一種自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物特征識別技術領域，具體涉及一種手背靜脈采集系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著對個人物品、內(nèi)部網(wǎng)絡、建筑物通道、網(wǎng)絡等的安全性的要求日趨嚴格，對于 身份認證技術的需求也變得越來越緊迫，生物識別技術即是安全和便捷的身份識別方法。 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，與臉 像、聲音等生物識別的方法相比，人的靜脈具有更高的準確性，安全性。近年來該技術已經(jīng) 在識別領域中得到了越來越廣泛的應用。無論是作為主要身份識別方法，或與其他識別方 法結合的輔助識別方法，都有著廣闊的應用前景
[0003] 目前暫時沒有統(tǒng)一的靜脈手背圖像數(shù)據(jù)庫進行普及實驗和對比。況且手背靜脈 圖像會由于外在環(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題，以至于結果產(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，從而影響識別結果。因此為了提 高采集的靜脈圖像質量并建立較多人數(shù)的數(shù)據(jù)庫，且考慮減小后續(xù)處理難度，提高識別效 率，需搭建一種可以獲取高質量的自適應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程中產(chǎn)生質量不一、參數(shù)不穩(wěn)定的情況， 減小個體手背厚度和血管粗細而產(chǎn)生的差異，提供一種自適應靜脈手背采集系統(tǒng)。
[0005] 該裝置利用紅外光光源照射手背，紅外攝像機拍攝其反射光線捕捉靜脈結構圖 像，并由圖像質量評估模塊對其進行參數(shù)判斷，然后將結果反饋給信息反饋控制模塊，最終 達到根據(jù)個體差異自適應調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相關參數(shù)，來獲取位置準確且亮度合適的高質量靜脈 手背圖像。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 本發(fā)明所述的自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊、圖像質量評 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量評估模塊 進行對比度、圖像有效區(qū)域面積及信息熵的分析來判斷圖像質量信息，并將其分析結果反 饋給信息反饋控制模塊，然后發(fā)出相關指令完成自適應調(diào)節(jié)操作，從而獲得高質量靜脈圖 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，且配有紅外濾 光片，以及進行靜脈反射的環(huán)形紅外光源和導光板，外殼下方設有用于伸入手背的窗口，當 手背伸入后放置在設有的手背位置時，則環(huán)形紅外光源均勻照射手背區(qū)域，紅外攝像機拍 攝其反射光線，即可捕獲到手背靜脈結構圖像。
[0009] 所述的紅外攝像機是對紅外光波長段具有敏感特性的ELECTROOPTIC公司的CMOS 攝像頭。
[0010] 所述的環(huán)形紅外光源是波長為850nm的LED環(huán)狀陣列。
[0011] 所述的圖像質量評估模塊包括圖像處理算法以及相關電路，對采集的靜脈手背圖 像進行圖像對比度、圖像有效區(qū)域面積及信息熵的數(shù)據(jù)分析，設定參數(shù)最低要求和標準要 求以判斷圖像質量；
[0012] 其中的圖像對比度用于判斷靜脈圖像采集過程中受光不均的情況，其公式為
【主權項】
1. 一種自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：包括圖像采集模塊、圖像質量評 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量評估模塊 進行對比度、圖像有效區(qū)域面積及信息熵的分析來判斷圖像質量信息，并將其分析結果反 饋給信息反饋控制模塊，然后發(fā)出相關指令完成自適應調(diào)節(jié)操作，從而獲得高質量靜脈圖 像。
2. 根據(jù)權利要求1所述的自適應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，且配有紅外濾光片，以及進行靜脈反射 的環(huán)形紅外光源和導光板，外殼下方設有用于伸入手背的窗口，當手背伸入后放置在設有 的手背位置時，則環(huán)形紅外光源均勻照射手背區(qū)域，紅外攝像機拍攝其反射光線，即可捕獲 到手背靜脈結構圖像。
3. 根據(jù)權利要求2所述的自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的紅外攝 像機是ELECTROOPTIC公司的CMOS攝像頭。
4. 根據(jù)權利要求2所述的自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的環(huán)形紅 外光源是波長為850nm的LED環(huán)狀陣列。
5. 根據(jù)權利要求1所述的自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，其特征在于：所述的圖像質 量評估模塊包括圖像處理算法以及相關電路，對采集的靜脈手背圖像進行圖像對比度、圖 像有效區(qū)域面積及信息熵的數(shù)據(jù)分析，設定參數(shù)最低要求和標準要求以判斷圖像質量； 其中的圖像對比度用于判斷靜脈圖像采集過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 個數(shù)，Xi代表一個像素點的灰度值，并設定C 3的標準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，設定四分之三等于為標準要求； 其中的信息熵表征了圖像整體的統(tǒng)計特征以判斷是否符合所需系統(tǒng)質量標準，其公式 為
且P (i)是灰度i在圖像中出現(xiàn)的概率，并設定信息熵Q的標準要求值 和最低要求值。
6. 根據(jù)權利要求1所述的自適應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、攝像機控制器和開關，通過圖像質量評估模塊的結果分析對 紅外光源亮度調(diào)節(jié)、紅外攝像機位置調(diào)節(jié)以及裝置開關控制實現(xiàn)系統(tǒng)的自適應實時控制， 完成自適應調(diào)節(jié)操作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應手背靜脈圖像采集系統(tǒng)，涉及生物特征識別技術領域，該系統(tǒng)主要包括圖像采集模塊、圖像質量評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、導光板和紅外攝像機組成。首先紅外光源均勻照射手背區(qū)域，再用紅外攝像機拍攝其反射光線，即可捕獲到手背靜脈結構圖像。將獲取的靜脈圖像傳給圖像質量評估模塊進行圖像對比度、有效區(qū)域面積及信息熵的分析判斷圖像質量信息，并將其分析結果反饋給控制模塊，然后發(fā)出相關指令完成攝像機位置以及紅外光源亮度等自適應調(diào)節(jié)操作，從而獲得高質量靜脈圖像以滿足后續(xù)處理，并且質量評估算法簡單有效，實用效果強。
【IPC分類】G06K9-00
【公開號】CN104766073
【申請?zhí)枴緾N201510212272
【發(fā)明人】楊曉蘋, 屈冰廣, 于典
【申請人】天津理工大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月28日