專利名稱：用于靜脈圖像采集的紅外光源光強自動調節(jié)電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種電路，具體地說是用于生物特征識別的自動調節(jié)電路。
背景技術：
目前出現(xiàn)了一種新的生物特征識別技術——靜脈識別，現(xiàn)在主要的研究有手背靜脈識別、手掌靜脈識別以及手指靜脈識別。人體靜脈內的血紅蛋白比其他組織對近紅外光 線有更強的吸收效果，因此可以在成像設備上形成靜脈脈絡的圖像。在獲取靜脈圖像時，可 以利用透射光或者反射光兩種方式進行獲取。當采用紅外透視光獲取手指靜脈圖像時，由于每個人的手掌厚度、拳頭握緊程度、 手指粗細不一，會導致靜脈脈絡圖像成像效果不均勻現(xiàn)象。例如對手指粗細適中的手指成 像效果好時，但對于細手指就會出現(xiàn)透射光過強而導致細微的靜脈被湮滅，相反對于粗手 指會出現(xiàn)透射光過弱而導致靜脈模糊不清。針對這個問題，有些專利作了一些發(fā)明。例如申請專利號為200910029242. 2中提 出一種通過計算采集到的圖像中手指靜脈圖像中心區(qū)域的平均亮度、判讀亮度是否在一個 預設的范圍內，如果低于該范圍，則通過加大快門，增加手指靜脈圖像的亮度；否則降低快 門，降低手指靜脈圖像的亮度。這種方法每次采集時，都需要一些計算后，然后確定調節(jié)快 門相關數(shù)據(jù)，導致計算量較大，進而導致反應速度較慢。另外還有一類專利，采用控制芯片、 光敏電阻和脈寬調制技術(PWM)對照明燈具及LED的功率進行連續(xù)控制以實現(xiàn)自動調光功 能。這種方式是屬于數(shù)字電路范疇，而且需要硬件程序控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供響應速度快、結構簡單的、以實現(xiàn)紅外光強自動調節(jié)功能 的用于靜脈圖像采集的紅外光源光強自動調節(jié)電路。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明用于靜脈圖像采集的紅外光源光強自動調節(jié)電路，其特征是包括紅外接 收管、三極管、運放、電阻、電容和紅外發(fā)射管，三極管包括第一三極管和第二三極管，運放 包括第一運放、第二運放和第三運放，電阻包括第一電阻 第十一電阻，紅外接收管兩端分 別接+5V電壓和第一三極管基極，紅外接收管電流經第一三極管放大、并得到電壓U0，電壓 UO與+5V電壓直接連接由第一運放、第一 第四電阻構成的減法器、得到電壓U1，電壓Ul 與電壓Uin通過由第二運放、第五 第八電阻構成的減法器、得到電壓Ue，電壓Ue接由第 三運放、第九 第十一電阻和電容構成的積分電路、得到電壓Uout，電壓Uout經過電阻第 十一形成電流、電流流經三極管基極且被第二三極管放大，紅外發(fā)射管的一端與第二三極 管的集電極相連，紅外發(fā)射管的另外一端接+5V電壓。本發(fā)明的優(yōu)勢在于可自動調節(jié)光強，響應速度快、結構簡單。


圖1為本發(fā)明的紅外光強自動調節(jié)閉環(huán)電路示意圖；圖2為本發(fā)明的紅外光強自動調節(jié)電路圖；圖3為本發(fā)明的閉環(huán)電路參考標準值Uin設定時，設備安裝位置示意圖；圖4為本發(fā)明的紅外光強自動調節(jié)工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結合圖1 4，本發(fā)明的用于靜脈圖像采集的紅外光源光強自動調節(jié)電路的特征是圖2中紅外接收管QO兩端分別接+5V電壓和三極管Ql基極，QO電流經三極管Ql和電 阻R13放大，電壓UO與+5V電壓直接接一個減法器(由運放和電阻R9、RIO、Rll和R12構 成)得到電壓Ul，Ul與電壓Uin通過一個減法器(由運放和電阻R1、R2、R3和R4構成)得 到電壓Ue，Ue接一個積分電路(由運放和電阻R5、R6、R7和電容Cl構成)得到電壓Uout。 電壓Uout經過電阻R7形成電流，流經三極管Q2基極，被Q2放大，Q2的集電極接紅外發(fā)射 管Dl的一端，Dl另外一端接+5V電壓。圖1中通過減法器，將光強電壓(反饋電壓)Ul與預設標準輸入電壓Uin比較，得 到偏差電壓Ue ；通過積分電路可以得到光強控制電壓Uout，若偏差值Ue小于O (反饋值大 于標準值)，則自動調高輸出控制電壓Uout至標準值Uin ；若偏差值Ue大于0，則自動調低 輸出控制電壓Uout至標準值Uin ；控制電壓Uout經過電阻R7后形成輸出電流，并通過三 極管Q2的基極控制三極管經過集電極與發(fā)射極的電流，進而通過該電流控制紅外反射管 的發(fā)射光強度；根據(jù)透射光的強度，可以自動調節(jié)輸出電壓Uout，進而控制紅外光源的發(fā) 射強度，以保證紅外透射光強維持一個相對固定值，使成像效果保持穩(wěn)定，從而保證圖像質 量達到最佳的目的。紅外光源、手部部位、成像設備等相關設備示意圖如圖3所示，設定閉環(huán)電路參考 標準值Uin的方法，具體設定如下由自動調光電路控制的紅外光源①照射手部部位(人的手指、手背、手掌等含有 靜脈的部位)，在其對面安放的一個紅外成像設備②，通過該成像設備②獲取到含有靜脈脈 絡的實時動態(tài)圖像，同時，安放在成像設備旁邊的紅外光接收管③也將接收到的信號輸入 到自動調光電路中。使用者一邊通過顯示設備觀察成像效果，一邊調節(jié)紅外光源的初始化 輸出電壓的電位器④，調節(jié)標準輸入電壓Uin的值，直到確認成像效果質量最佳，此時初始 化輸出電壓為標準電壓Uin。紅外光強自動調節(jié)的工作流程如圖4所示。(1)開機，自動調光電路、紅外成像設備和顯示設備開始工作；(2)將任一待成像的手部部位(人的手指、手背、手掌等含有靜脈的部位)，放入紅 外發(fā)射光源和紅外成像設備之間；這時，稱待成像的手部部位為初始化手部部位；(3)紅外光源照射手部部位，透射光在對面的紅外成像設備上形成含有靜脈脈絡 的動態(tài)圖像；(4)通過顯示設備，使用者一邊通過觀察實時的動態(tài)圖像，一邊調節(jié)紅外光源初始 化輸出電壓的電位器，直到確認成像效果質量最佳時停止，此時初始化輸入電壓為標準電壓Uin，此標準電壓Uin可一直保持不變；(5)更換任一相同類型的測量手部部位，即初始化手部部位和測量手部部位都是 手指、或都是手掌、或其他，不能初始化手部部位是手背、而測量手部部位是手指；(6)紅外光源照射手部部位，其透射光在成像設備上成像，也被安裝在成像設備旁 的紅外接收管QO接收到光信號；(7)接收到的光強形成了成正比關系的電流，通過三極管Ql和減法器得到反饋電 壓Ul，Ul可近似等價于光強電壓；(8)通過由運放器件構成的減法器，將光強電壓(反饋電壓)Ul與預設標準輸入電 壓Uin比較，得到偏差電壓Ue ；(9)通過由運放器件構成的積分電路，可以得到光強控制電壓Uout ；(10)光強控制電壓Uout通過電阻R7后形成輸出電流，并通過三極管Q2形成控制 紅外反射管的發(fā)射電流，進而控制發(fā)射光強度；發(fā)射光源動態(tài)自動調整，從而保證紅外透射 光強維持在初始化成像效果的強度，使成像效果保持穩(wěn)定；(11)拍照，保存靜脈圖像；(12)重復執(zhí)行步驟(5) ~ (Il)0
權利要求
用于靜脈圖像采集的紅外光源光強自動調節(jié)電路，其特征是包括紅外接收管、三極管、運放、電阻、電容和紅外發(fā)射管，三極管包括第一三極管和第二三極管，運放包括第一運放、第二運放和第三運放，電阻包括第一電阻～第十一電阻，紅外接收管兩端分別接+5V電壓和第一三極管基極，紅外接收管電流經第一三極管放大、并得到電壓U0，電壓U0與+5V電壓直接連接由第一運放、第一～第四電阻構成的減法器、得到電壓U1，電壓U1與電壓Uin通過由第二運放、第五～第八電阻構成的減法器、得到電壓Ue，電壓Ue接由第三運放、第九～第十一電阻和電容構成的積分電路、得到電壓Uout，電壓Uout經過電阻第十一形成電流、電流流經三極管基極且被第二三極管放大，紅外發(fā)射管的一端與第二三極管的集電極相連，紅外發(fā)射管的另外一端接+5V電壓。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供用于靜脈圖像采集的紅外光源光強自動調節(jié)電路。本發(fā)明包括紅外接收管、三極管、運放、電阻、電容和紅外發(fā)射管，三極管包括第一三極管和第二三極管，運放包括第一運放、第二運放和第三運放，電阻包括第一電阻～第十一電阻。本發(fā)明可自動調節(jié)光強，響應速度快、結構簡單。
文檔編號G06K9/00GK101833657SQ20101015901
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權日2010年4月29日
發(fā)明者馮偉興, 朱寰, 王德雙, 王科俊, 管鳳旭 申請人:哈爾濱工程大學