一種自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種手背靜脈采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著對(duì)個(gè)人物品、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、建筑物通道、網(wǎng)絡(luò)等的安全性的要求日趨嚴(yán)格，對(duì)于 身份認(rèn)證技術(shù)的需求也變得越來(lái)越緊迫，生物識(shí)別技術(shù)即是安全和便捷的身份識(shí)別方法。 手背靜脈作為重要的身份鑒別特征，具有唯一性、穩(wěn)定性、可采集性、非侵犯性等特點(diǎn)，與臉 像、聲音等生物識(shí)別的方法相比，人的靜脈具有更高的準(zhǔn)確性，安全性。近年來(lái)該技術(shù)已經(jīng) 在識(shí)別領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是作為主要身份識(shí)別方法，或與其他識(shí)別方 法結(jié)合的輔助識(shí)別方法，都有著廣闊的應(yīng)用前景
[0003] 目前暫時(shí)沒(méi)有統(tǒng)一的靜脈手背圖像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行普及實(shí)驗(yàn)和對(duì)比。況且手背靜脈 圖像會(huì)由于外在環(huán)境和不同人的手背大小、厚薄以及采集角度等影響，出現(xiàn)低質(zhì)量圖像情 況，例如灰度分布不均勻，或是含有多種不同噪聲的問(wèn)題，以至于結(jié)果產(chǎn)生很大的差異，而 這些差異不利于后續(xù)的靜脈圖像特征提取和匹配的難度，從而影響識(shí)別結(jié)果。因此為了提 高采集的靜脈圖像質(zhì)量并建立較多人數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，且考慮減小后續(xù)處理難度，提高識(shí)別效 率，需搭建一種可以獲取高質(zhì)量的自適應(yīng)手背靜脈圖像的采集系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是解決靜脈圖像在采集的過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量不一、參數(shù)不穩(wěn)定的情況， 減小個(gè)體手背厚度和血管粗細(xì)而產(chǎn)生的差異，提供一種自適應(yīng)靜脈手背采集系統(tǒng)。
[0005] 該裝置利用紅外光光源照射手背，紅外攝像機(jī)拍攝其反射光線捕捉靜脈結(jié)構(gòu)圖 像，并由圖像質(zhì)量評(píng)估模塊對(duì)其進(jìn)行參數(shù)判斷，然后將結(jié)果反饋給信息反饋控制模塊，最終 達(dá)到根據(jù)個(gè)體差異自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，來(lái)獲取位置準(zhǔn)確且亮度合適的高質(zhì)量靜脈 手背圖像。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 本發(fā)明所述的自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊、圖像質(zhì)量評(píng) 估模塊和信息反饋控制模塊。圖像采集模塊首先將獲取的靜脈圖像傳給圖像質(zhì)量評(píng)估模塊 進(jìn)行對(duì)比度、圖像有效區(qū)域面積及信息熵的分析來(lái)判斷圖像質(zhì)量信息，并將其分析結(jié)果反 饋給信息反饋控制模塊，然后發(fā)出相關(guān)指令完成自適應(yīng)調(diào)節(jié)操作，從而獲得高質(zhì)量靜脈圖 像。
[0008] 所述的圖像采集模塊包括一外殼，外殼內(nèi)上部安裝有紅外攝像機(jī)，且配有紅外濾 光片，以及進(jìn)行靜脈反射的環(huán)形紅外光源和導(dǎo)光板，外殼下方設(shè)有用于伸入手背的窗口，當(dāng) 手背伸入后放置在設(shè)有的手背位置時(shí)，則環(huán)形紅外光源均勻照射手背區(qū)域，紅外攝像機(jī)拍 攝其反射光線，即可捕獲到手背靜脈結(jié)構(gòu)圖像。
[0009] 所述的紅外攝像機(jī)是對(duì)紅外光波長(zhǎng)段具有敏感特性的ELECTROOPTIC公司的CMOS 攝像頭。
[0010] 所述的環(huán)形紅外光源是波長(zhǎng)為850nm的LED環(huán)狀陣列。
[0011] 所述的圖像質(zhì)量評(píng)估模塊包括圖像處理算法以及相關(guān)電路，對(duì)采集的靜脈手背圖 像進(jìn)行圖像對(duì)比度、圖像有效區(qū)域面積及信息熵的數(shù)據(jù)分析，設(shè)定參數(shù)最低要求和標(biāo)準(zhǔn)要 求以判斷圖像質(zhì)量；
[0012] 其中的圖像對(duì)比度用于判斷靜脈圖像采集過(guò)程中受光不均的情況，其公式為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：包括圖像采集模塊、圖像質(zhì)量評(píng) 估模塊和信息反饋控制模塊，圖像采集模塊首先將獲取的靜脈圖像傳給圖像質(zhì)量評(píng)估模塊 進(jìn)行對(duì)比度、圖像有效區(qū)域面積及信息熵的分析來(lái)判斷圖像質(zhì)量信息，并將其分析結(jié)果反 饋給信息反饋控制模塊，然后發(fā)出相關(guān)指令完成自適應(yīng)調(diào)節(jié)操作，從而獲得高質(zhì)量靜脈圖 像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的圖像采 集模塊包括一外殼，外殼內(nèi)上部安裝有紅外攝像機(jī)，且配有紅外濾光片，以及進(jìn)行靜脈反射 的環(huán)形紅外光源和導(dǎo)光板，外殼下方設(shè)有用于伸入手背的窗口，當(dāng)手背伸入后放置在設(shè)有 的手背位置時(shí)，則環(huán)形紅外光源均勻照射手背區(qū)域，紅外攝像機(jī)拍攝其反射光線，即可捕獲 到手背靜脈結(jié)構(gòu)圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的紅外攝 像機(jī)是ELECTROOPTIC公司的CMOS攝像頭。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的環(huán)形紅 外光源是波長(zhǎng)為850nm的LED環(huán)狀陣列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的圖像質(zhì) 量評(píng)估模塊包括圖像處理算法以及相關(guān)電路，對(duì)采集的靜脈手背圖像進(jìn)行圖像對(duì)比度、圖 像有效區(qū)域面積及信息熵的數(shù)據(jù)分析，設(shè)定參數(shù)最低要求和標(biāo)準(zhǔn)要求以判斷圖像質(zhì)量； 其中的圖像對(duì)比度用于判斷靜脈圖像采集過(guò)程中受光不均的情況，其公式為
且(；為圖像均方差，XmS圖像灰度的平均值，N為圖像中的像素的總 個(gè)數(shù)，Xi代表一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，并設(shè)定C 3的標(biāo)準(zhǔn)要求值和最低要求值； 其中的圖像有效區(qū)域面積用于判斷手背和背景圖像的面積比例，其求取手背的輪廓區(qū) 域面積然后除以圖像總面積算出前景圖像所占比例，設(shè)定四分之三等于為標(biāo)準(zhǔn)要求； 其中的信息熵表征了圖像整體的統(tǒng)計(jì)特征以判斷是否符合所需系統(tǒng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其公式 為
且P (i)是灰度i在圖像中出現(xiàn)的概率，并設(shè)定信息熵Q的標(biāo)準(zhǔn)要求值 和最低要求值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的信息反 饋控制模塊包括光源控制器、攝像機(jī)控制器和開(kāi)關(guān)，通過(guò)圖像質(zhì)量評(píng)估模塊的結(jié)果分析對(duì) 紅外光源亮度調(diào)節(jié)、紅外攝像機(jī)位置調(diào)節(jié)以及裝置開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制， 完成自適應(yīng)調(diào)節(jié)操作。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，涉及生物特征識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊、圖像質(zhì)量評(píng)估模塊和信息反饋控制模塊，圖像采集模塊主要有紅外光源、導(dǎo)光板和紅外攝像機(jī)組成。首先紅外光源均勻照射手背區(qū)域，再用紅外攝像機(jī)拍攝其反射光線，即可捕獲到手背靜脈結(jié)構(gòu)圖像。將獲取的靜脈圖像傳給圖像質(zhì)量評(píng)估模塊進(jìn)行圖像對(duì)比度、有效區(qū)域面積及信息熵的分析判斷圖像質(zhì)量信息，并將其分析結(jié)果反饋給控制模塊，然后發(fā)出相關(guān)指令完成攝像機(jī)位置以及紅外光源亮度等自適應(yīng)調(diào)節(jié)操作，從而獲得高質(zhì)量靜脈圖像以滿足后續(xù)處理，并且質(zhì)量評(píng)估算法簡(jiǎn)單有效，實(shí)用效果強(qiáng)。
【IPC分類】G06K9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104766073
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510212272
【發(fā)明人】楊曉蘋(píng), 屈冰廣, 于典
【申請(qǐng)人】天津理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月28日