；光学镜头安装在近红外摄像机上。所述近红外LED波长在720nm以上，且在光学镜头四周均匀分布，在镜头前方50cm内光斑均匀，光斑大小能覆盖整个手掌；外壳前面板上在光学镜头和LED灯前方嵌有透红外滤光片。所述自引导模块通过电子测距单元采集用户手掌距离信息，交由控制电路分析后，控制电路向语音单元发送相应指令，通过语音单元给出用户移动方向的提示。自引导模块中的电子测距单元是超声波或红外测距模块，实时测量用户手掌距离信息；语音单元采用专用语音处理芯片并配备高灵敏度喇叭，需要播报的语音已经提前烧录如语音处理芯片的FLASH中。所述控制电路包括USB接口，USB扩展模块，USB转串口模块，单片机，照明光源控制模块接口，电子测距单元接口，语音单元接口。控制模块与计算机通过USB进行通讯，计算机包含上位机软件，可进行静脉图像获取，对单片机发送命令，静脉识别等操作。USB扩展模块使计算机同时接收摄像机的视频信号和单片机的控制信号；USB转串口模块将计算机可识别的USB信号转换为和单片机可识别的串口信号进行互转，从而实现计算机与单片机的通讯。所述控制电路中的单片机用作系统的主控芯片，它实时读取电子测距单元距离信息并判断用户手掌是否在可清晰成像范围内；如果超出清晰成像范围单片机则向语音单元发送相应的指令控制语音单元播报相应的语音来食堂用户进行移动；根据实际采集环境的需要，照明光源可以进行调节;计算机可以给单片机发送相应的调光指令,单片机接到命令后进行PWM（PulseWidthModulation，脉宽调制）或IO口电平变化控制照明近红外LED的亮度和数量，从而调节照明亮度。为提高图像质量，避免有杂散自然光进入系统，整个系统内置于封闭的金属壳中，金属壳前面板嵌有透红外滤光片和距离测量单元发射端口，后面板嵌有USB口与计算机通讯。与现有的技术相比，本专利技术由于采用了上述技术方案，使用户摆脱了支架的限制，采集装置与用户手掌非接触，采集环境卫生，用户的心理抵触感小。另外本专利技术采集过程简单，用户只需将手对准镜头并根据语音提示移动即可。同时系统仅采用单一USB接口实现电源供应、数据传输、计算机与单片机的通讯和控制等功能，即插即用，操作简便，实用性强，易于推广。附图说明：以下对本专利技术的实施方案附图进行描述，其中，附图为：图1为静脉采集系统的原理框图。图2为控制电路的原理框图。图3为USB信号流向图。图4为静脉采集系统工作流程图。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。本专利技术提供一种方便快捷的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，该装置包括成像模块、照明模块、自引导模块与控制模块。所述成像模块包括摄像机、光学镜头、滤光片；照明模块由近红外LED组成；自引导模块包括电子测距单元和语音单元；控制模块包含控制电路，并通过USB接口将图像信息与控制信号传送到电脑并实现与电脑通讯。图1描述了静脉采集系统的原理框图。整个装置包括摄像机、光学镜头、滤光片、近红外LED光源板、电子测距单元模块、语音单元模块、控制电路。整个装置安装在一个全封闭的金属壳中。金属壳中部有定位孔，用来固定摄像机，光学镜头选用大视场光学镜头，安装在摄像机上。但光学镜头的前端不超出外壳的前面板。外壳的前面板在光学镜头的前方开有安装透红外线的滤光片的方孔。近红外LED光源板是中间带有一个圆孔，光学镜头从圆孔中穿过。光源板固定在摄像机与光学镜头之间，近红外LED灯均匀分布在光学镜头四周。近红外LED灯分为若干组，每一组LED都由主控制电路来控制其亮灭；另外主控制电路还可产生PWM波来进一步控制LED灯强度。外壳的前面板在光学镜头和近红外LED灯的前方开有安装透红外线的滤光片的方孔。距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，其特征在于：包括成像模块、照明模块、自引导模块与控制模块；所述成像模块包括摄像机、光学镜头、滤光片；照明模块由近红外LED组成；自引导模块包括电子测距单元和语音单元；控制模块包含控制电路，并通过USB接口将视频信息与控制信号传送到电脑并实现与电脑通讯。

【技术特征摘要】
1.一种非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，其特征在于：包括成像模块、照明模块、自引导模块与控制模块；所述成像模块包括摄像机、光学镜头、滤光片；照明模块由近红外LED组成；自引导模块包括电子测距单元和语音单元；控制模块包含控制电路，并通过USB接口将视频信息与控制信号传送到电脑并实现与电脑通讯；其中，自引导模块通过电子测距单元测量用户手掌距离信息，控制电路包括单片机，控制电路中的单片机用作系统的主控芯片，单片机实时读取电子测距单元的距离信息并判断用户手掌是否在可清晰成像范围内；如果超出清晰成像范围单片机则向语音单元发送相应的指令控制语音单元播报相应的语音来提示用户进行移动。2.如权利要求1所述的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，其特征在于：摄像机采用对近红外光有更好响应特性的近红外摄像机，摄像机直接输出为USB视频信号；光学镜头为大视场光学镜头；滤光片采用截止波长为720nm的透红外滤光片，用来消除杂散自然光；光学镜头安装在近红外摄像机上，透红外滤光片内嵌在外壳前面板上，位于光学镜头前方。3.如权利要求1所述的非接触自引导式手掌静脉图像获取装置，其特征在于：近红外LED波长在720nm以上，且在光学镜头四周均匀分布，在镜头前方50cm内光斑均匀，光斑大小能覆盖整个手掌；在近红外LED前方也有透红外滤光片。4.如权利要求1所述的非接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：何玉青，甘春泉，崔永胜，王吉星，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：