專利名稱：聯(lián)網(wǎng)式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
聯(lián)網(wǎng)式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備
領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無線射頻識(shí)別、光學(xué)儀器與模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其是由含有近紅外LED陣列光源的生 物特征采集器，RAM，使用ARM或DSP的處理器，存儲(chǔ)器、電源管理、讀卡器和無線或網(wǎng)絡(luò)接口組成的便 攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著光電、微計(jì)算機(jī)、圖像處理與模式識(shí)別等技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了一種嶄新的人體生物特征識(shí) 別技術(shù)，這就是依靠生物特征來進(jìn)行人的身份辨識(shí)的一種高科技識(shí)別技術(shù)一一生物特征識(shí)別(Biometrics, 字面含義為生物測(cè)定學(xué))，它是指通過計(jì)算機(jī)利用人體所固有的生理特征或行為特征來進(jìn)行個(gè)人身份認(rèn)證 的一種技術(shù)。用于辨識(shí)身份的生物特征目前主要用到的有指紋、虹膜、靜脈、聲音、掌紋、筆跡等。由 于這些特征具有人體固有的不可復(fù)制的唯一性和穩(wěn)定性因此可用來準(zhǔn)確的鑒別個(gè)人身份。目前，該技術(shù) 已在國(guó)家安全、公安、司法、金融等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,如重要部門的合法進(jìn)入、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)登錄控制、 信用卡持卡人的身份驗(yàn)證、嫌疑犯的身份辨認(rèn)等。
其中，手背靜脈識(shí)別與虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別都是利用紋理的信息進(jìn)行身份識(shí)別認(rèn)證，但是它 相比于其它兩種生物特征識(shí)別方法又具有自身的特點(diǎn)。首先，手背靜脈的有效區(qū)域比較大，使其 可以在低分辨率下采集，并且圖像采集過程中，移動(dòng)人手到合適的成像位置顯然更加方便；其次， 非接觸式手背靜脈采集又可以避免接觸式指紋采集所遇到的一些問題，如殘留痕跡、衛(wèi)生問題以 及對(duì)采集者可能造成的心理不適；第三，靜脈特征紋理比虹膜和指紋都要簡(jiǎn)單，可以有效的縮短 圖像處理時(shí)間，對(duì)處理器的性能要求也相應(yīng)地降低，節(jié)省了時(shí)間和成本。因此，靜脈特征的特點(diǎn) 可以歸結(jié)為紋理較簡(jiǎn)單、采集定位容易、采集非接觸三點(diǎn)。
然而，目前的手背靜脈采集識(shí)別系統(tǒng)主要由含有近紅外LED陣列光源的生物特征采集器，電源 系統(tǒng)，電腦，UPS不間斷電源以及靜脈識(shí)別模塊及其配套軟件等組成，體積較為龐大笨重，沒有 將各個(gè)組成模塊高度集成化、小型化，達(dá)到便于攜帶的目的。而且，如果本地存儲(chǔ)用戶的靜脈信 息數(shù)量過多，則會(huì)嚴(yán)重影響識(shí)別速度，使其無法實(shí)時(shí)辨識(shí)用戶身份。這些不足在很大程度上限制 了靜脈識(shí)別系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛推廣和應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，它將采集模塊與識(shí)別模塊集成為一體，且外觀輕巧，便于攜帶；而無線射頻讀卡功能可使采集到的用戶手背靜脈圖像特征編碼 與服務(wù)器中己注冊(cè)的用戶手背靜脈信息通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的匹配識(shí)別，可以在注冊(cè)多用戶的情況下仍能 保證實(shí)時(shí)識(shí)別認(rèn)證。
為解決傳統(tǒng)靜脈采集識(shí)別系統(tǒng)較為笨重、繁瑣無法便攜的問題，增大用戶注冊(cè)量，縮短身份判識(shí)的時(shí) 間，本發(fā)明的基本構(gòu)思是融合無線射頻技術(shù)、微處理器技術(shù)以及生物特征識(shí)別技術(shù)，將生物特征采集器
與手背靜脈圖像處理模塊、射頻卡讀卡模塊以及識(shí)別結(jié)果的輸出顯示模塊集成為一體，該系統(tǒng)主要由含有
近紅外LED陣列光源的生物特征采集器、RAM、使用ARM或DSP的處理器、存儲(chǔ)器、LCD、觸摸屏(備選)、 音頻輸出、鍵盤(備選)、讀卡器和無線或網(wǎng)絡(luò)接口組成。首先，通過讀卡器識(shí)別ID卡是否合法，利用該 卡號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，準(zhǔn)確提取服務(wù)器中與該卡掛鉤的手背靜脈信息，然后利用位于該采集識(shí)別設(shè)備前端的 生物特征采集器采集用戶手背靜脈信息，它將采集到的靜脈圖像傳送至系統(tǒng)內(nèi)部的嵌入式圖像處理 識(shí)別模塊(RAM、使用ARM或DSP的處理器、存儲(chǔ)器)，對(duì)該手背靜脈圖像做圖像預(yù)處理、特征提取， 并與已注冊(cè)的手背靜脈信息進(jìn)行匹配，最終得到識(shí)別的結(jié)果。該識(shí)別結(jié)果將通過音頻輸出和LCD 顯示的方式進(jìn)行人機(jī)交互，使被識(shí)別者及時(shí)獲得識(shí)別結(jié)果，并通過聲音和文字顯示的方式提示被 識(shí)別者更好的配合系統(tǒng)識(shí)別。該系統(tǒng)的電源管理模塊用于有效得將電源分配給系統(tǒng)的各組件，降 低組件閑置時(shí)的能耗。觸摸屏和鍵盤至少選擇一種，用于在人機(jī)交互的過程中向系統(tǒng)輸入指令。利用便 攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備可以隨時(shí)隨地采集到符合識(shí)別要求的人體手背靜脈信息，對(duì)人的身份 進(jìn)行識(shí)別認(rèn)證。而且該設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、界面友好的優(yōu)點(diǎn)。而且通過認(rèn)證ID卡提取其對(duì) 應(yīng)的手背靜脈信息的方法，免去了將采集到的手背靜脈信息與所有注冊(cè)的信息一一匹配比對(duì)所造成的嚴(yán)重 耗時(shí)，且即使需要注冊(cè)大量用戶，也可以將用戶注冊(cè)的手背靜脈信息存儲(chǔ)在服務(wù)器上，通過設(shè)備都能準(zhǔn)確 實(shí)時(shí)的進(jìn)行身份認(rèn)證。
本發(fā)明的特征之一是用戶在注冊(cè)手背靜脈信息時(shí)，與它相對(duì)應(yīng)的ID卡號(hào)一一掛鉤，通過軟 件管理中心對(duì)其授權(quán)。當(dāng)用戶通過本發(fā)明之設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，首先通過讀卡器獲得其提供的 ID卡號(hào)，判斷該用戶是否為合法用戶。如果為合法用戶，則通過圖像處理識(shí)別單元找到該ID號(hào) 碼對(duì)應(yīng)的手背靜脈識(shí)別寫信。然后CPU控制音頻輸出和LCD顯示模塊提示用戶通過ID卡合法認(rèn) 證，進(jìn)入手背靜脈采集識(shí)別階段。最后將采集到的手背靜脈特征信息與存儲(chǔ)器中與ID卡號(hào)相對(duì) 應(yīng)的信息進(jìn)行匹配，得到最終識(shí)別結(jié)果。
本發(fā)明中設(shè)計(jì)的無線或網(wǎng)絡(luò)接口，可使用戶注冊(cè)的手背靜脈信息存儲(chǔ)于服務(wù)器中，通過網(wǎng)絡(luò) 傳輸與本地采集到的手背靜脈信息進(jìn)行匹配識(shí)別，解決的本地存儲(chǔ)量有限的問題。并且可以通過 網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
本發(fā)明的特征還在于利用便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備前端的生物特征采集器是根據(jù)靜 脈血管成像的原理設(shè)計(jì)的。由于人體組織在近紅外光照射下，靜脈血管會(huì)由于吸收光波而和背景區(qū)分開來，因此靜脈圖像采集器采用發(fā)光波長(zhǎng)在760nm左右的近紅外LED陣列組成。使用對(duì)近紅 外光有更好的響應(yīng)特性的黑白攝像機(jī)。
另外，為了使入射光能夠均勻的分布在手背表面，便于使采集到符合靜脈生物特征識(shí)別算法 要求的手背靜脈圖像，本發(fā)明中的近紅外LED陣列光源為環(huán)繞數(shù)碼攝像頭的環(huán)形光源。
此外，由于攝像機(jī)對(duì)近紅外以外的可見光的波段范圍有較高的響應(yīng)，為了濾除可見光等信息 對(duì)圖像細(xì)節(jié)的影響，在鏡頭之前放置專用濾光片，以便能只針對(duì)紅外光進(jìn)行成像。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明的主要系統(tǒng)模塊示意圖。
圖l中1含有近紅外LED陣列光源的生物特征采集器，2 RAM, 3使用ARM或DSP的處理器，4存 儲(chǔ)器，5 LCD, 6音頻輸出，7鍵盤，8觸摸屏，9讀卡器。
具體實(shí)施方式
用戶在注冊(cè)手背靜脈信息時(shí)，注冊(cè)系統(tǒng)同時(shí)給這個(gè)用戶分配一個(gè)唯一 ID卡號(hào)，使得手背靜脈信息與 該ID卡號(hào)一一對(duì)應(yīng)地存入服務(wù)器中。由軟件管理中心為該用戶設(shè)置權(quán)限。當(dāng)用戶刷卡時(shí)，首先通過讀 卡器9獲得其提供的ID卡號(hào)，通過無線或網(wǎng)絡(luò)接口 IO遍歷服務(wù)器中注冊(cè)的ID卡號(hào)，判斷該用 戶是否為合法用戶。如果為合法用戶，則找到該ID號(hào)碼對(duì)應(yīng)的手背靜脈識(shí)別信息。利用使用ARM 或DSP的處理器]3控制音頻輸出6和LCD 5顯示模塊提示用戶通過ID卡合法認(rèn)證，進(jìn)入手背靜脈 采集識(shí)別階段。
使用ARM或DSP的處理器生物特征采集器1是該便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備的一個(gè)重要組 成部分。由它的黑白數(shù)碼攝像機(jī)來獲取手背靜脈圖像，并通過該攝像機(jī)鏡頭周圍的環(huán)形近紅外LED陣列提 供照明。由于攝像機(jī)對(duì)近紅外以外的可見光的波段范圍有較高的響應(yīng)，為了濾除可見光等信息對(duì) 圖像細(xì)節(jié)的影響，在鏡頭之前放置專用濾光片，以便能只針對(duì)紅外光進(jìn)行成像。本儀器采用信噪 比較高的黑白數(shù)碼攝像機(jī)，能獲取比較清晰地手背靜脈圖像。
生物特征采集器1獲取的手背靜脈圖像被實(shí)時(shí)地傳送至嵌入式圖像處理模塊(RAM2、使用ARM 或DSP的處理器3、存儲(chǔ)器4)，由使用ARM或DSP的處理器3執(zhí)行靜脈識(shí)別算法，對(duì)實(shí)時(shí)采集到的手 背靜脈圖像做圖像預(yù)處理、特征提取，將得到的特征編碼通過無線或網(wǎng)絡(luò)接口 IO與服務(wù)器中ID 卡號(hào)相對(duì)應(yīng)的信息進(jìn)行匹配，得到最終識(shí)別結(jié)果。
5本發(fā)明設(shè)備通過LCD文字顯示5和音頻輸出6兩種方式及時(shí)得將識(shí)別結(jié)果告知相關(guān)人員。并 在手背靜脈圖像采集和識(shí)別的過程中，利用LCD文字顯示5和音頻輸出6進(jìn)行有效的人機(jī)交互， 使用戶更好的配合采集識(shí)別設(shè)備完成身份認(rèn)證。
雖然以具體實(shí)施方式
來描述發(fā)明，但是熟悉該項(xiàng)技術(shù)者將清楚地知道可在不脫離所附權(quán)利要求所界 定的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)實(shí)施各種變化和修改。但不論其在形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是采用本技術(shù) 所做出的修改，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，由含有近紅外LED陣列光源的生物特征采集器(1)，RAM(2)，使用ARM或DSP的處理器(3)，存儲(chǔ)器(4)，LCD(5)，音頻輸出(6)，鍵盤(7)，觸摸屏(8)，讀卡器(9)，無線或網(wǎng)絡(luò)接口(10)組成，其特征在于該設(shè)備的各個(gè)組成部分都被集成為一體，其中生物特征采集器(1)位于設(shè)備的前端。
2、 如權(quán)利要求1所述的便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，其特征在于可以通過無線或網(wǎng)絡(luò)接口(10)將用戶注冊(cè)的手背靜脈信息通過網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)于服務(wù)器中，且通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將讀卡器(9)中讀入的合法ID卡號(hào)對(duì)應(yīng)的手背靜脈信息傳輸至本地存儲(chǔ)器(4)中。
3、 如權(quán)利要求1所述的便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，其特征在于利用讀卡器(9)和無線或網(wǎng)絡(luò)接口 (10),找到服務(wù)器中與合法ID卡號(hào)所一一對(duì)應(yīng)的手背靜脈信息，使采集到的用戶手背靜脈圖像特征編碼與已注冊(cè)的用戶手背靜脈信息實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的匹配識(shí)別。
4、 如權(quán)利要求1所述的便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，其特征在于生物特征采集器(1)中采用對(duì)近紅外光有更好的響應(yīng)特性的黑白攝像機(jī)。
5、 如權(quán)利要求1所述的便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，其特征在于生物特征采集器(1)中的靜脈圖像采集照明部分采用發(fā)光波長(zhǎng)在760nm左右的近紅外LED陣列組成。
6、 如權(quán)利要求1、 3所述的便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，其特征在于本發(fā)明中的近紅外LED陣列光源為環(huán)繞數(shù)碼攝像頭的環(huán)形光源。
7、 如權(quán)利要求l、 3所述的便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備，其特征在于生物特征采集器(1)中，為了濾除可見光等信息對(duì)圖像細(xì)節(jié)的影響，在鏡頭之前放置專用濾光片，以便能只針對(duì)紅外光進(jìn)行成像。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種便攜式手背靜脈生物特征采集識(shí)別設(shè)備。該采集識(shí)別系統(tǒng)有讀卡、手背靜脈圖像的獲取、存儲(chǔ)、圖像處理識(shí)別以及識(shí)別結(jié)果的輸出、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?。它是一種基于無線射頻識(shí)別、光學(xué)儀器與模式識(shí)別技術(shù)的身份鑒定系統(tǒng)。通過對(duì)各個(gè)部分的優(yōu)化，將含有近紅外LED陣列光源的生物特征采集器(1)和生物特征識(shí)別模塊(RAM(2)、使用ARM或DSP的處理器(3)、存儲(chǔ)器(4))有效的集成在一起，構(gòu)成一個(gè)小巧便攜的整體，使其能更加靈活的適應(yīng)多方面需求，方便不同用戶的使用。本實(shí)用新型在保證靜脈識(shí)別系統(tǒng)的通用性、識(shí)別性、穩(wěn)定性和防偽性的基礎(chǔ)上真正實(shí)現(xiàn)了便攜式的突破；而無線射頻讀卡功能可使采集到的用戶手背靜脈圖像特征編碼與已注冊(cè)的用戶手背靜脈信息實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的匹配識(shí)別，大大縮短了識(shí)別的時(shí)間；并且可通過網(wǎng)絡(luò)傳輸與服務(wù)器連接。
文檔編號(hào)H04N5/225GK201408436SQ200920004198
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者何玉青, 侯雨石 申請(qǐng)人:侯雨石