一种基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置的制作方法

本实用新型涉及一种手指静脉图像采集装置，特别是涉及一种基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，属于人体生物认证技术领域。

背景技术：

随着社会的发展与进步，信息技术已经逐渐融于了人们的工作和生活，在给人类社会带来便利的同时，对信息的安全和保密也提出了更高、更新的要求。然而，目前普遍使用的身份鉴别方法，如口令、密码、钥匙、ID卡等，存在容易损毁、遗忘、被盗用、被破译等问题，给人们的日常生活带来诸多麻烦，甚至造成重大的财产和人生安全隐患。据统计，在美国每年都有近亿美元的福利金被别人假冒领取，在我国仅深圳市每年就有200万人民币以上的社会保险被冒领，在法国、英国等其他国家同样存在假冒身份造成重大经济损失的情况。同时，传统的识别技术无法实现对恐怖分子的身份认证，特别是“911”事件以来各国政府都在大力支持生物识别技术，我国首届奥运会的安检系统就有采用生物识别技术。因此，人体生物识别技术迎合时代的需求成为本世纪的研究热点，同时也带来了巨大的经济市场。

在经历缓慢增长以后，生物识别技术现在进入快速发展的阶段，2007年至2013年六年期间，生物识别技术的全球市场规模年均增速为21.7％，这在全世界大多数行业增长率低于5％的对比下实属罕见，在2015年，生物识别技术全球市场经济规模达到130亿美元，2020年将增加到250亿美元，在这5年内的年均增速约是14％。总之，在物联网技术不断发展的大背景下，随着生物识别技术的不断成熟，其市场前景不可估量。

静脉识别技术是根据人类静脉中的血红蛋白可以吸收一定波长的光线原理，在使用该波长范围内的光线照射静脉时，获得静脉图像，然后把获得的图像进行分析处理，最后将得到的静脉特征值在数据库中进行匹配，实现对个体的身份鉴别，静脉识别技术分为手掌静脉识别技术、手背静脉识别技术和手指 静脉识别技术，由于手掌的血管比较细，同时脂肪比较厚，此外明显的掌纹信息也会影响掌静脉的图像采集，所以采集到的血管信息较少并且不稳定；手背静脉信息最为丰富，且皮肤比较薄，可以方便的进行图像采集，但是采集中必须握紧拳头才能获取静脉图像，进而使手背的固定成为问题，很容易出现采集位置的移动与偏转，影响识别率；手指静脉信息比较丰富，手指位置好固定，采集装置小巧简便，皮肤脂肪较少，容易透射近红外光，可以很方便的采集到清晰稳定的静脉图像，因此，手指静脉图像的采集和识别是目前国内外生物识别技术研究热点。

在这样的背景下，研究一套智能化指静脉识别装置，可以进行单机识别，也可与计算机或其它控制系统互联，如：门禁、考务系统等，具有更高的保密性、安全性，在防盗、考勤、安全、考务等方面具有重要的应用价值和重要的意义。目前，手指静脉图像的采集和识别多存在图像均匀性较差、光照强度不够、无法完全覆盖手指的问题，图像光照分布均匀性较差，影响手指区域与背景区域的分割界面，导致静脉纹络信息不明显，导致图像质量不能满足要求，而且在图像采集过程中，外界自然光对光照分布也会产生影响，而且人的手指上由于容易沾有油污和细菌等而影响图像采集装置的洁净，且目前该技术领域使用基于方向谷型检测的阈值分割算法而设计的方向谷型检测芯片，该方向谷型检测芯片提取的静脉信息相对完整的二值图像。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是为了解决目前手指静脉图像采集装置存在的图像均匀性较差、光照强度不够、无法完全覆盖手指、及由自然光照影响而导致图像光照分布均匀性较差，影响手指区域与背景区域的分割界面，导致静脉纹络信息不明显，影响图像质量，及手指上由于容易沾有油污和细菌等而影响图像采集装置的洁净的问题，而提供一种基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置。

本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，包括外壳和橡胶底座，所述外壳内设有微型变压器、发光单元、光源阵列、导光片、手指固定器、红 外滤波片、CMOS摄像头、方向谷型检测芯片、CMOS摄像头控制电路、节电单元、光源控制电路、DSP控制器、存储单元、通讯单元和线路板，所述方向谷型检测芯片是基于方向谷型检测阈值分割算法编程而成的检测芯片，所述方向谷型检测芯片用于提取静脉信息形成完整的静脉二值图像，所述方向谷型检测芯片与所述DSP控制器电连接，所述导光片为弧形导光片，所述弧形导光片的弧形开口朝向所述手指固定器，所述手指固定器内设有多条曲面槽，所述曲面槽的表面设有透明防滑橡胶；所述外壳内还设有吸附电机和吸附盘，所述吸附盘设置在所述透明防滑橡胶和所述手指固定器内；所述外壳内还设有密封消毒区，所述密封消毒区内设有半封闭橡胶套，所述密封消毒区内还设有消毒管道，所述消毒管道与消毒器连接。

优选的方案是，所述发光单元与所述微型变压器电连接，所述导光片设置在所述光源阵列与所述手指固定器之间，所述红外滤波片设置在所述手指固定器与所述CMOS摄像头之间。

在上述任一方案中优选的是，所述发光单元通过光源控制电路与所述DSP控制器电连接，所述CMOS摄像头通过CMOS摄像头控制电路与所述DSP控制器电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述节电单元分别与所述光源控制电路、所述CMOS摄像头控制电路电连接，所述节电单元分别控制所述光源控制电路和所述CMOS摄像头控制电路，并用于在所述发光单元、所述CMOS摄像头非工作状态下时实现节电功能。

在上述任一方案中优选的是，所述方向谷型检测芯片、所述CMOS摄像头控制电路、所述节电单元、所述光源控制电路、所述DSP控制器、所述存储单元、所述通讯单元均与所述线路板电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述导光片由高通透导光材料一体成型设置，所述导光片厚度均匀，所述导光片为弧形玻璃。

在上述任一方案中优选的是，所述外壳上设有液晶操作屏和声光报警器，所述液晶操作屏和所述声光报警器与操作屏线路板电连接，所述液晶操作屏与所述DSP控制器电连接，并控制所述DSP控制器的启动与关闭。

在上述任一方案中优选的是，所述曲面槽与所述透明防滑橡胶之间设有磨砂面。

在上述任一方案中优选的是，所述存储单元、所述通讯单元均与所述节电单元电连接，所述存储单元用于存储采集及处理后的手指静脉图像，所述通讯单元用于与用户移动终端连接。

在上述任一方案中优选的是，所述外壳上设有多个接口和散热窗，所述散热窗设置在所述DSP控制器的一侧，所述接口包括电源接口、数据传输接口、备用数据传输接口。

本实用新型的有益技术效果：按照本实用新型的基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，本实用新型提供的基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，解决了目前手指静脉图像采集装置存在的图像均匀性较差、光照强度不够、无法完全覆盖手指、及由自然光照影响而导致图像光照分布均匀性较差，影响手指区域与背景区域的分割界面，导致静脉纹络信息不明显，影响图像质量，及手指上由于容易沾有油污和细菌等而影响图像采集装置的洁净的问题，通过光源阵列和导光片不仅能够增加光照强度，而且能够消除手指阴影，使光照完全覆盖手指，增强图像均匀性，通过手指固定器及设置在手指固定器上的乳胶基层能够稳定的固定手指，防止手指静脉纹络采集过程中发生抖动，使静脉纹络信息明显，通过红外滤波片有利于去除背景，提高图像采集质量，通过设置橡胶底座及散热窗，不仅能够保证手指静脉图像采集装置的稳定，还能实现手指静脉图像采集装置的散热，保证其运行稳定，通过设置收缩式密封圈，形成密封区，能够有效避免自然光对光照分布的影响，增加光照强度，通过消毒器及消毒管道能够有效避免油污和细菌等对图像采集装置洁净度的影响，通过采用基于方向谷型检测阈值分割算法的方向谷型检测芯片能够使手指静脉的纹络能够完整的反映在图像中，并能区分手指静脉的特征信息和背景，滤除部分伪静脉，提高对比度，提高图像采集质量。

附图说明

图1为按照本实用新型的基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置结构的一优选实施例的结构示意图；

图2为按照本实用新型的基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置一优选实施例的内部连接示意图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例。

图中：1-外壳，2-橡胶底座，3-液晶操作屏，4-声光报警器，5-微型变压器，6-发光单元，7-操作屏线路板，8-光源阵列，9-导光片，10-密封消毒区，11-半封闭橡胶套，12-透明防滑橡胶，13-手指固定器，14-吸附电机，15-吸附盘，16-红外滤波片，17-CMOS摄像头，18-消毒管道，19-消毒器，20-方向谷型检测芯片，21-CMOS摄像头控制电路，22-节电单元，23-光源控制电路，24-DSP控制器，25-存储单元，26-通讯单元，27-线路板，28-散热窗，29-电源接口，30-数据传输接口，31-备用数据传输接口。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，包括外壳1和橡胶底座3，所述外壳1内设有微型变压器5、发光单元6、光源阵列8、导光片9、手指固定器13、红外滤波片16、CMOS摄像头17、方向谷型检测芯片20、CMOS摄像头控制电路21、节电单元22、光源控制电路23、DSP控制器24、存储单元25、通讯单元26和线路板27，所述方向谷型检测芯片20是基于方向谷型检测阈值分割算法编程而成的检测芯片，所述方向谷型检测芯片20用于提取静脉信息形成完整的静脉二值图像，所述方向谷型检测芯片20与所述DSP控制器24电连接，所述导光片9为弧形导光片，所述弧形导光片的弧形开口朝向所述手指固定器13，所述手指固定器13内设有多条曲面槽，所述曲面槽的表面设有透明防滑橡胶12；所述外壳1内还设有吸附电机14和吸附盘15，所述吸附盘15设置在所述透明防滑橡胶12和所述手指固定器13内；所述外壳1内还设有密封消毒区10，所述密封消毒区10内设有半封闭橡胶套11，所述密封消毒区10内还设有消毒管道18，所述消毒管道18与消毒器19连接。

在本实施例中，如图1所示，所述发光单元6与所述微型变压器5电连接，所述导光片9设置在所述光源阵列8与所述手指固定器13之间，所述红外滤波片16设置在所述手指固定器13与所述CMOS摄像头17之间；所述发光单元6通过光源控制电路23与所述DSP控制器24电连接，所述CMOS摄像头17通过CMOS摄像头控制电路21与所述DSP控制器24电连接。

在本实施例中，如图1和图2所示，所述节电单元22分别与所述光源控制电路23、所述CMOS摄像头控制电路21电连接，所述节电单元22分别控制所述光源控制电路23和所述CMOS摄像头控制电路21，并用于在所述发光单元6、所述CMOS摄像头17非工作状态下时实现节电功能；所述方向谷型检测芯片20、所述CMOS摄像头控制电路21、所述节电单元22、所述光源控制电路23、所述DSP控制器24、所述存储单元25、所述通讯单元26均与所述线路板27电连接。

在本实施例中，如图1所示，所述外壳1上设有液晶操作屏3和声光报警器4，所述液晶操作屏3和所述声光报警器4与操作屏线路板7电连接，所述液晶操作屏3与所述DSP控制器24电连接，并控制所述DSP控制器24的启动与关闭；所述导光片9由高通透导光材料一体成型设置，所述导光片9厚度均匀，所述导光片9为弧形玻璃，所述曲面槽与所述透明防滑橡胶12之间设有磨砂面。

在本实施例中，如图1所示，所述存储单元25、所述通讯单元26均与所述节电单元22电连接，所述存储单元25用于存储采集及处理后的手指静脉图像，所述通讯单元26用于与用户移动终端连接；所述外壳1上设有多个接口和散热窗28，所述散热窗28设置在所述DSP控制器24的一侧，所述接口包括电源接口29、数据传输接口30、备用数据传输接口31。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，本实施例提供的基于方向谷型检测的手指静脉图像采集装置，解决了目前手指静脉图像采集装置存在的图像均匀性较差、光照强度不够、无法完全覆盖手指、及由自然光照影响而导致图像光照分布均匀性较差，影响手指区域与背景区域的分割界面，导致静脉纹络信息不明显，影响图像质量，及手指上由于容易沾有油污和细菌等而影响图像采集装置的洁净的问题，通过光 源阵列和导光片不仅能够增加光照强度，而且能够消除手指阴影，使光照完全覆盖手指，增强图像均匀性，通过手指固定器及设置在手指固定器上的乳胶基层能够稳定的固定手指，防止手指静脉纹络采集过程中发生抖动，使静脉纹络信息明显，通过红外滤波片有利于去除背景，提高图像采集质量，通过设置橡胶底座及散热窗，不仅能够保证手指静脉图像采集装置的稳定，还能实现手指静脉图像采集装置的散热，保证其运行稳定，通过设置收缩式密封圈，形成密封区，能够有效避免自然光对光照分布的影响，增加光照强度，通过消毒器及消毒管道能够有效避免油污和细菌等对图像采集装置洁净度的影响，通过采用基于方向谷型检测阈值分割算法的方向谷型检测芯片能够使手指静脉的纹络能够完整的反映在图像中，并能区分手指静脉的特征信息和背景，滤除部分伪静脉，提高对比度，提高图像采集质量。

以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型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实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。