[发明专利]手背静脉采集系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于新型生物特征识别技术的数据采集技术领域，具体涉及一种手背静脉采集系统及其方法。

背景技术

基于手背静脉的生物特征识别是生物特征识别的一种新方法。手背静脉识别在唯一性、永久性、有效性、鲁棒性等方面具有突出的表现，可以在银行和运动场馆等地方使用。2008年北京奥运会垒球馆就使用手背静脉识别进行运动员和参试人员的注册管理。该方法同传统生物特征识别，如人脸、指纹相比，基于手背静脉纹理结构的识别具有其特殊优点：其成像属于主动成像，不会像自然光照下的人脸那样受光分布的影响非常大，也不会像指纹那样受湿度、重体力劳动影响；此外，其特征非常稳定，除非患上类风湿等血管疾病，否则终身不会改变。

当手背静脉图像的对比度即手背静脉与手背皮肤之间的灰度值相差最大时，可以很容易实现手背静脉纹理的分割，所以对比度足够强的手背静脉图像是识别的基础；但是在可见光下，手背静脉是不易观察的。医学上采用透射成像模式对手背静脉用X光和超声波成像，这种成像质量很高，但是侵犯性很强，不具备通用性，无法应用在生物特征识别上。商用手背静脉的成像常采用反射成像模式，用700nm～1100nm波长的近红外光照射手背，血液和周围皮肤组织对此波段红外光吸收散射不同，在专用CCD摄像机上就可呈现血管相对较暗的图像，且采集过程友好快捷；但得到的图像对比度稍低。

目前，反射式手背静脉采集还存在一些问题，主要包括：

第一：由于专业CCD摄像机的使用，手背静脉采集系统的价格并不便宜。大概需要1000美元～2000美元。而掌纹和指纹的采集系统价格大致分别为1000美元和50美元。

第二：对于目前广泛采用的反射成像模式，手背静脉成像的对比度不高，特别是对毛细静脉血管还不能获得高对比度的图像。

尽管如此，从2004年开始，手背静脉识别在日本和韩国仍开始流行；中东和东南亚的国家也开始考虑采用这种技术。这是因为在生物特征识别领域，不同情况使用不同的生物特征识别技术是必要的。如果能够有效降低手背静脉采集系统的成本，采用新的成像模式获得高对比度的图像，手背静脉识别由于其方便性、易用性、高安全和高精度具有获得广泛应用的潜力。

发明内容

本发明的目的在于设计一种低成本、简单实用、利于推广的手背静脉采集系统及其方法。为了达到低成本采集手背静脉图像的目的，本发明提出了基于透射式和反射式结合的采集方案，该方案通过使用透射光源增强了对比度，使用反射光源改善了图像质量。

本发明所述的系统由反射光源、普通CCD摄像机、近红外滤光片、散射纸、把手和透射光源组成。两套光源组合使用，共有透射模式、反射模式或混合模式三种成像模式。两套近红外光源同时照射手背区域，其中透射光源放置在手掌一侧，它发出的光透过手背进入摄像机，目的是提高图像的对比度；反射光源放置在摄像机两侧，它们发出的光照射在手背上，反射回摄像头，目的是降低噪声，提高图像质量。由于使用普通CCD摄像机，所以采集手背静脉图像中的噪声较大，需要经过降噪处理得到并输出最终图像。

本发明的手背静脉采集系统及其方法含如下步骤：

步骤一：手背静脉采集系统中成像模式的选择；

在本发明的手背静脉采集系统中提供了透射、反射或混合三种成像模式。

步骤二：根据步骤一的选择结果进入透射模式、反射模式或混合模式；

透射模式只使用手掌一侧的透射光源，反射模式只使用手背上方的反射光源，混合模式同时使用在手掌一侧和手背上方的透射光源和反射光源。

步骤三：根据步骤二的成像模式选择结果进行手背静脉的图像采集；

根据步骤二选择的成像模式，利用普通CCD的摄像机实现手背静脉图像的采集。

步骤四：采集图像的降噪处理；

由于步骤三中使用的是普通CCD的摄像机，采集图像中的噪声较大，需要进行降噪处理。

步骤五：输出最终图像。

经过步骤四的降噪处理后，输出满足要求的手背静脉图像。

本发明的优点在于：

(1)由于引入透射光源，使用价格低廉的普通CCD摄像机就可以获得高对比度的图像，因此系统成本低，利于产业化；

(2)透射光源和反射光源的结合既提高了图像对比度又降低了图像噪声，得到的图像利于提取出血管纹理。

附图说明

图1为本发明所述系统的构成示意图；

图2为本发明所述方法的流程图；

图3为光在生物组织中的分布；

图4为本发明三种成像模式得到的图像；