一种自适应手背静脉图像采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物特征识别技术领域，具体涉及一种手背静脉采集系统。
【背景技术】
[0002] 随着对个人物品、内部网络、建筑物通道、网络等的安全性的要求日趋严格，对于 身份认证技术的需求也变得越来越紧迫，生物识别技术即是安全和便捷的身份识别方法。 手背静脉作为重要的身份鉴别特征，具有唯一性、稳定性、可采集性、非侵犯性等特点，与脸 像、声音等生物识别的方法相比，人的静脉具有更高的准确性，安全性。近年来该技术已经 在识别领域中得到了越来越广泛的应用。无论是作为主要身份识别方法，或与其他识别方 法结合的辅助识别方法，都有着广阔的应用前景
[0003] 目前暂时没有统一的静脉手背图像数据库进行普及实验和对比。况且手背静脉 图像会由于外在环境和不同人的手背大小、厚薄以及采集角度等影响，出现低质量图像情 况，例如灰度分布不均匀，或是含有多种不同噪声的问题，以至于结果产生很大的差异，而 这些差异不利于后续的静脉图像特征提取和匹配的难度，从而影响识别结果。因此为了提 高采集的静脉图像质量并建立较多人数的数据库，且考虑减小后续处理难度，提高识别效 率，需搭建一种可以获取高质量的自适应手背静脉图像的采集系统。
【发明内容】
[0004] 本发明目的是解决静脉图像在采集的过程中产生质量不一、参数不稳定的情况， 减小个体手背厚度和血管粗细而产生的差异，提供一种自适应静脉手背采集系统。
[0005] 该装置利用红外光光源照射手背，红外摄像机拍摄其反射光线捕捉静脉结构图 像，并由图像质量评估模块对其进行参数判断，然后将结果反馈给信息反馈控制模块，最终 达到根据个体差异自适应调节系统的相关参数，来获取位置准确且亮度合适的高质量静脉 手背图像。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 本发明所述的自适应手背静脉图像采集系统主要包括图像采集模块、图像质量评 估模块和信息反馈控制模块。图像采集模块首先将获取的静脉图像传给图像质量评估模块 进行对比度、图像有效区域面积及信息熵的分析来判断图像质量信息，并将其分析结果反 馈给信息反馈控制模块，然后发出相关指令完成自适应调节操作，从而获得高质量静脉图 像。
[0008] 所述的图像采集模块包括一外壳，外壳内上部安装有红外摄像机，且配有红外滤 光片，以及进行静脉反射的环形红外光源和导光板，外壳下方设有用于伸入手背的窗口，当 手背伸入后放置在设有的手背位置时，则环形红外光源均匀照射手背区域，红外摄像机拍 摄其反射光线，即可捕获到手背静脉结构图像。
[0009] 所述的红外摄像机是对红外光波长段具有敏感特性的ELECTROOPTIC公司的CMOS 摄像头。
[0010] 所述的环形红外光源是波长为850nm的LED环状阵列。
[0011] 所述的图像质量评估模块包括图像处理算法以及相关电路，对采集的静脉手背图 像进行图像对比度、图像有效区域面积及信息熵的数据分析，设定参数最低要求和标准要 求以判断图像质量；
[0012] 其中的图像对比度用于判断静脉图像采集过程中受光不均的情况，其公式为
【主权项】
1. 一种自适应手背静脉图像采集系统，其特征在于：包括图像采集模块、图像质量评 估模块和信息反馈控制模块，图像采集模块首先将获取的静脉图像传给图像质量评估模块 进行对比度、图像有效区域面积及信息熵的分析来判断图像质量信息，并将其分析结果反 馈给信息反馈控制模块，然后发出相关指令完成自适应调节操作，从而获得高质量静脉图 像。
2. 根据权利要求1所述的自适应手背静脉图像采集系统，其特征在于：所述的图像采 集模块包括一外壳，外壳内上部安装有红外摄像机，且配有红外滤光片，以及进行静脉反射 的环形红外光源和导光板，外壳下方设有用于伸入手背的窗口，当手背伸入后放置在设有 的手背位置时，则环形红外光源均匀照射手背区域，红外摄像机拍摄其反射光线，即可捕获 到手背静脉结构图像。
3. 根据权利要求2所述的自适应手背静脉图像采集系统，其特征在于：所述的红外摄 像机是ELECTROOPTIC公司的CMOS摄像头。
4. 根据权利要求2所述的自适应手背静脉图像采集系统，其特征在于：所述的环形红 外光源是波长为850nm的LED环状阵列。
5. 根据权利要求1所述的自适应手背静脉图像采集系统，其特征在于：所述的图像质 量评估模块包括图像处理算法以及相关电路，对采集的静脉手背图像进行图像对比度、图 像有效区域面积及信息熵的数据分析，设定参数最低要求和标准要求以判断图像质量； 其中的图像对比度用于判断静脉图像采集过程中受光不均的情况，其公式为
且(；为图像均方差，XmS图像灰度的平均值，N为图像中的像素的总 个数，Xi代表一个像素点的灰度值，并设定C 3的标准要求值和最低要求值； 其中的图像有效区域面积用于判断手背和背景图像的面积比例，其求取手背的轮廓区 域面积然后除以图像总面积算出前景图像所占比例，设定四分之三等于为标准要求； 其中的信息熵表征了图像整体的统计特征以判断是否符合所需系统质量标准，其公式 为
且P (i)是灰度i在图像中出现的概率，并设定信息熵Q的标准要求值 和最低要求值。
6. 根据权利要求1所述的自适应手背静脉图像采集系统，其特征在于：所述的信息反 馈控制模块包括光源控制器、摄像机控制器和开关，通过图像质量评估模块的结果分析对 红外光源亮度调节、红外摄像机位置调节以及装置开关控制实现系统的自适应实时控制， 完成自适应调节操作。
【专利摘要】本发明公开了一种自适应手背静脉图像采集系统，涉及生物特征识别技术领域，该系统主要包括图像采集模块、图像质量评估模块和信息反馈控制模块，图像采集模块主要有红外光源、导光板和红外摄像机组成。首先红外光源均匀照射手背区域，再用红外摄像机拍摄其反射光线，即可捕获到手背静脉结构图像。将获取的静脉图像传给图像质量评估模块进行图像对比度、有效区域面积及信息熵的分析判断图像质量信息，并将其分析结果反馈给控制模块，然后发出相关指令完成摄像机位置以及红外光源亮度等自适应调节操作，从而获得高质量静脉图像以满足后续处理，并且质量评估算法简单有效，实用效果强。
【IPC分类】G06K9-00
【公开号】CN104766073
【申请号】CN201510212272
【发明人】杨晓苹, 屈冰广, 于典
【申请人】天津理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月28日