基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置的制作方法

本实用新型涉及一种血管成像系统，尤其涉及一种光声成像、皮下动、静脉成像以及生物识别装置。

背景技术：

光声成像技术是利用物质吸收光能后产生超声波的光声效应形成图像，具有光的高精度和声的低噪声特点，能利用血液中血氧含量的不同形成血管并区分动脉和静脉图像；也能依据声学计算，形成血管3D图像；也有血液多普勒的实验报道，成像同时可测量血液流速，它将成为防伪性最强的技术。

生物识别技术通过人体固有的生理和行为特征进行个人身份的鉴别，较传统身份认证技术，密钥随时携带，不易丢失、遗忘或被盗取，防伪性更强。因此，该技术广泛应用于国家安全、信息安全、网络安全、安全认证、电子认证等领域，并在全球信息化浪潮下迅猛发展。

更快速、准确、安全的个人身份识别和验证，是近年来的热点。指纹识别、虹膜识别、人脸识别、3D人脸识别、视网膜识别、静脉识别等生物识别技术都是以CCD光学成像后进行图像识别，伴随指模、美瞳、面具等产品制作水平越来越高，这些技术的安全性越来越低。

光声成像技术同时具有光的高精度和声的低噪声特点，越来越广泛应用于活体血管成像。利用血液所激发的不同超声强度可形成血管脉络图并区分动脉图和静脉图；依据超声的时间分辨，可形成血管3D图像；利用多普勒效应，扫描成像同时可测量血液流速，该技术可实现一套硬件多模态识别，将是防伪性最好的技术之一。

技术实现要素：

为克服现有掌纹识别技术的不足，本实用新型提供了一种基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置，该系统避免了传统掌纹识别的掌纹不清晰或手掌不干净等方面的影响，而是采用手掌中的血管的成像技术，不仅可以实现静脉血管成像，还可以使用动、静脉血管图像融合的方式，实现生物识别技术的准确度；该系统所采用的DOE器件，将光线转变成聚焦点阵结构，在保证扫面面积的基础上，提高了扫面的精确度，提高了扫描面上的光强，使得检测超声波能够到达的深度更大，获取的信息更多；该系统可实现全方位的超声信号的接收，实现图像的全方位处理，大幅提高识别的精确度。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种阵列式超声传感器的手掌血管成像及识别装置，其特征在于，包括光源传感单元、凸透镜、多个阵列式传感器、成像设备、信号处理单元和外壳；所述多个阵列式传感器分布于整个外壳上，外壳上部连接光源传感单元，外壳下部设有透明玻片；多个阵列式传感器通过信号处理单元与成像设备连接。

所述光源传感单元从上到下依次设有LD光源、凸透镜和DOE器件；所述凸透镜用作准直透镜，将LD光源发出的光线转换成平行光；所述DOE器件处于光源传感单元的底部，用于光路调整。

进一步地，所述超声换能器之间的间距为8-10mm，数量为120-130个。

进一步地，所述外壳采用半球形结构，内部采用透明介质。

进一步地，所述信号处理单元通过通信传输线与阵列式超声传感器相连，并通过通信传输线与成像设备。

进一步地，所述DOE器件用于调整平行光，使之在底部透明玻片后2-3mm转变成聚焦点阵，经调整的光线均匀度达到90％-95％，焦点直径约为0.005-0.01mm，焦点间距约为0.05-0.1mm。

进一步地，所述信号处理单元包括信号采样模块与预处理模块。

进一步地，所述LD光源可分别接入波长405±5nm和波长623±5nm的光束，分别用于手掌的静脉与动脉血管成像。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用多种波段的光线设计，可以进行手掌动、静脉的血管成像，以及两种成像的融合，有效的提高了成像的精确度；与传统技术相比，所采用的DOE器件，将光线转变成聚焦点阵结构，在保证扫面面积的基础上，提高了扫面的精确度，提高了扫描面上的光强，使得检测超声波能够到达的深度更大，获取的信息更多利用阵列超声传感器PET成像，使得血管的成像的效果更加明显，有助于提高后续生物识别的准确性，使其能够广泛应用于生物医学诊疗、生物识别等领域。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为本实用新型的基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置的结构示意图；

图2为本实用新型的基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置的使用示意图。

其中的附图标记包括：1、LD光源，2、光源传感单元，3、凸透镜，4、DOE器件5、阵列式超声传感器，6、外壳，7、透明玻片，8、通信传输线，9、信号处理单元，10、成像设备，11、测试手掌。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

为详细描述本实用新型的结构，以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

如图1所示，一种基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置包括光源传感单元2、凸透镜3、多个阵列式传感器5、成像设备10、信号处理单元9和外壳6；所述多个阵列式传感器5分布于整个外壳6上，外壳6上部连接光源传感单元2，外壳下部设有透明玻片7；多个阵列式传感器5通过信号处理单元9与成像设备10连接；所述光源传感单元2从上到下依次设有LD光源1、凸透镜3和DOE器件4；所述DOE器件4处于光源传感模块2的底部。

所述的外壳6采用半球形外壳结构，内部采用透明介质。所述阵列式传感器5分布于整个外壳6上，阵列式传感器宜用尺寸较小(约5mm)的复合材料超声换能器。超声沿皮肤垂直方向能量最强，优化超声换能器的数量与空间分布进行，能够获得较强超声强度与时间信号，阵列式传感器5数量优选128个，阵列式传感器5之间的间距优选10mm，用于全方位的接收来自被测体的超声信号。所述DOE器件4用于调整平行光，使之在底部透明玻片后2-3mm转变成聚焦点阵，焦点直径优选0.005mm，焦点之间的间距优选0.05mm。

所述LD光源1可分别接入波长405±5nm和波长623±5nm的光束，分别用于手掌的静脉与动脉血管成像。LD光源1发出的光束存在发散角，因此采用凸透镜3，用于校准光束，使得光线转变成平行光。DOE器件4用于将来自校准光束的光线进行光路整形，经调整的光线均匀度达到90％-95％。

所述信号处理单元9通过通信传输线8与上述的阵列式超声传感器5相连，并采用并行采样的方式录入信号，成像设备10根据采集的数据重建图像模块。成像设备10优选为计算机。

如图2所示，采用该系统进行测试时，包括如下步骤：

第一步：将被测体的手掌放置于被测面上，启动电源模块，激发LD光源1工作。

第二步；LD光源1产生的一个或两个不同波长的激光，通过凸透镜3校准后，经过DOE器件4进行调整，平行光经过DOE器件4在测试手掌11表面转变成聚焦点阵式结构。

第三步：阵列式超声传感器5将接收到的超声信号通过通信传输线8传输到信号处理单元9，经信号处理单元9进行信息采样和预处理后，送入成像设备10完成图像重建，最终得到血管脉络图。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的基于阵列式超声传感器的手掌血管成像与识别装置，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。