專利名稱：一種手掌靜脈采集與識別裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用電子電路進行生物特征識別的方法或裝置，特別涉及一種手掌靜脈采集與識別裝置。
背景技術：
現(xiàn)有生物識別技術中，指紋認證具有極高的安全性，配套采用的射頻卡不需要直接接觸就可以認證，使用很方便，而且不易復制。但是，由于溫度、濕度、手指脫皮、有傷痕、指紋模糊等因素的影響，在某些情況下可能導致指紋無法識別，且射頻卡和傳統(tǒng)的鑰匙一樣可能丟失，密碼也可能被遺忘，都會影響指紋認證的正常使用。本申請人的在先申請專利201220517610.5 (申請?zhí)?提出了《一種掌靜脈采集裝置》，包括設有掌靜脈采集窗口的保護面板即外殼，以及掌靜脈圖像采集單元，所述掌靜脈圖像采集單元包括設置在所述殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的互補金屬氧化物半導體CMOS傳感器，以及主板即電路控制模塊，所述電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括主控芯片、分別與所述主控芯片連接的存儲單元芯片、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路、與計算機通訊進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊單元，以及照明單元，所述數(shù)據(jù)通訊單元是數(shù)據(jù)傳輸連接座，包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座，其特征在于:設有光機成像系統(tǒng)，所述光機成像系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，設置在所述殼體中部，所述透鏡系統(tǒng)包括順應光路安裝在所述掌靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片、設置在所述紅外濾光片正下方的成像透鏡組；所述照明單元是設有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，所述近紅外光照射源設置在所述殼體內(nèi)。該實用新型采用掌靜脈識別技術，安全性非常高，不會遺失，不會被竊，無記憶密碼負擔。其光機成像系統(tǒng)的光源設計合理，縮減了長度，電路控制模塊采用小封裝，克服了現(xiàn)有同類型的掌靜脈采集裝置體積大的缺陷，大大降低了系統(tǒng)成本，且便于攜帶，還可以與計算機聯(lián)合使用實現(xiàn)掌靜脈采集、掌靜脈圖像校正、數(shù)據(jù)通訊和輸出控制功能，提高掌靜脈采集速率和識別精度。但是，該實用新型只是以模塊形式存在，必須與計算機連用才能為用戶提供考勤、門禁等功能。
發(fā)明內(nèi)容`本實用新型所要解決的技術問題是對本申請人的上述在先申請專利的進一步改進，提供一種手掌靜脈采集與識別裝置。本實用新型的技術問題通過以下技術方案予以解決。這種手掌靜脈采集與識別裝置，包括采用模塊化設計的手掌靜脈采集器與殼體，所述手掌靜脈采集器設置在所述殼體內(nèi)，其包括手掌靜脈采集窗口、手掌靜脈圖像采集單元，以及數(shù)據(jù)傳輸連接座。這種手掌靜脈采集與識別裝置的特點是:所述殼體內(nèi)還設有控制單元、分別與所述控制單元連接的外部通訊接口、人機交互界面、輸出控制電路，以及實時時鐘電路。[0008]所述殼體內(nèi)還設有鎖控和報警裝置，所述鎖控和報警裝置與殼體內(nèi)的輸出控制電路連接。所述控制單元是主從式雙CPU架構的控制單元，包括采用模塊化設計的主控單元，以及與其連接的采用模塊化設計的從控單元。所述主控單元設有手掌靜脈采集單元、手掌靜脈比對單元、數(shù)據(jù)通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元，以及輸出控制單元，所述主控單元分別與所述手掌靜脈采集器的數(shù)據(jù)傳輸連接座、所述外部通訊接口連接，用于實現(xiàn)手掌靜脈采集、手掌靜脈比對、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲和輸出控制。所述從控單元設有鍵盤掃描單元、顯示驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)備份單元、應急控制單元，以及實時時鐘單元，所述從控單元分別與所述人機交互界面、所述實時時鐘電路、所述輸出控制電路連接，用于鍵盤掃描、數(shù)據(jù)備份、應急控制和提供實時時鐘。所述外部通訊接口是RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一種，用于與外部的PC機或其他裝置進行數(shù)據(jù)通訊。所述人機交互界面是包括指示燈、智能語音提示器件，以及采用模塊化設計的鍵盤和液晶顯示器的人 機交互界面，在登記或識別的過程中根據(jù)具體問題，作出相應的語音提示被采集者如何配合，以提高采集的速度。所述實時時鐘電路是采用型號為ZT-C08803A芯片的實時時鐘電路，用于提供實時時鐘。本實用新型的技術問題通過以下進一步的技術方案予以解決:所述主控單元是ARM公司設計的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的CPU，主頻率500MHz ο所述從控單元是具有8KB Flash片內(nèi)程序存儲器的8位CMOS微控制器AT89S52，所述從控單元的微控制器插針座與主控單元的CPU通過對應的插針連接。所述RS232 接口 是型號為 SP232EEN-L 的 RS232 接口。所述RS485接口是型號為5LBC184的RS485接口。所述以太網(wǎng)接口是型號為DM9000E的以太網(wǎng)接口。所述GPRS接口與主控單元的CPU的串行通信接口連接。所述WIFI接口是型號為AU9254A21的WIFI接口。本實用新型的技術問題通過以下再進一步的技術方案予以解決:被采集者的手掌靜脈與手掌靜脈采集窗口的間距為60mnT70mm時，所述手掌靜脈采集窗口的尺寸大于80mmX80mm。所述手掌靜脈圖像采集單元包括設置在殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,縮略詞為 CMOS)傳感器、主板即電路控制模塊，以及光機成像系統(tǒng)。所述CMOS傳感器是分辨率為30萬像素的彩色CMOS傳感器，用于采集手掌靜脈圖像。所述電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括控制CMOS傳感器完成采集圖像數(shù)據(jù)的主控芯片、分別與主控芯片連接的存儲單元芯片、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路，以及照明單元。所述主控芯片用于手掌靜脈采集、手掌靜脈圖像校正、數(shù)據(jù)通訊和輸出控制，所述存儲單元芯片用于存儲功能文件，以便完成采集后的登記與識別，所述晶體振蕩電路用于向主控芯片提供時鐘信號，所述加密芯片用于下載自有軟件算法和代碼，對被采集者重要數(shù)據(jù)提供全方位、高安全度的保護，維護自身權益，避免軟件盜版，所述降壓集成電路用于將來自數(shù)據(jù)傳輸連接座的電源降壓后向主控芯片和CMOS傳感器提供電源，所述照明單元用于發(fā)射透射手掌的近紅外光。所述照明單元是設有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，所述近紅外光照射源是一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，縮略詞為LED)，設置在殼體內(nèi)，正對被采集者的手掌靜脈采集窗口正上方，所述亮度調(diào)整單元用于調(diào)整近紅外光照射源的亮度，亮度的調(diào)整基于所述存儲單元芯片存儲的用于自動曝光的校正曲線。所述光機成像系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，設置在殼體中部，其包括順應光路安裝在手掌靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片、設置在所述紅外濾光片正下方的使體積更加小型化的成像透鏡組，所述紅外濾光片與所述成像透鏡組的間距由要求的圖像質(zhì)量決定。所述照明單元發(fā)射的透射手掌的近紅外光經(jīng)所述成像透鏡組折射進所述手掌靜脈圖像采集單元的CMOS傳感器的感光陣列上，由所述電路控制模塊將接收到的手掌靜脈圖像轉換成電信號輸出，采集手掌靜脈圖像。所述數(shù)據(jù)傳輸連接座是包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座。本實用新型與現(xiàn)有技術對比的有益效果是:本實用新型的手掌靜脈采集器、主控單元的CPU、從控單元的微控制器、以及人機交互界面的鍵盤、液晶顯示器都采用模塊化設計，易于實現(xiàn)識別設備的擴展功能，以輔助提高管理力度及可靠性。采用手掌靜脈識別技術，安全性非常高，不會遺失，不會被竊，無記憶密碼負擔。手掌靜脈采集器的光機成像系統(tǒng)的光源設計合理，縮減了長度，電路控制模塊采用小封裝，克服了現(xiàn)有 同類型的手掌靜脈采集裝置體積大的缺陷，大大降低了系統(tǒng)成本。本實用新型可以為用戶提供考勤、門禁等功能，獨立完成用戶手掌靜脈采集、手掌靜脈比對、異常報警和控制信號輸出，顯著提高了手掌靜脈采集速率和識別精度。

圖1是本實用新型具體實施方式
的手掌靜脈采集器的光路圖；圖2是本實用新型具體實施方式
的組成方框圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
并對照附圖對本實用新型進行說明。一種如圖f 2所示的手掌靜脈采集與識別裝置，包括采用模塊化設計的手掌靜脈采集器I與殼體，手掌靜脈采集器I設置在殼體內(nèi)，其包括手掌靜脈采集窗口、手掌靜脈圖像采集單元，以及包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座的數(shù)據(jù)傳輸連接座10。殼體內(nèi)還設有控制單元2、分別與控制單元2連接的外部通訊接口 13、人機交互界面4、輸出控制電路5，以及實時時鐘電路7。殼體內(nèi)還設有鎖控和報警裝置6，鎖控和報警裝置6與殼體內(nèi)的輸出控制電路5連接?？刂茊卧?是主從式雙CPU架構的控制單元，包括采用模塊化設計的主控單元8，以及與其連接的采用模塊化設計的從控單元9。主控單元8是ARM公司設計的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的CPU，主頻率500MHz，其設有手掌靜脈采集單元、手掌靜脈比對單元、數(shù)據(jù)通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元以及輸出控制單元，主控單元8分別與手掌靜脈采集器I的數(shù)據(jù)傳輸連接座10、外部通訊接口 3連接，用于實現(xiàn)手掌靜脈采集、手掌靜脈比對、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲和輸出控制。從控單元9是具有8KB Flash片內(nèi)程序存儲器的8位CMOS微控制器AT89S52，從控單元的微控制器插針座與主控單元的CPU通過對應的插針連接，其設有鍵盤掃描單元、顯示驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)備份單元、應急控制單元以及實時時鐘單元，從控單元9分別與人機交互界面4、實時時鐘電路7、輸出控制電路5連接，用于鍵盤掃描、數(shù)據(jù)備份、應急控制和提供實時時鐘。外部通訊接口 3是RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一種，用于與外部的PC機或其他裝置進行數(shù)據(jù)通訊。RS232 接口 是型號為 SP232EEN-L 的 RS232 接口。RS485 接口 是型號為 5LBC184 的 RS485 接口。以太網(wǎng)接口是型號為DM9000E的以太網(wǎng)接口。GPRS接口與主控單元8的CPU的串行通信接口連接。WIFI 接口是型號為 AU9254A21 的 WIFI 接口。人機交互界面4是包括指示燈、智能語音提示器件，以及采用模塊化設計的鍵盤和液晶顯示器的人機 交互界面，在登記或識別的過程中根據(jù)具體問題，作出相應的語音提示被采集者如何配合，以提高采集的速度。實時時鐘電路7是采用型號為ZT-C08803A芯片的實時時鐘電路，用于提供實時時鐘。被采集者的手掌靜脈與手掌靜脈采集窗口的間距為60mnT70mm時，手掌靜脈采集窗口的尺寸大于80mmX80mm。手掌靜脈圖像采集單元包括設置在殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的CMOS傳感器
11、主板即電路控制模塊，以及光機成像系統(tǒng)18。CMOS傳感器11是分辨率為30萬像素的彩色CMOS傳感器，用于采集手掌靜脈圖像。電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括控制CMOS傳感器11完成采集圖像數(shù)據(jù)的主控芯片12、分別與主控芯片12連接的存儲單元芯片13、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路14、加密芯片15、降壓集成電路16以及照明單元17。主控芯片12用于手掌靜脈采集、手掌靜脈圖像校正、數(shù)據(jù)通訊和輸出控制，存儲單元芯片13用于存儲功能文件，以便完成采集后的登記與識別，晶體振蕩電路14用于向主控芯片12提供時鐘信號，力口密芯片15用于下載自有軟件算法和代碼，對被采集者重要數(shù)據(jù)提供全方位、高安全度的保護，維護自身權益，避免軟件盜版，降壓集成電路16用于將來自數(shù)據(jù)傳輸連接座10的電源降壓后向主控芯片12和CMOS傳感器11提供電源，照明單元17用于發(fā)射透射手掌的近紅外光。照明單元17是設有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源21，近紅外光照射源21是一組波長為850nm的LED，設置在殼體內(nèi)，正對被采集者的手掌靜脈采集窗口正上方，亮度調(diào)整單元用于調(diào)整近紅外光照射源21的亮度，亮度的調(diào)整基于存儲單元芯片13存儲的用于自動曝光的校正曲線。光機成像系統(tǒng)18是透鏡系統(tǒng)，設置在殼體中部，其包括順應光路安裝在手掌靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片19、設置在紅外濾光片19正下方的使體積更加小型化的成像透鏡組20，紅外濾光片19與成像透鏡組20的間距由要求的圖像質(zhì)量決定。照明單元17發(fā)射的透射手掌的近紅外光經(jīng)成像透鏡組20折射進手掌靜脈圖像采集單元的CMOS傳感器11的感光陣列上，由電路控制模塊將接收到的手掌靜脈圖像轉換成電信號輸出，采集手掌靜脈圖像。本具體實施方式
的手掌靜脈采集與識別過程如下:I)初始化；2)電路自檢是否正常，如果否，則顯示故障的內(nèi)容，如果是，則進入步驟3)；3)顯示程序主界面，掃描是否有按鍵按下，如果否，則進入步驟4)，如果是，則依據(jù)用戶輸入的信息執(zhí)行相應程序，例如進入菜單配置IP地址操作；4)判斷是否進行通訊，如果否，則進入步驟5)，如果是，則進入通訊程序；5)判斷采集器采集窗口內(nèi)是否有用戶手掌存在，如果否，則返回步驟3)，如果是，則驗證手掌靜脈比對是否通過，如果否，則顯示重新放置手掌位置，返回步驟3)循環(huán)執(zhí)行，如果是，實現(xiàn)用戶操作的 目標。以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。
權利要求1.一種手掌靜脈采集與識別裝置，包括采用模塊化設計的手掌靜脈采集器與殼體，所述手掌靜脈采集器設置在所述殼體內(nèi)，其包括手掌靜脈采集窗口、手掌靜脈圖像采集單元，以及數(shù)據(jù)傳輸連接座，其特征在于: 所述殼體內(nèi)還設有控制單元、分別與所述控制單元連接的外部通訊接口、人機交互界面、輸出控制電路，以及實時時鐘電路； 所述殼體內(nèi)還設有鎖控和報警裝置，所述鎖控和報警裝置與殼體內(nèi)的輸出控制電路連接； 所述控制單元是主從式雙CPU架構的控制單元，包括采用模塊化設計的主控單元，以及與其連接的采用模塊化設計的從控單元； 所述主控單元設有手掌靜脈采集單元、手掌靜脈比對單元、數(shù)據(jù)通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元，以及輸出控制單元，所述主控單元分別與所述手掌靜脈采集器的數(shù)據(jù)傳輸連接座、所述外部通訊接口連接； 所述從控單元設有鍵盤掃描單元、顯示驅(qū)動單元、數(shù)據(jù)備份單元、應急控制單元，以及實時時鐘單元，所述從控單元分別與所述人機交互界面、所述實時時鐘電路、所述輸出控制電路連接； 所述外部通訊接口是RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一種； 所述人機交互界面是包括指示燈、智能語音提示器件，以及采用模塊化設計的鍵盤和液晶顯示器的人機交互界面。
2.如權利要求1所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于:` 所述主控單元是ARM公司設計的32位嵌入式RISC芯片內(nèi)核的CPU，主頻率500MHz。
3.如權利要求1或2所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述從控單元是具有8KB Flash片內(nèi)程序存儲器的8位CMOS微控制器AT89S52，所述從控單元的微控制器插針座與主控單元的CPU通過對應的插針連接。
4.如權利要求3所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 被采集者的手掌靜脈與手掌靜脈采集窗口的間距為60mnT70mm時，所述手掌靜脈采集窗口的尺寸大于80mmX80mm。
5.如權利要求4所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述手掌靜脈圖像采集單元包括設置在殼體內(nèi)圖像接收面上采集圖像的互補金屬氧化物半導體CMOS傳感器、主板即電路控制模塊，以及光機成像系統(tǒng)。
6.如權利要求5所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述CMOS傳感器是分辨率為30萬像素的彩色CMOS傳感器。
7.如權利要求6所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述電路控制模塊是小封裝的電路控制模塊，包括控制CMOS傳感器完成采集圖像數(shù)據(jù)的主控芯片、分別與主控芯片連接的存儲單元芯片、提供時鐘信號給主控芯片的晶體振蕩電路、加密芯片、降壓集成電路，以及照明單元。
8.如權利要求7所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述照明單元是設有亮度調(diào)整單元的近紅外光照射源，所述近紅外光照射源是一組波長為850nm的近紅外發(fā)光二極管LED，設置在殼體內(nèi)，正對被采集者的手掌靜脈采集窗口正上方。
9.如權利要求8所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述光機成像系統(tǒng)是透鏡系統(tǒng)，設置在殼體中部，其包括順應光路安裝在手掌靜脈采集窗口正下方的紅外濾光片、設置在所述紅外濾光片正下方的成像透鏡組。
10.如權利要求9所述的手掌靜脈采集與識別裝置，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)傳輸連接 座是包括帶靜電保護的通用串行總線USB連接座。
專利摘要一種手掌靜脈采集與識別裝置，手掌靜脈采集器設置在殼體內(nèi)，其包括手掌靜脈采集窗口、手掌靜脈圖像采集單元，以及數(shù)據(jù)傳輸連接座，殼體內(nèi)還設有控制單元、分別與控制單元連接的外部通訊接口、人機交互界面、輸出控制電路，以及實時時鐘電路，控制單元是主從式雙CPU架構的控制單元，包括采用模塊化設計的主控單元以及與其連接的采用模塊化設計的從控單元。易于實現(xiàn)識別設備的擴展功能，以輔助提高管理力度及可靠性。克服了現(xiàn)有同類型的手掌靜脈采集裝置體積大的缺陷，大大降低了系統(tǒng)成本。本實用新型可以為用戶提供考勤、門禁等功能，獨立完成用戶手掌靜脈采集、手掌靜脈比對、異常報警和控制信號輸出，顯著提高了手掌靜脈采集速率和識別精度。
文檔編號G06K9/20GK203102317SQ20132004057
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者車全宏, 楊辰曉, 魏亞敏 申請人:東莞市中控電子技術有限公司