一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法

技术领域

本发明涉及指静脉技术领域，尤其涉及一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法。

背景技术

指静脉识别是静脉识别的一种，使用近红外光线照射手指，通过滤光片传导至CCD摄像头上，获取个人手指静脉分布图像。在手指静脉分布图上采用特殊算法提取指静脉特征值，将手指静脉的图像与获取的特征值信息存储在计算机里，最后依靠图片特征匹配相关算法来进行认证和识别。

现有的指静脉识别装置安全性较差，单个摄像头拍摄下来的是平面图像，若有别有用心之人使用透明薄膜或其他能够被红外灯穿透的较薄的膜材料，并在对应的膜材料表面印上静脉图像，制作成假的静脉图像的膜材料，然后将该膜材料贴到手指上以正常方式使用，指静脉识别装置进行指静脉信息采集时，摄像头会拍下膜材料上的假的静脉图像并录入成功，若发生这种情况，会造成难以预估的损失，特别是机密性要求高的场所。对于不同用户手指信息的采集获取需要采用不同的方式，根据临床研究，大部分男士手指粗大，指静脉信息采集比较困难采集图像会有较大的阴影，可以通过使用较强的光源或者通过摄像头多角度采集指静脉图像，比如侧面的指静脉图像要比正面的指静脉图像更加清晰，而大部分女士手指相对纤细，采集的图像会有较大的光曝，这时候就需要较弱的光源或者多角度摄像头通过采集多次图像来选择清晰的指静脉脉络图，普遍的指静脉装置在采集指静脉信息时极易受到光源影响，而现有的部分指静脉设备只能通过调节光源强度来解决不同人群、不同性别的手指信息采集方式需求不同的问题，但是这种解决方法有一个弊端，它易受到近红外LED光源物理条件的限制，使得成像质量不是很好，若无法获取到高质量的采集图片，则会对后期匹配及身份识别产生影响，本次发明针对这一现象，提出一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的指静脉识别装置无法识别真假手指静脉信息而造成的安全性低，以及现有的指静脉装置无法解决不同人群在采集指静脉信息时需求不同导致无法获取高质量图像的缺点而提出的一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法，该发明使指静脉识别装置的安全性、可靠性得到提高，并通过滑动式控制做到便捷控制、有效节约能源。本发明采用两个CCD摄像头作静脉采集，使采集到的指静脉纹络更具有准确性，同时结合光学心率传感器可以有效地检测出被测人的手指信息是否使用了具有假的静脉图像的膜材料，大大提升了该装置的安全性，使用环形电机控制板可以旋转摄像头，多维度采集指静脉信息，然后从中筛选得到高质量的指静脉特征图像，提高了装置采集与识别的安全性和准确性，使用滑片启动模块可控制相关检测模块的使能状态和休眠状态的两个状态的转换，这可以有效地节约资源。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种滑动式自适应指静脉识别装置，包括安装系统，所述安装系统包括安装墙，所述安装墙包括控制中心及与其电连接的红外检测模块、心率检测模块、滑片启动模块、语音播报模块、静脉采集模块和环形电机控制模块。

一种滑动式自适应指静脉识别装置，包括以下步骤：

步骤1：采集系统初始化，被检测用户的手指伸入检测腔中推动放置槽使触片接触使能模块，系统开始工作，各模块处于使能工作状态；步骤2：检测手指是否为薄膜材料制作的虚假手指信息，心率检测模块使能后启动，利用人体心率搏动时造成透光率不同来获取心率饱和度，将饱和度信息传送到控制中心，在控制中心做算法计算，来判断手指信息是否为真实；步骤3：对检测到的手指信息进行反馈，反馈结果若为真实，红外光照射器发出红外光线照射在手指上展现静脉脉络结构，静脉脉络结构图像通过滤光板进行滤波，滤波后光线照在两个CCD摄像头镜头上，同时驱动两个CCD摄像头作静脉采集，将采集到的信息传递给控制中心；步骤4：通过控制中心做算法比对和图像增强等预处理，控制中心与设立的图像阈值信息做对比，判断是否为高质量的图像，若不是高质量图像，则将结果反馈给控制中心，控制中心控制电机旋转带动放置槽即带动双摄像头旋转，电机每旋转固定的步进角度控制摄像头拍摄采集一次手指静脉图像，然后通过算法获取指静脉特征图像，特征图像信息再与阈值特征图像信息做对比，然后判断图像质量，若不是高质量指静脉特征图像则继续控制旋转，直到获取高质量手指静脉特征图像信息时则停止旋转；若通过心率检测模块检测到的信息反馈结果是虚假信息，装置则发出警报；步骤5：被测人手指离开设备，弹簧弹开，滑片断开接触，各模块断电休眠，系统停止工作。

优选地，所述静脉采集模块和控制中心电连接。

优选地，所述安装墙的侧面开设有检测腔，所述的滑片启动模块包括在安装墙内部，内部设有触片以及对应的安装触片，所述安装触片与控制中心电连接，所述红外检测模块包括固定连接在安装墙上的红外光照射器，所述静脉采集模块包括连接在安装墙上的两个CCD摄像头和滤光片，所述心率检测模块包括连接在安装墙上的光学心率传感器，所述语音播报模块包括语音播放喇叭，所述环形电机控制模块包括步进电机，所述步进电机的输出端固定连接固定杆，所述固定杆的端部固定连接有放置槽，所述放置槽的内部通过多个安装杆固定连接有检测槽，所述检测腔的内侧壁连接有滑动机构，所述检测腔的内侧壁连通设有工作腔。

优选地，所述滑动机构包括固定连接在检测腔内侧壁上呈水平设置的支撑框，所述支撑框的顶部滑动连接有放置台，所述的顶部与步进电机的底部固定连接，所述放置台的外侧面开设有滑动槽，所述支撑框的一端固定连接有滑动块，所述滑动块的外侧壁与滑动槽的内侧壁滑动连接，所述放置台的一端固定连接有连接块，所述连接块远离放置台的一侧固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆远离连接块的一端与检测腔内侧壁的底部固定连接，所述连接块的侧面固定连接有传动杆，所述传动杆远离连接块的一端与触片固定连接。

优选地，所述光学心率传感器位于检测槽的内侧壁，所述红外光照射器位于检测腔内侧壁的顶部，所述CCD摄像头和滤光片位于放置槽的内侧壁。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

1、当手指伸入检测腔中时，光学心率传感器开始采集手指信息，然后将采集到的信息传输给控制中心做计算，检测手指是否为薄膜材料制作的虚假手指信息，若是控制中心反馈结果为真实的手指信息，则控制中心发出驱动信号使两个CCD摄像头和红外光照射器工作，采集手指上下两个位置的指静脉纹络；若是控制中心反馈结果为虚假的手指信息，则控制中心控制语音播放喇叭发出警报声，本发明使用光学心率传感器可以有效地避免别有用心之人使用假的静脉图像膜材料破解装置的情况，大大提升了该装置的安全性。

2、通过滑动机构之间的配合工作，当要检测和采集手指静脉纹路时通过滑动触片开启或者关闭相应的模块，手指移动带动触片与安装触片接触，内部弹簧压缩，内部各模块得到使能，系统开始工作。手指拿出时，弹簧弹出，触片与安装触片断开接触，使相关模块断电休眠，系统停止工作，模块结束检测，这种设计可以有效地节约资源，降低功耗，提高设备使用寿命。

3、在控制中心做算法比对和图像增强等预处理，控制中心将获取的图像信息与设立的图像阈值信息做对比，判断是否为高质量的图像，若不是高质量静脉结构图像，则将结果反馈给控制中心，控制中心控制步进电机旋转带动放置槽即带动位于对立面的两个CCD摄像头旋转，电机每旋转固定的步进角度便让摄像头拍摄采集一次手指静脉图像，然后通过算法获取指静脉特征图像，将指静脉特征图像信息再与阈值特征信息做对比，然后判断图像质量，若不是高质量图片则继续控制旋转，直到获取高质量手指静脉特征图像信息时停止旋转。使用该方式可以通过采集多维度的图像，多维度获取手指信息然后通过算法，对特征做提取叠加，获取高质量的指静脉脉络特征图像，可以解决对于不同用户手指信息的采集获取需要采用不同的方式否则会无法获取高质量图像，同时通过电机控制旋转摄像头可以解决被测人手指放置不规范而产生图像识别的错误，极大地提高了装置的采集与识别的可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法的结构示意图；

图2为本发明提出的一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法触片移动的结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图2中B处的放大图；

图5为本发明提出的一种滑动式自适应指静脉识别装置及方法的模块示意图。

图中：1安装墙、2检测腔、3工作腔、4步进电机、5CCD摄像头、6放置槽、7手指、8放置台、9支撑框、10光学心率传感器、11滑动块、12滑动槽、13连接块、14传动杆、15触片、16弹簧、17伸缩杆、18红外光照射器、19检测槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种滑动式自适应指静脉识别装置，包括安装系统，安装系统包括安装墙1，安装墙1包括控制中心及与其电连接的红外检测模块、心率检测模块、滑片启动模块、语音播报模块、静脉采集模块和环形电机控制模块。静脉采集模块和控制中心电连接，同时驱动两个CCD摄像头5作静脉采集，将采集到的信息通过控制中心做算法比对和图像增强等预处理，获得清晰准确的手指静脉图像特征信息，使采集到的指静脉纹络更具有准确性。

通过两个CCD摄像头5，可以采集手指7面的手指静脉纹路，在检测与采集手指7的指静脉纹络时更具有准确性，同时手指7背面上的纹路一般不容易获取，使用这种设计与传统的单个摄像头拍摄下来的平面图像相比，装置的准确性大大提高，而对于指静脉识别装置安全性较差的情况，使用双CCD摄像头5的放置方式可以有效地避免了别有用心的人将假的静脉图像的膜材料贴在手指上来造假的情况，大大提升了该装置的安全性，且与光学心率传感器10配合，可以检测出真实的手指，避免手指静脉造假。

安装墙1的侧面开设有检测腔2，的滑片启动模块包括在安装墙1内部设有的触片15以及对应的安装触片，安装触片与控制中心电连接，红外检测模块包括固定连接在安装墙1上的红外光照射器18，红外光照射器18位于检测腔2内侧壁的顶部，静脉采集模块包括连接在安装墙1上的CCD摄像头5和滤光片，CCD摄像头5和滤光片位于放置槽6的内侧壁，心率检测模块包括连接在安装墙1上的光学心率传感器10，光学心率传感器10位于检测槽19的内侧壁，语音播报模块包括语音播放喇叭，环形电机控制模块包括步进电机4，步进电机4的输出端固定连接固定杆，固定杆的端部固定连接有放置槽6，放置槽的内部通过多个安装杆固定连接有检测槽19，检测腔2的内侧壁连接有滑动机构，检测腔2的内侧壁连通设有工作腔3，通过控制中心做算法比对和图像增强等预处理，控制中心将获取的图像信息与设立的图像阈值信息做对比，判断是否为高质量的图像，若不是高质量静脉结构图像，则将结果反馈给控制中心，控制中心控制步进电机4旋转带动放置槽6即带动CCD摄像头5选择，步进电机4每旋转固定的步进角度便采集一次手指静脉图像，图像信息再与阈值信息做对比，然后判断图像质量，直至获取到高质量信息停止旋转，最终可以获得清晰准确的手指静脉图像信息，使用该方式可以通过采集多维度的图像，解决不同人群手指粗大与纤细，以及被采集人员手指位置造成结果误差的问题，极大地提高了装置的可靠性。

滑动机构包括固定连接在检测腔2内侧壁上呈水平设置的支撑框9，支撑框9的顶部滑动连接有放置台8，8的顶部与步进电机4的底部固定连接，放置台8的外侧面开设有滑动槽12，支撑框9的一端固定连接有滑动块11，滑动块11的外侧壁与滑动槽12的内侧壁滑动连接，放置台8的一端固定连接有连接块13，连接块13远离放置台8的一侧固定连接有伸缩杆17，伸缩杆17远离连接块13的一端与检测腔2内侧壁的底部固定连接，连接块13的侧面固定连接有传动杆14，传动杆14远离连接块13的一端与触片15固定连接，通过滑动机构之间的配合工作，使触片15与安装触片接触，可控制相关检测的开启与关闭，这可以有效地节约资源。

一种滑动式自适应指静脉识别方法，包括以下步骤：

步骤1：采集系统初始化，被检测用户的手指伸入检测腔中推动放置槽使触片接触使能各模块，系统开始工作，各模块处于使能工作状态；步骤2：检测手指是否为薄膜材料制作的虚假手指信息，心率检测模块使能后启动，利用人体心率搏动时造成透光率不同来获取心率饱和度，将饱和度信息传送到控制中心，在控制中心做算法计算，来判断手指信息是否为真实；步骤3：对检测到的信息进行反馈，反馈结果若是真实，红外光照射器发出红外光线照射在手指上展现静脉脉络结构，静脉脉络结构图像通过滤光板进行滤波效果传导在两个CCD摄像头上，同时驱动的两个CCD摄像头作静脉采集，将采集到的信息传递给控制中心；步骤4：通过控制中心做算法比对和图像增强等预处理，控制中心与设立的图像阈值信息做对比，判断是否为高质量的图像，若不是高质量静脉结构图像，则将结果反馈给控制中心，控制中心控制电机旋转带动放置槽即带动双摄像头旋转，电机每旋转固定的步进角度便让摄像头拍摄采集一次手指静脉图像，然后通过算法获取指静脉特征图像，特征图像信息再与阈值特征图像信息做对比，然后判断图像质量，若不是高质量指静脉特征图像则继续控制旋转，直至获取高质量手指静脉特征图像信息时则停止旋转；若通过心率检测模块检测到的信息反馈结果是虚假，装置则发出警报；步骤5：被测人手指离开设备，弹簧弹开，滑片断开接触，各模块断电休眠，系统停止工作。

本发明中，将手指放置到放置台8上，手指轻微用力推动放置台8在支撑框9上滑动，相应的放置台8带动连接块13移动，此时弹簧16和伸缩杆17处于压缩状态，传动杆14上的触片15移动到安装墙1内侧壁与安装触片接触，使能控制模块，控制模块开始工作，控制中心发出驱动信号使CCD摄像头5和红外光照射器18以及光学心率传感器10工作，光学心率传感器10开始采集手指7信息，然后将采集到的信息传递给控制中心做计算，检测手指真实性，若检测是虚假手指，则控制中心控制语音播放喇叭发出警告；若检测是真实手指，红外光照射器18发出红外光线照射在手指7上，红外光透过滤光板进行滤波后透射到CCD摄像头5上，拍摄出手指7的手指静脉图像，若是图像质量与预先设置的阈值图像相比相差较大，控制中心将会驱动步进电机4带动放置槽6转动，即是带动放置槽6上的两个CCD摄像头5转动，对手指7进行多维度的的图像采集，直至获取到高质量的图像，控制中心通过相关算法对获取到的图像信息进行信息识别后将信息识别结果通过语音播报模块的喇叭将手指7的身份验证结果播放出来。

身份验证结束后，手指7抽出，此时压缩的弹簧16和伸缩杆17带动传动杆14和触片15复位，使触片15和安装触片分离，此时各模块从使能工作状态转变到休眠状态，放置台8在支撑框9上滑动到初始位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。