一种具有手指静脉识别功能的电脑鼠标的制作方法

本发明涉及手指静脉识别技术领域，尤其涉及一种手指静脉识别功能的电脑鼠标。

背景技术：

静脉识别是生物识别的一种，静脉识别系统首先通过静脉识别仪取得个人静脉分布图，从静脉分布图依据专用比对算法提取特征值，通过红外摄像头获取手指、手掌、手背静脉的图像，将静脉的数字图像存贮在计算机系统中，将特征值存储。静脉比对时，实时采取静脉图，提取特征值，运用先进的滤波、图像二值化、细化手段对数字图像提取特征，同存储在主机中静脉特征值比对，采用复杂的匹配算法对静脉特征进行匹配，从而对个人进行身份鉴定，确认身份。人体手指静脉识别属于新兴的生物特征识别技术，它作为重要的身份鉴别特征，具有唯一性、稳定性、可采集性以及非侵犯性等特点。

随着互联网在线支付功能的发展，支付的安全性有较高的要求。将人体手指静脉识别技术应用于互联网在线支付，可大大增强支付的安全性。而现有技术中，仍然通常使用密码输入来进行身份确认，由于密码输入并不能保证输入密码的人就是具有权限的人，因此存在一定的安全隐患。并且，目前在静脉识别技术中，手指静脉识别装置的体积比较大，无法在电脑鼠标上直接实现。

技术实现要素：

本发明通过合理设计、优化光路、提高抗干扰，提出了一种手指静脉识别功能的电脑鼠标，解决了现有技术中身份认定存在的安全隐患以及静脉识别装置太大无法在鼠标上实现静脉识别的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有手指静脉识别功能的电脑鼠标，包括不透可见光和红外光的鼠标本体，所述鼠标本体上设置有手指静脉图像采集装置，所述鼠标本体内部设有手指静脉图像识别装置；所述手指静脉图像采集装置传递被测手指散射的红外光线给所述手指静脉图像识别装置，所述手指静脉图像识别装置依据接收到的被测手指散射的红外光线生成静脉图像。

进一步，所述静脉图像采集装置包括鼠标本体上依次排列设置的左槽、中间槽及右槽，所述左槽内依次安装有红外线通过的第一狭缝及第一红外LED阵列；所述右槽槽内依次安装有红外线通过的第二狭缝及第二红外LED阵列；所述中间槽内安装有透红外滤光片，所述透红外滤光片过滤被测手指散射的红外光线；所述中间槽设置于左槽和右槽之间并定位被测手指安放的位置。

进一步，所述静脉图像识别装置内设置有平面全发射镜、凹透镜、凸透镜及红外摄像头；所述平面全反射镜设置在所述透红外滤光片下方以反射经透红外滤光片过滤后的红外光线，所述平面全反射镜可使得被测手指所散射的红外光的传输方向改变90度；所述凹透镜、凸透镜及红外摄像头依次设置在被所述平面全反射镜反射后的红外光的传输方向上，所述红外摄像头接收依次穿过凹透镜及凸透镜的红外光并生成手指静脉图像。

进一步，第一狭缝及第二狭缝在靠近所述中间槽的一侧均设有突起，以阻挡部分来自狭缝的红外光经过手指表面反射后穿过狭缝直接进入红外摄像头，以减少这些光对手指静脉图的干扰，同时这两个突起也可以用于被测手指的横向定位，降低手指的横向移动或转动而影响静脉识别的效率。

进一步，所述第一及第二红外LED阵列中的每个LED灯均依据被测手指的关节位置进行调节。

进一步，所述鼠标包括USB集线器及信号传输装置，所述静脉图像识别装置得到的手指静脉图像传输给USB集线器，所述USB集线器再将手指静脉图像通过信号传输装置传输给电脑。由此，即可实现传统鼠标的命令功能，也可以实现人体手指静脉识别的功能。

进一步，所述信号传输装置为鼠标USB线或鼠标无线发射器。

进一步，所述手指静脉采集装置设置于所述鼠标本体的左按键位置处或右按键位置。

进一步，所述鼠标设置有多组图像采集装置。

更进一步，所述第一红外LED阵列以及第二红外LED阵列均由LED灯或者是LED芯片贴片组成。

使用本发明技术方案，可直接通过电脑鼠标进行手指静脉识别，操作简单，并且极大提高了互联网支付中的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的鼠标结构爆炸图；

图2为本发明具体实施例中的鼠标结构示意图；

图3为本发明具体实施例中手指静脉识别光路图；

图4为本发明具体实施例中的静脉图像传输路径图；

图5为本发明仅右键具有手指静脉识别功能的鼠标示意图；

图6为本发明无线鼠标示意图；

图7为本发明根据手指关节的位置调节LED强度的示意图；

图8为不可调LED强度与可调LED强度的得到的手指静脉图像对照图；

图9为本发明具体实施例中的狭槽结构示意图。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1及图2所示的本发明具体实施例中，一种具有人体手指静脉识别功能的电脑鼠标，包括不透可见光和红外光的鼠标本体100，鼠标本体100上设置有手指静脉图像采集装置33、34，在鼠标本体100内部设有手指静脉图像识别装置28、29；手指静脉图像采集装置33、34用于传递被测手指19、27所散射的红外光线给手指静脉图像识别装置28、29，手指静脉图像识别装置28、29接收到的被测手指19、27散射的红外光线后生成静脉图像。

其中，在本发明具体实施例中，手指静脉图像采集装置33、34设置了两组，并可以分别设置在鼠标本体100的左按键101及右按键102处，显然也可以设置成如图5或图6所示的一组手指静脉图像采集装置34，当然手指静脉图像采集装置33、34也可以对应地设置在鼠标本体的其他部位，在此不赘述。

本发明具体实施例中，其中设置在右按键102上的手指静脉图像采集装置33包括左槽Ⅰ11、中间槽Ⅰ15及右槽Ⅰ10，其中在右槽Ⅰ10内自上而下依次安装有红外光通过的狭缝Ⅰ5及红外LED阵列Ⅰ1；中间槽Ⅰ15内安装有透红外滤光片Ⅰ16；左槽Ⅰ11内自上而下依次安装有红外光通过的狭缝Ⅱ6及红外LED阵列Ⅱ2。

对应右按键102，设置在左按键101上的手指静脉图像采集装置34包括左槽Ⅱ14、中间槽Ⅱ17及右槽Ⅱ13。其中，右槽Ⅱ13内自上而下依次安装有红外光通过的狭缝Ⅲ7及红外LED阵列Ⅲ3；中间槽Ⅱ17内安装有透红外滤光片Ⅱ18；左槽Ⅱ14内自上而下依次安装有红外光通过的狭缝Ⅳ8及红外LED阵列Ⅳ4。在发明具体实施例中，透红外滤光片Ⅰ16和Ⅱ18可以滤除或减少环境可见光对静脉识别的影响。

本发明具体实施例中，对应手指静脉图像采集装置33、34而设置的手指静脉图像识别装置28、29也有两组，其中见图1所示，对应鼠标左按键101上的手指静脉图像采集装置33的左手指静脉图像识别装置28依次安装有装有平面全反射镜20的安装支架21、透镜支架Ⅰ24、凹透镜22、凸透镜23、透镜支架Ⅱ25及红外摄像头26，平面全反射镜20设置于透红外滤光片Ⅱ18的下方并用于反射经透红外滤光片Ⅱ18过滤后的被测手指19所散射的红外光。

本发明具体实施例中，平面全反射镜20相对于穿过透红外滤光片Ⅱ18的红外光的传输方向的倾斜角度为45度，以使得平面全反射镜改变透红外滤光片Ⅱ18所过滤的被测手指19散射的红外光线的传输方向，并改变90度的传输方向。其中，凹透镜22、凸透镜23及红外摄像头26依次设置在平面全反射镜20所反射后的红外光的传输方向上，如图3所述的光路图。由此避免了光学元器件如凹透镜22、凸透镜23、透镜支架Ⅱ25及红外摄像头26等必须堆积在第一被测手指19所散射的红外光线的竖直方向上；从而使得人体手指静脉识别装置28可轻松地设置于电脑鼠标本体的其他位置，避免了必须使用较厚重的鼠标壳体。本发明具体实施例中，平面全反射镜20安装在安装支架21上的结构也可以直接采用斜面上镀有全反射膜的直角棱镜来代替，当然直角棱镜的斜面上也可以为全反射平面镜。

本发明具体实施例中对应右按键102上的手指静脉图像采集装置34的手指静脉图像识别装置29的内部光学元件构成与左按键101上的手指静脉图像识别装置28结构相同，在此不详细描述。

在本发明具体实施例中，当进行手指静脉识别时，可以同时进行两个手指静脉的识别，也可以单独识别一个手指静脉。第二被测手指27可放到右按键102位置处的中间槽Ⅰ15处；第一被测手指19可以放到左按键101位置的中间槽Ⅱ17处。如图3所示，红外LED阵列Ⅲ3及红外LED阵列Ⅳ4发出的红外线分别经过狭缝Ⅲ7及狭缝Ⅳ8后照到第一被测手指19上，红外线经过第一被测手指19内部的散射后穿过透红外滤光片Ⅱ18，经透红外滤光片Ⅱ18过滤后的红外光再经平面全反射镜20的反射，然后经光学凹透镜22和凸透镜23后由红外摄像头26获得第一被测手指19的静脉图像。

同理，红外LED阵列Ⅰ1和红外LED阵列Ⅱ2发出的红外线分别经过狭缝Ⅰ5和狭缝Ⅱ6照到第二被测手指27上，红外线经过第二被测手指27内部的散射后再经手指静脉图像识别装置29，从而获得第二被测手指27的静脉图像。

本发明具体实施例中，红外LED阵列Ⅰ1、红外LED阵列Ⅱ2、红外LED阵列Ⅲ3以及红外LED阵列Ⅳ可以分别由LED灯或者是LED芯片贴片组成。LED的数量视LED的大小而定。其中，红外LED阵列中的每个红外LED灯均可以通过调节红外LED灯的电流或使用其他通用的方式来调节红外LED灯光强度，并依据手指关节位置进行不同位置的红外LED灯的强度的调节，因为手指关节处更容易透光，所以如果在手指关节处使用与手指非关节处同样强度的光，会使得由红外摄像头26采集的静脉图像中关节处的亮度会较大，这样就会导致手指静脉图的亮度不均匀，如图8左图所示，以至于影响后续手指静脉识别的图像处理。本发明具体实施例中的狭缝与传统的透光孔不同，本发明具体实施例中的，根据手指关节位置调节每个红外LED的强度，红外光沿着每个狭缝Ⅰ5、狭缝Ⅱ6、狭缝Ⅲ7以及狭缝Ⅳ8所发出的光的强度不一样，可以得到更加适合人体手指静脉识别的红外光，由此可以得到亮度较为均匀的手指静脉图像。

本发明具体实施例中，见图9所示，可在红外光所通过的狭缝Ⅰ5和狭缝Ⅱ6靠近中间槽Ⅰ15的一侧均设置有突起35，相应的也可以在红外光所通过的狭缝Ⅲ7及狭缝Ⅳ8靠近中间槽Ⅱ17的一侧均设置有突起35，设置突起35可阻挡部分来自狭缝的红外光经过手指表面反射后穿过狭缝直接进入红外摄像头，从而减少这些光对手指静脉图像的干扰。同时所设置的突起35也可以用于被测手指19、27的横向定位，减少因为手指的横向移动和转动而影响静脉识别的效率。

在本发明实施例中，鼠标还包括设置在鼠标本体内部的USB集线器31及鼠标USB线32。如图4所示，鼠标指令信号、被测手指19、27的静脉图像经过USB集线器31由鼠标USB线32传输到电脑，即可以实现传统鼠标的功能，又可以实现人体手指静脉识别功能。对于安全系数要求比较高的移动支付的应用场合，可以同时使用两个手指的静脉识别功能，以提高识别的安全系数。对于个人电脑登陆等安全系数较低的应用场合可以仅用其中一个静脉识别装置以减少鼠标的制造成本，就如图5所示的具有手指静脉识别功能的鼠标。

显然，本发明具体实施例中的鼠标也可以是如图6所示的无线鼠标，无线鼠标包括USB集线器31及无线发射器，其中，被测手指19、27的静脉图像就如同鼠标指令信号一样均经过USB集线器31通过无线发射器传输到电脑。

在本发明具体实施例中，静脉识别装置的选择可以根据用户左右手的习惯，可以是鼠标左按键101处带有静脉识别功能，也可以鼠标右按键102处带有静脉识别。红外光通过的狭缝5、6、7、8的大小、平面全反射镜和透红外滤光片16、18的宽度取决于实际应用场合。安全系数要求比较高的移动支付可以选择长的狭缝、宽的平面全反射镜20和透红外滤光片16、18，保证获得更多的人体手指静脉信息，提高移动支付的安全性。

红外LED阵列Ⅰ1、红外LED阵列Ⅱ2、红外LED阵列Ⅲ3以及红外LED阵列Ⅳ中的每个LED灯均可以通过调节LED灯的电流或使用其他通用的方式来调节每个LED灯光的强度，本发明具体实施例中，可依据被测手指19、27的关节位置来调节相应的每个LED灯光的强度，见图7，靠近被测手指19关节位置的LED强度比较暗，远离手指关节位置的LED比较亮。由于手指关节处更容易透光，所以如果在手指关节处使用与手指非关节处同样强度的光，会使得由红外摄像头26采集的静脉图像中关节处的亮度会较大，如图8的左图所示，这样就会导致手指静脉图的亮度不均匀，以至于影响后续手指静脉识别的图像处理。

而本发明的具体实施例中，红外LED阵列中的LED灯可以根据手指关节的位置来调节LED强度，因而，红外LED阵列发射的红外光沿着相应狭缝发射出的光的强度不同，可以得到更加适合人体手指静脉识别的红外光，从而得到亮度比较均匀的手指静脉图，如图8右图所示，便于后续手指静脉识别的图像处理。

本发明实施例中的人体手指静脉识别功能采用类反射式的原理，与透射式和旁射式的原理有本质区别。本发明技术方案可以不需要移动被测手指19、27，可以一次性获取手指的静脉特征，不需要采集多幅静脉图像拼接来获取手指的静脉特征，提高了手指静脉识别的效率及准确性。根据用户的方便或者习惯，在左按键101处设置有人体手指静脉识别功能，或者在右按键102处设有人体手指静脉识别功能如图5或6所示，或者在左右两按键上都设有人体手指静脉识别功能，都属于本发明的涵盖范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。