[发明专利]一种获取完整的手掌静脉图像的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外光成像技术在人体生物识别方面的应用，尤其涉及一种获取完整的人体手掌静脉图像的系统及其方法。

背景技术

手掌静脉识别是一种新的生物特征识别技术，主要应用于个人身份鉴别。同人的指纹相比，手指静脉不仅具有高度唯一性，而且活体性、防伪性和特征稳定性更为突出，在身份认证方面具有更高的安全性。所有人的静脉都是不同的，即使是长相非常相似的双胞胎的静脉图像也不同，而且这种差异在他(她)们一生中都不会消失。

基于手掌静脉的身份识别主要具有以下优点：（1）手掌静脉位于手掌表皮下，难被窃取和伪造，具有很高的安全性；（2）手掌静脉包含丰富的个人信息，具有很高的身份辨别能力；（3）能够通过非接触方式在近红外光下成像，识别方式卫生、安全、易被用户接受。在信息化和网络化的安全上有广泛的应用。目前使用近红外光获取手掌静脉图像的方式有反射法和透射法。

反射法是指近红外光源和图像传感器在手掌的同一侧，近红外光源发出的光照射在手掌表面，反射光和部分散射光沿入射的方向返回，被同一侧的图像传感器接收并传入到显示器。优点是：减小了设备的体积和空间；照明光源的功率相对较小；容易获得全部手掌的静脉图像。缺点是：手掌表面的反射光对静脉成像造成干扰，降低了图像的对比度。

透射法是指近红外光源和图像传感器在手掌的两侧，近红外光源发出的光照射在手掌表面，穿过手掌部分的透射光被另一侧的图像传感器接收并传入到显示器。优点是：克服了反射法中皮肤表面光的影响，局部区域的对比度得到很好的增强。缺点是：手掌的不同区域厚度不一样导致成像不均匀；相对较薄的手指静脉成像的效果较好，整个手掌的静脉成像的效果较差。 

但是，这两种利用近红外获取人体手掌静脉图像的方法，存在以下问题：反射法可以获取完整手指静脉图像，但是手掌表面的反射光干扰成像，降低了图像的对比度。透射法可以获取局部较为清晰的静脉图像，但是手掌不同位置厚度不均匀，所以被吸收的大小不一致，导致近红外光照射到手掌之后的光强也不均匀，被图像传感器接收到的图像的对比度下降。无法获取整个手掌静脉，从而特征点少，在生物识别中造成误判。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种获取完整的人体手掌静脉图像的系统及其方法。

获取完整的手掌静脉图像系统包括第一近红外LED、第二近红外LED、第三近红外LED、电路板、聚光筒、毛玻璃、黑色遮光纸、第一透镜、第二透镜、可见光滤波片、图像传感器；聚光筒的底面上设有第一近红外LED、第二近红外LED、第三近红外LED，聚光筒的顶面上设有毛玻璃，聚光筒、毛玻璃、黑色遮光纸、第一透镜、第二透镜、可见光滤波片、图像传感器依次放置在同一光轴上。

所述的聚光筒是由高反射率的平面镜组合而成，其长×宽×高为：240mm×150mm×50mm，长度方向上用同样反射率的平面镜平均分成相同的第一区域、第二区域、第三区域，每个区域长度各为80mm。

所述的第一近红外LED、第二近红外LED、第三近红外LED的波长为850nm。

所述的第一透镜、第二透镜的组合焦距是2.8~12mm，最大光圈数是1.4。

所述的图像传感器为CMOS传感器或CCD传感器。

获取完整的手掌静脉图像的方法是：人体手掌的厚度不均匀，导致透射法在第一区域、第二区域、第三区域得到的图像的对比度相差较大，采用分区曝光方式来获得完整的手掌静脉图像时，对于厚度较小的手指部分，打开第一近红外LED，关闭第二近红外LED、第三近红外LED，此时的光强较弱，近红外光在聚光筒中多次反射，再依次透过毛玻璃和黑色遮光纸，黑色遮光纸能把没有照射在手掌上的近红外光挡住，避免这部分近红外光直接进入图像传感器中并对图像造成干扰，出射的近红外光照在手掌上，从手掌透射的近红外光经过第一透镜、第二透镜之后形成平行光，再经过可见光滤波片的作用，滤除可见光并让近红外光通过，最后被图像传感器接收并显示在显示屏上，同样的方法，对于掌心及手腕处较厚的部分，依次打开第二近红外LED、第三近红外LED，获得依次曝光采集的图像，将第一近红外LED、第二近红外LED、第三近红外LED三种光强得到的图像进行增强处理，提取清晰的局部静脉图像，把图像融合成完整的手掌静脉图像，最后经过加权渐变处理，得到完整清晰的手掌静脉图像。