一种手部识别非接触式身份识别系统的制作方法

本发明属于安全识别技术领域，特别涉及一种手部识别非接触式身份识别系统。

背景技术：

现有的身份识别技术基本上以生物特征识和行为特征别作为识别方式。已被用于生物识别的生物特征有手形、指纹、脸形、虹膜、视网膜、脉搏、耳廓等，行为特征有签字、声音、按键力度等。

非接触式身份识别方法主要有四种，分别是使用摄像头进行图像识别、使用麦克风进行声音识别、通过超声波进行识别以及佩戴标志物进行识别。

其中超声波因为其方向性好，携带能量大，具有透射、反射和折射效果，与光波类似，因此使用超声波进行识别的方式已经被应用在了脸部识别技术上。

现有的手部识别的技术都是针对图像进行识别的，识别内容包括掌纹识别、手掌毛细血管识别、手型识别等。具体的方式包括，使用红外摄像头、摄像头、扫描仪等设备将用户手部信息提取成一张二维图片，然后对图片中的生物特征进行识别。掌纹识别识别的是手掌的主要裂纹，毛细血管识别识别的是手掌的毛细血管分布情况，手型识别识别的是手指和手掌的距离、手指宽度等。

但是现有的手部识别方式存在两个问题，一个是手部必须要全部接触在识别仪器上，至少要被识别的主要特征区域接触在设备上才能对手部进行识别；二是识别设备要求用户做出预定的动作，无法自然地结合在日常生活中。因此现有的手部识别难以用在生活场景中，更多用在门禁等特殊场景中。

技术实现要素：

接触式手部识别的用户身份识别方法要求条件苛刻，需要特定的动作进行触发，难以使用在用户的日常生活场景中，本发明提出了一种非接触式手部识别的身份验证系统。

一种手部识别非接触式身份识别系统，该系统包括声音采集模块、声音输出模块、中央处理模块和通讯模块，

中央处理模块向声音播放模块发出指令，声音播放模块向用户的手部发送短促超声波，

声音收集模块接收手部的超声波回音，并发送给中央处理模块；

中央处理模块解析收到的超声波信息，获取生物特征，与已注册的生物特征库进行比对；

通讯模块将生物特征比对结果传输给第三方设备。

所述的声音采集模块包括三个呈正三角形分布的微型定向麦克风，用于接收180°半球形方向来的声音信息，每个麦克风都能接收约120°角方向来的声音，并将声音信息传输给中央处理模块，

所述声音输出模块包括三个呈正三角形分布的微型扬声器，用于向180°半球形方向发送声音。

通讯模块可使用的通讯方式包括线路直连、wifi、4G、红外、蓝牙、zigbee、电力载波方式。

所述系统在接入第三方设备之后，需要用户使用三次该第三方设备作为身份注册，之后用户再使用该第三方设备便可以进行身份识别。

三个扬声器会每隔0.5秒发送一次超声波，持续0.002秒，同时麦克风会开启一次，持续0.001秒，

假如麦克风收到了扬声器发出的超声波，中央处理模块会每0.5秒进行一次判定，假如有生物特征与已注册特征值相等，则中央处理模块会将用户身份发送给通讯模块，由通讯模块传输给第三方设备。

三个扬声器发送的超声波频率互不相同，分别为H1,H2,H3，三个麦克风在接收到声音信号后，会将声音信号传输给中央处理系统进行处理，分别为M1,M2,M3，

中央处理模块在收到麦克风传来的声音信息后，会将除了H1,H2,H3频率以外的声音进行清除，只保留扬声器发送出的声音，

然后将扬声器的声音进行处理，分别提取出M1,M2,M3收到的三个扬声器所发出的声音，

其中M1收到的声音根据来源H1,H2,H3不同分解为M11,M12,M13，

M2收到的声音为M21,M22,M23，

M3收到的声音为M31,M32,M33，

分别统计出M11,M12,M13,M21,M22,M23,M31,M32,M33的响度大小，取值范围为1～100的自然数，

将所有数据进行统计，形成一个矩阵M，经过正交化和除干扰后，获得矩阵P，以及矩阵P的秩r(P)，则r(P)就是此次手部识别的生物特征。

本发明的有益效果是：本发明使用超声波作为身份验证的介质，使用一套微型的声波收发装置作为身份验证装置，安装在用户经常用手进行操作的设备上。当用户用手去操作这些设备时，每个人都有一个基本固定的操作习惯，并且每个用户的手掌大小、厚度、光滑程度都不同，因此本发明身份验证设备可以通过验证用户进行日常操作的手部信息进行用户身份验证。

本发明的硬件设备体积小，可以移植在各种日常用品上，用户在使用这些日常用品时无需改变自己的使用习惯，在使用过程中无知无觉地即可被检测到身份，从而使设备能够根据不同用户的身份达到不同的效果。

附图说明

图1本发明系统的身份识别装置俯视图。

图2本发明系统的身份识别装置主视图。

图3本发明系统的工作示过程意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于手部识别的非接触式身份识别系统，本系统包括声音采集模块、声音输出模块、中央处理模块、通讯模块。

如图1,2所示，所述声音采集模块包括三个微型定向麦克风，用于接收180°半球形方向来的声音信息，每个麦克风都能接收约120°角方向来的声音，并将声音信息传输给中央处理模块；

如图,1，2所示，所述声音输出模块包括三个微型扬声器，用于向180°半球形方向发送声音。

所属中央处理模块用于处理从麦克风上接收来的声音，并负责向扬声器发送发声命令，处理身份识别计算，并将识别结果发送给通讯模块；

所述通讯模块用于将本系统所计算出的结果传给第三方设备。

可选的，通讯模块可使用的通讯方式包括线路直连、wifi、4G、红外、蓝牙、zigbee、电力载波等方式。

本发明的身份识别装置在接入设备之后，需要用户使用三次该设备作为身份注册。之后用户再使用该设备便可以进行身份识别。身份注册和身份识别的实现过程是一样的。

设备在日常运行时，我们的设备可以检测0.15米范围内的周围环境情况。三个扬声器会每隔0.5秒发送一次超声波，持续0.002秒，同时扬声器会开启一次，持续0.001秒。三个扬声器发送的超声波频率互不相同，分别为H1,H2,H3。三个麦克风在接收到声音信号后，会将声音信号传输给中央处理系统进行处理，分别为M1,M2,M3。

中央处理系统在收到麦克风传来的声音信息后，会将除了H1,H2,H3频率以外的声音进行清除，只保留扬声器发送出的声音。然后将扬声器的声音进行处理，分别提取出M1,M2,M3收到的三个扬声器所发出的声音。其中M1收到的声音根据来源H1,H2,H3不同分解为M11,M12,M13；M2收到的声音为M21,M22,M23；M3收到的声音为M31,M32,M33。分别统计出M11,M12,M13,M21,M22,M23,M31,M32,M33的响度大小，取值范围为1～100的自然数。将所有数据进行统计，形成一个矩阵M。

在平时没有人对设备进行操作时，设备上面是没有东西覆盖，或者有未注册的东西进行遮挡的，这样会使麦克风收收不到扬声器出来的声音或者收到的声音是不包含用户信息的。当用户对设备进行操作时，用户的手会贴近甚至触碰设备，因此我们设备可以收到从用户手上反射出来的超声波。我们根据这些超声波信息对用户身份进行识别。由于用户每次操作过程会有些许不同，比如手的干湿、动作差异等都会引起一些不同，因此我们先对矩阵M进行正交化，去除部分干扰因素。获得矩阵P，矩阵P的秩r(P)，r(P)就是此次手部识别的特征。

用户在注册时会进行3次注册，每次注册持续5秒，会记录10个特征数值，总计30个特征值，作为该用户的特征值。

在用户的使用过程中，假如麦克风收到了扬声器发出的超声波，中央处理模块会每0.5秒进行一次判定。假如有特征值与已注册特征值相等，则中央处理模块会将用户身份发送给通讯模块，由通讯模块传输给第三方设备。