一种基于掌静脉识别的门禁方法、系统及计算机设备与流程

1.本技术涉及门禁技术领域，尤其涉及一种基于掌静脉识别的门禁方法、系统及计算机设备。


背景技术：

2.传统门禁系统通常采用钥匙、密码、智能卡等加以实现，但在长期的应用过程中，这些技术手段和产品暴露出其滞锢性，如易被窃，易复制，易破解等等。目前，随着生物识别技术的发展，掌静脉识别由于具备高可靠性、非接触性、唯一性等多种优势，开始被广泛应用到门禁系统上。然而，现有的掌静脉门禁系统在进行识别时，需要用户将手掌对准摄像头的检测区域才能进行识别，一旦手掌在拍摄时发生抖动或处于强逆光环境下，摄像头就难以拍摄到可识别的图像，影响掌静脉的识别率。可见，现有技术存在掌静脉识别率差的问题。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种基于掌静脉识别的门禁方法、系统及计算机设备，能够提高掌静脉识别率。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种基于掌静脉识别的门禁方法，该方法包括：
5.通过广角红外摄像头获取多张包含手掌的原始图像；
6.根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像，并从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像；
7.对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果；
8.在识别结果为识别通过时，向门禁执行模块发送允许通行指令，允许通行指令用于指示门禁执行模块执行开门操作。
9.在其中一个实施例中，根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像，包括：
10.从多张包含手掌的原始图像中的每张原始图像中截取得到掌静脉图像。
11.在其中一个实施例中，从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像，包括：
12.按照预设的图像质量评估因素对多张掌静脉图像中的每张掌静脉图像进行质量评估，得到各掌静脉图像的质量评分值，选取质量评分值最高的掌静脉图像作为目标掌静脉图像。
13.在其中一个实施例中，图像质量评估因素包括图像亮度、图像清晰度及图像色偏差程度。
14.在其中一个实施例中，对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果，包括：
15.对目标掌静脉图像进行归一化处理和图像增强，得到待识别掌静脉图像；
16.从待识别掌静脉图像中提取掌静脉特征信息；
17.对掌静脉特征信息进行匹配识别，得到识别结果。
18.在其中一个实施例中，该方法还包括：
19.通过ic卡读卡器读取用户ic卡中的用户标识信息；
20.将用户标识信息与预设的用户标识数据库进行匹配识别，用户标识数据库包含多个用户标识信息；
21.在用户标识信息与用户标识数据库中的任一用户标识信息匹配时，从预设的掌静脉信息数据库获取用户标识信息对应的预存掌静脉信息，并进入通过广角红外摄像头获取多张包含手掌的原始图像的步骤；
22.对掌静脉特征信息进行匹配识别，得到识别结果，包括：
23.将掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息进行匹配识别；
24.在掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息匹配时，得到的识别结果为识别通过；在掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息不匹配时，得到的识别结果为识别不通过。
25.在其中一个实施例中，广角红外摄像头为广角宽动态红外摄像头。
26.第二方面，本技术实施例提供了一种基于掌静脉识别的门禁系统，该系统包括掌静脉采集模块、门禁控制器及外围电控接口，门禁控制器分别连接掌静脉采集模块和外围电控接口；外围电控接口用于连接门禁执行模块；
27.掌静脉采集模块为广角红外摄像头，广角红外摄像头用于在用户的一次挥手动作中多次拍摄以采集多张包含手掌的原始图像；广角红外摄像头为广角宽动态红外摄像头；
28.门禁控制器用于获取广角红外摄像头所采集的多张包含手掌的原始图像；根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像；从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像；对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果；在识别结果为识别通过时，通过外围电控接口向门禁执行模块发送允许通行指令，允许通行指令用于指示门禁执行模块执行开门操作。
29.在其中一个实施例中，该系统还包括ic卡读卡器、网络通信接口及显示屏；门禁控制器分别连接ic卡读卡器、网络通信接口及显示屏。
30.第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一实施例的基于掌静脉识别的门禁方法的步骤。
31.综上，与现有技术相比，本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
32.本技术提供的一种基于掌静脉识别的门禁方法，能够通过广角红外摄像头获取多张包含手掌的原始图像；根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像，并从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像；对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果；在识别结果为识别通过时，向门禁执行模块发送允许通行指令，允许通行指令用于指示门禁执行模块执行开门操作。上述方法可以持续获取多张掌静脉图像，从中择优选取用于识别的目标掌静脉图像，由于选取了质量最优的目标掌静脉图像进行识别，能够提高掌静脉识别速度和准确率，从而提高掌静脉识别率。
附图说明
33.图1为本技术一个示例性实施例提供的基于掌静脉识别的门禁方法的流程图。
34.图2为本技术一个示例性实施例提供的掌静脉识别步骤的流程图。
35.图3为本技术一个示例性实施例提供的基于掌静脉识别的门禁系统的结构图。
36.图4为本技术另一个示例性实施例提供的基于掌静脉识别的门禁系统的结构图。
37.图5为本技术一个示例性实施例提供的基于掌静脉识别的门禁系统的外观示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.请参见图1，本技术实施例提供了一种基于掌静脉识别的门禁方法，以门禁系统的控制器作为执行主体，该方法可包括以下步骤：
40.步骤s10，通过广角红外摄像头获取多张包含手掌的原始图像。
41.其中，原始图像为广角红外摄像头拍摄的包含用户手掌的近红外图像；本实施例中，采用广角红外摄像头保证可以拍摄到整个挥手过程中的手掌图像。
42.具体地，门禁系统上可设有一个广角红外摄像头，广角红外摄像头是带有广角功能的红外摄像头，其视角比一般镜头广而焦距短，拍摄区域很大。因此，广角红外摄像头可以在用户一次挥手动作中连续拍摄多次，以得到多张包含手掌的原始图像。
43.具体地，当待识别的手掌进入广角红外摄像头的采集区域时，控制器可以对广角红外摄像头下达拍摄指令，使得广角红外摄像头开始持续拍摄以获取一次挥手动作中的多张包含手掌的原始图像。
44.具体实施时，门禁系统可以包括用于检测是否有挥手动作的动作传感器，一旦控制器通过该动作传感器检测到用户在采集区域内挥手，就会控制广角红外摄像头进行持续拍摄，获取原始图像。具体地，在采用动作传感器来感应是否有挥手动作时，还可以结合音频或显示屏文字提醒用户在采集区域内挥手，以便获得清晰的原始图像。
45.在本实施例的一种实施方式中，为了提高采集的图像质量，广角红外摄像头为广角宽动态红外摄像头。
46.其中，广角宽动态红外摄像头即具备宽动态功能的广角红外摄像头，其具备逆光补偿功能，所采集到的图像可以同时看清楚图像最亮与最暗部分的照度比值。因此，上述实施方式能解决现有门禁系统使用的摄像头在强逆光环境下容易成像异常，无法采集到可识别的掌静脉图像，导致识别率低的问题。
47.步骤s20，根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像。
48.其中，由于原始图像的尺寸较大，且原始图像中只有部分是手掌图像，因此需要从每张原始图像中截取出手掌部分的图像，即掌静脉图像，以降低后续识别所需处理的数据量。
49.具体地，先从多张包含手掌的原始图像中的每张原始图像中截取得到掌静脉图像。
50.具体实施时，还可以对截取得到的每张掌静脉图像进行去除图像杂点、手掌定位
和图像增强等预处理操作，从而初步优化掌静脉图像质量，有利于后续的图像优选和识别。
51.步骤s30，从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像。
52.其中，目标掌静脉图像为从多张掌静脉图像中选取出的图像质量最好的掌静脉图像，有利于降低后续掌静脉识别的难度，从而提高掌静脉识别的效率和准确性。
53.具体地，对预处理后的各掌静脉图像的图像质量评估可采用现有技术中常用的各种图像质量评估算法，例如ssim(structural similarity，结构相似性)算法、psnr(peak signal to noise ratio，峰值信噪比)算法、zncc(zero-normalized cross-correlation，零均值归一化互相关)算法等。
54.步骤s40，对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果。
55.具体地，控制器可以通过掌静脉识别算法对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果。其中，识别结果可以为识别通过或识别不通过；掌静脉识别算法可以为现有技术中常用的任一种掌静脉识别算法。
56.在本实施例的一种实施方式中，请参见图2，步骤s40具体包括以下步骤：
57.步骤s401，对目标掌静脉图像进行归一化处理和图像增强，得到待识别掌静脉图像。
58.具体地，通过对目标掌静脉图像进行归一化处理和图像增强，实现了对目标掌静脉图像的再次预处理，得到便于识别的待识别掌静脉图像。
59.步骤s402，从待识别掌静脉图像中提取掌静脉特征信息。
60.具体地，控制器可以从目标掌静脉图像中提取掌静脉识别所需的特征点，并对其进行编码，得到特征编码，即掌静脉特征信息。
61.步骤s403，对掌静脉特征信息进行匹配识别，得到识别结果。
62.具体地，将步骤s402所得到的特征编码与预设的掌静脉信息数据库中存储的预存掌静脉信息进行逐一匹配，由此判断是否为相同掌静脉，从而达到身份识别的目的。其中，预存掌静脉信息为预存的掌静脉图像特征编码；在掌静脉特征信息与掌静脉信息数据库中的任一预存掌静脉信息匹配时，得到的识别结果为识别通过；在掌静脉特征信息与掌静脉信息数据库中的所有预存掌静脉信息均不匹配时，得到的识别结果为识别不通过。
63.步骤s50，在识别结果为识别通过时，向门禁执行模块发送允许通行指令，允许通行指令用于指示门禁执行模块执行开门操作。
64.其中，门禁执行模块可以为电子锁具、挡车器或电动门等设备，门禁执行模块在接收到控制器下达的允许通行指令后，可以实现门禁系统的拒绝与放行操作。
65.在一些实施方式中，门禁系统可以设有本地报警设备。若识别结果为识别不通过，则通过本地报警设备进行报警，报警方式可以为声光报警、声音报警或闪光报警。
66.在本实施例的一种实施方式中，该方法还可以包括：
67.在识别结果为识别不通过时，将该识别结果对应的掌静脉特征信息存入风险人员记录表中。
68.当风险人员记录表中的任一人员的掌静脉特征信息在预设时间段内被检测到的次数超过预设阈值时，获取该人员的面部图像，并将包含面部图像的安全预警信息发送给终端设备。
69.上述实施方式中，门禁系统可以设置有安全监控摄像头，安全监控摄像头设于相邻设置的至少两个掌静脉摄像头附近，平时可以处于关闭状态，仅在检测到某个识别不通过的人员多次试图通过掌静脉识别门禁系统时，才开启该安全监控摄像头以拍摄该人员的面部图像。
70.需注意的是，上述使用的图像质量评估算法及掌静脉识别算法均为现有技术中成熟的技术，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
71.上述实施例中提供的一种基于掌静脉识别的门禁方法，能够通过广角红外摄像头获取多张包含手掌的原始图像；根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像，并从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像；对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果；在识别结果为识别通过时，向门禁执行模块发送允许通行指令，允许通行指令用于指示门禁执行模块执行开门操作。上述方法可以持续获取多张掌静脉图像，从中择优选取用于识别的目标掌静脉图像，由于选取了质量最优的目标掌静脉图像进行识别，能够提高掌静脉识别速度和准确率，从而提高掌静脉识别率。
72.在一些实施例中，步骤s30，从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像，可以包括：
73.按照预设的图像质量评估因素对多张掌静脉图像中的每张掌静脉图像进行质量评估，得到各掌静脉图像的质量评分值，选取质量评分值最高的掌静脉图像作为目标掌静脉图像。
74.其中，图像质量评估因素可以包括图像亮度、图像清晰度及图像色偏差程度，也可以包括其他常用的图像质量评估因素；采用哪些图像质量评估因素可由开发者根据需要自行设定。
75.在本实施例的一种实施方式中，控制器可以先获取各掌静脉图像的图像亮度、图像清晰度及图像色偏差程度；然后根据预设的评估权重和各掌静脉图像的图像亮度、图像清晰度及图像色偏差程度，得到各掌静脉图像的质量评分值，最后选取质量评分值最高的掌静脉图像作为目标掌静脉图像。
76.上述实施例中提供的方法中，该方法可以按照预设的图像质量评估因素对图像质量进行分析评估，根据质量评分值来确定最优的掌静脉图像，能够减少计算量，提高整体识别效率。
77.现有的掌静脉识别过程中，通常是将掌静脉特征信息与掌静脉信息数据库中存储的预存掌静脉信息进行逐一匹配，由此判断是否为相同掌静脉，以实现身份识别。由于需要将当前掌静脉特征信息与所有预存掌静脉信息进行逐一对比，在掌静脉信息数据库中存储有大量预存掌静脉信息时，这样识别匹配的效率较低。
78.在一些实施例中，门禁系统还可以设有ic卡读卡器，可以将门禁系统配置为由掌静脉识别和ic卡识别中两项共同实现门禁。该方法还具体包括以下步骤：
79.通过ic卡读卡器读取用户ic卡中的用户标识信息。
80.将用户标识信息与预设的用户标识数据库进行匹配识别，用户标识数据库包含多个用户标识信息。
81.在用户标识信息与用户标识数据库中的任一用户标识信息匹配时，从预设的掌静脉信息数据库获取用户标识信息对应的预存掌静脉信息，并进入通过广角红外摄像头获取
多张包含手掌的原始图像的步骤。
82.其中，用户标识数据库和掌静脉信息数据库既可以是预存在控制器中的数据库，也可以存储在远程的服务器中的数据库。
83.对掌静脉特征信息进行匹配识别，得到识别结果，可以包括以下步骤：
84.将掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息进行匹配识别；
85.在掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息匹配时，得到的识别结果为识别通过；在掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息不匹配时，得到的识别结果为识别不通过。
86.具体实施时，也可以将门禁系统配置为由掌静脉识别和ic卡识别中任一项实现门禁。如用户标识信息与用户标识数据库中的任一用户标识信息匹配，则控制器判定识别通过，向门禁执行模块发送允许通行指令，门禁执行模块执行开门操作。
87.上述实施例中提供的方法中，该方法可以利用ic卡读卡器读取到用户标识信息，对用户标识信息进行第一轮身份验证，如用户标识信息识别成功，再获取当前用户的掌静脉特征信息进行第二轮身份验证，从而实现双重身份验证，提高了门禁系统的安全性；同时，在掌静脉验证时，该方法是将掌静脉特征信息与用户标识信息对应的预存掌静脉信息进行一对一匹配识别，而无需与掌静脉信息数据库中存储的预存掌静脉信息进行逐一比对，能够提高识别效率。
88.请参见图3，本技术实施例提供了一种基于掌静脉识别的门禁系统，该系统包括掌静脉采集模块100、门禁控制器200及外围电控接口300，门禁控制器200分别连接掌静脉采集模块100和外围电控接口300；外围电控接口300用于连接门禁执行模块。
89.掌静脉采集模块100为广角红外摄像头，广角红外摄像头用于在用户的一次挥手动作中多次拍摄以采集多张包含手掌的原始图像。
90.其中，广角红外摄像头为广角宽动态红外摄像头。
91.门禁控制器200用于获取广角红外摄像头所采集的多张包含手掌的原始图像；根据多张包含手掌的原始图像得到多张掌静脉图像；从多张掌静脉图像中选取图像质量最好的掌静脉图像作为目标掌静脉图像；对目标掌静脉图像进行掌静脉识别，得到识别结果；在识别结果为识别通过时，通过外围电控接口向门禁执行模块发送允许通行指令，允许通行指令用于指示门禁执行模块执行开门操作。
92.其中，门禁执行模块可以为电子锁具、挡车器或电动门等设备，门禁执行模块在接收到控制器下达的允许通行指令后，可以实现门禁系统的拒绝与放行操作。
93.本实施例中，上述门禁系统可以持续获取一次挥手动作中的多张掌静脉图像，从中择优选取用于识别的目标掌静脉图像，由于选取了质量最优的掌静脉图像进行识别，能够提高掌静脉识别速度和准确率，达到提高掌静脉识别率的效果。
94.在一些实施例中，请参见图4和图5，该系统还包括ic卡读卡器400、网络通信接口500及显示屏600；门禁控制器200分别连接ic卡读卡器400、网络通信接口500及显示屏600。
95.其中，ic卡读卡器400包括设于面向用户设置的ic感应区，用于读取用户ic卡中的用户标识信息。
96.门禁控制器200可以通过网络通信接口500与远程的服务器进行通信。
97.显示屏600可用于显示广角红外摄像头采集到的各原始图像或最终选取出的目标
掌静脉图像，还可以用于显示识别到的用户信息，例如用户的姓名、编号或权限等；显示屏600可以为lcd显示屏。
98.本实施例中提供的关于基于掌静脉识别的门禁系统的具体限定，可以参见上文中关于基于掌静脉识别的门禁方法的实施例，于此不再赘述。上述基于掌静脉识别的门禁系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个步骤。
99.本技术实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备可以包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。处计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述任一实施例的基于掌静脉识别的门禁方法的步骤。
100.本实施例提供的计算机设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见上文中关于基于掌静脉识别的门禁方法的实施例，于此不再赘述。
101.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
102.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
103.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。