一种用于活体防伪的掌静脉采集装置及静脉识别装置

一种用于活体防伪的掌静脉采集装置及静脉识别装置

1.本技术涉及图像处理领域，更具体地说，涉及一种用于活体防伪的掌静脉采集装置及静脉识别装置。

背景技术：

2.在信息化社会的背景下，信息安全在生活中的地位日益突出小六壬手掌图，人们对个人信息、隐私等安全性提出了更高的要求，在金融、网上购物、海关等领域也迫切需要一种有效、便捷、安全的身份识别手段。基于密码或指令等认证方式容易被人窃取或破解，己经不能满足当前社会迫切的安全要求。随着计算机、网络等技术的发展，利用生物特征进行身份鉴定应运而生，逐渐取代了传统的身份鉴定方式。

3.静脉在具备作为生物特征识别所需的一般特征外，还具有自身的一些特点:(1)具有很强的普遍性和唯一性；(2)非接触性方式认证,不影响身体健康,不会使人生成抵触情绪；(3)可以避免一旦表皮受损害而无法进行指纹识别的缺陷；(4)相对于dna、虹膜识别,采集过程十分友好；(5)静脉更难伪造,特征更为稳定；(6)设备成本低廉,具有广泛的应用前景；(7)容易与皮肤纹理特征融合进行身份识别，应用前景更为广阔。但是目前一些掌静脉采集装置无法对打印出的静脉图像进行防伪，若对非活体的静脉也进行采集验证会造成安全隐患。

技术实现要素：

4.针对现有技术，本技术解决的技术问题是提供一种有助于鉴别假活体静脉的掌静脉采集装置及静脉识别装置。

5.为解决上述技术问题，本技术提供一种用于活体防伪的静脉采集装置，其包括电路基板、位于电路基板上的发光阵列、多个第一偏振元件、第二偏振元件、可见光窄带滤光片以及位于所述电路基板上且与所述发光阵列同侧设置的可见光图像传感器和红外图像传感器；所述发光阵列包括多个发射近红外光的第一发光元件和多个发射可见光的第二发光元件，每一所述第一偏振元件设置于所述第一发光元件的出光面一侧，覆盖所述第一发光元件的出光面且用于使所述第一发光元件发射的光变成偏振光；所述第二偏振元件设置于所述红外图像传感器远离所述电路基板的一侧，每一所述第一偏振元件的偏振化方向与第二偏振元件的偏振化方向呈预设夹角；所述可见光窄带滤光片设置于所述可见光图像传感器远离所述电路基板的一侧，所述可见光图像传感器用于感应自所述发光阵列发射并依次经由待拍摄物和所述可见光窄带滤光片的可见光光束生成图片，所述红外图像传感器用于感应自所述发光阵列发射并依次经由待拍摄物和所述第二偏振元件的红外光光束生成图片。

6.在一申请实施例中，所述静脉采集装置还包括中心波长值为940nm的近红外窄带滤光片、透过近红外光的带通滤光片和设置于所述电路基板上的双滤光片切换器，所述近红外窄带滤光片和所述带通滤光片设置于所述双滤光片切换器上，所述双滤光片切换器用

于切换所述近红外窄带滤光片或者所述带通滤光片设置于所述第二偏振元件和所述红外图像传感器之间。

7.在一申请实施例中，所述可见光窄带滤光片的中心波长值为450nm或540nm。

8.在一申请实施例中，所述第一发光元件和所述第二发光元件交错排列且一并形成环形的发光阵列，所述可见光图像传感器和所述红外图像传感器并排设置于环形的发光阵列内。

9.在一申请实施例中，多个所述第一发光元件在所述电路基板上排列成环形结构且多个所述第二发光元件在所述电路基板上排列成环形结构，所述可见光图像传感器和所述红外图像传感器并排设置于其中一个环形结构且该环形结构位于另一个环形结构之内。

10.在一申请实施例中，所述静脉采集装置还包括设置于所述电路基板上的主控板和与所述发光阵列同侧设置于所述电路基板上的红外开关，所述主控板连接所述发光阵列、所述可见光图像传感器、所述红外图像传感器和所述红外开关；所述红外开关用于感应待拍摄物处于所述发光阵列的出光面一侧时所述主控板用于唤醒所述静脉采集装置。

11.本技术提供还一种静脉识别装置，包括：

12.所述静脉采集装置；

13.存储单元，用于存储掌静脉库；以及，

14.执行单元，用于调用静脉采集装置掌静脉图像以及所述存储单元内掌静脉库，并用于将采集的掌纹图像和掌静脉图像分别与掌纹库和掌静脉库进行比对。

15.在掌静脉采集装置和是被装置中，当待拍摄物为打印出来的静脉图像纸张时，由于没有活体皮肤和静脉血管，利用发光阵列发射的光束至静脉图像纸张时，可见光图像传感器和红外图像传感器均生成的是静脉图像。当待拍摄物为活体的手掌时，利用第一发光元件发射的近红外光经过第一偏振片后变成偏振光，该偏振光部分被手掌静脉血红蛋白吸收且部分被手掌表皮反射，至此偏振光进入红外图像传感器，由于第一偏振元件与所述第二偏振元件的偏振化方向成预设夹角，利用偏振光的特性，从而达到消除手掌表面非掌静脉区域的手掌反光的作用，进而过滤掉掌纹信息，故而红外图像传感器生成的图像仅保留掌静脉信息；同时，发光阵列发射的可见光，经由活体手掌表面反射后经过可见光窄带滤光片，可见光图像传感器感应通过可见光窄带滤光片的光束生成掌纹图像。故此，该掌静脉采集装置在针对活体手掌和打印出来的静脉图片时，可见光图像传感器和红外图像传感器同时生成的图像类型是有区别的，如此有利于鉴别假活体静脉，有助于提高安全性。

附图说明

16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，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。

17.图1为本技术实施例的掌静脉采集装置的结构示意图；

18.图2为本技术实施例的掌静脉识别装置的结构框图。

具体实施方式

19.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。

20.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件 一种用于活体防伪的掌静脉采集装置及静脉识别装置，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

21.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。

22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

23.现结合附图对本技术的掌静脉采集装置及静脉识别装置进行具体说明。

24.一并参照图1，本技术实施例提供的掌静脉采集装置100包括电路基板10、位于电路基板10上的发光阵列20、多个第一偏振元件、第二偏振元件30、可见光窄带滤光片60以及位于所述电路基板10上且与所述发光阵列20同侧设置的可见光图像传感器50和红外图像传感器40。

25.具体地，所述发光阵列20包括多个发射近红外光的第一发光元件21和多个发射可见光的第二发光元件22，所述第一发光元件21和所述第二发光元件22均为led发光元件。每一所述第一偏振元件设置于所述第一发光元件21的出光面一侧，覆盖所述第一发光元件21的出光面且用于使所述第一发光元件21发射的光变成偏振光。所述第二偏振元件30设置于所述红外图像传感器40远离所述电路基板10的一侧，每一所述第一偏振元件的偏振化方向与第二偏振元件30的偏振化方向呈预设夹角，所述第一偏振元件和所述第二偏振元件30均为红外偏振元件，所述第三偏振元件的偏振化方向与所述第一偏振元件的偏振化方向呈预设夹角为600～900。所述可见光窄带滤光片60设置于所述可见光图像传感器50远离所述电路基板10的一侧，所述可见光图像传感器50用于感应自所述发光阵列20发射并依次经由待拍摄物和所述可见光窄带滤光片60的可见光光束生成图片，所述红外图像传感器40用于感应自所述发光阵列20发射并依次经由待拍摄物和所述第二偏振元件30的红外光光束生成图片。

26.值得说明的是，采集掌静脉图像时利用人体血红蛋白吸收近红外光的特性来采集手掌皮肤底下的静脉特征图像。人体的静脉隐藏在表皮下，在可见光下无法照射，需要在近红外下进行拍摄采集。利用人体血红蛋白通过吸收近红外光的特性来采集手掌皮肤底下的静脉特征图像。近红外光源发出的光照射手掌，手掌在近红外光照射下，手掌静脉的血红蛋白(包括氧化血红蛋白和还原血红蛋白)对近红外光的吸收强于周围组织，氧化血红蛋白即氧化血色素，还原血红蛋白即为还原血色素。采集掌纹时，利用手掌皮肤反射光线的原理进行掌纹采集。

27.在所述掌静脉采集装置100中，当待拍摄物为打印出来的静脉图像纸张时，由于没有活体皮肤和静脉血管，利用发光阵列20发射的光束至静脉图像纸张时，可见光图像传感器50和红外图像传感器40均生成的是静脉图像。当待拍摄物为活体的手掌时，利用第一发光元件21发射的近红外光经过第一偏振片后变成偏振光，该偏振光部分被手掌静脉血红蛋白吸收且部分被手掌表皮反射，至此偏振光进入红外图像传感器40，由于第一偏振元件与所述第二偏振元件30的偏振化方向成预设夹角，利用偏振光的特性，从而达到消除手掌表面非掌静脉区域的手掌反光的作用，进而过滤掉掌纹信息，故而红外图像传感器40生成的图像仅保留掌静脉信息；同时，发光阵列20发射的可见光，经由活体手掌表面反射后经过可见光窄带滤光片60，可见光图像传感器50感应通过可见光窄带滤光片60的光束生成掌纹图像。故此，该掌静脉采集装置100在针对活体手掌和打印出来的静脉图片时，可见光图像传感器50和红外图像传感器40同时生成的图像类型是有区别的，如此有利于鉴别假活体静脉，有助于提高安全性。

28.进一步参照图1，在本实施例中，所述第一发光元件21和所述第二发光元件22交错排列且一并形成环形的发光阵列20，所述可见光图像传感器50和所述红外图像传感器40并排设置于环形的发光阵列20内。在另一实施例中，多个所述第一发光元件21在所述电路基板10上排列成环形结构且多个所述第二发光元件22在所述电路基板10上排列成环形结构，所述可见光图像传感器50和所述红外图像传感器40并排设置于其中一个环形结构且该环形结构位于另一个环形结构之内。

29.在本实施例中，所述可见光窄带滤光片60的中心波长值为450nm或540nm；带宽为20nm。在其他实施例中，中心波长可在450nm或540nm附近上下分浮动，只要符合窄带滤光片的,带宽也不限于20nm，只要符合窄带滤光片的性能设计且能使第二发光元件22发射的光束透过即可。

30.在本实施例中，所述静脉采集装置还包括中心波长值为940nm的近红外窄带滤光片70、透过近红外光的带通滤光片80和设置于所述电路基板10上的双滤光片切换器(图未示)，所述近红外窄带滤光片70和所述带通滤光片80设置于所述双滤光片切换器上，所述双滤光片切换器用于切换所述近红外窄带滤光片70或者所述带通滤光片80设置于所述第二偏振元件30和所述红外图像传感器40之间。

31.可以理解地，人体的静脉隐藏在表皮下，在可见光下无法照射，需要在近红外下进行拍摄采集。利用人体血红蛋白通过吸收近红外光的特性来采集手掌皮肤底下的静脉特征图像。近红外光源发出的光照射手掌，手掌在近红外光照射下，手掌静脉的血红蛋白(包括氧化血红蛋白和还原血红蛋白)对近红外光的吸收强于周围组织，氧化血红蛋白即氧化血色素，还原血红蛋白即为还原血色素。当波长为760nm时，还原血红蛋白对近红外光的吸收最强，当波长为850nm时，还原血红蛋白与氧合血红蛋白对近红外光的吸收相等，当波长为940nm时，氧合血红蛋白对近红外光的吸收最强。

32.在本实施例中，第二发光元件22包括发射760nm波长的led、发射850nm波长的led和发射940nm波长的led。进一步参照图1，所述静脉采集装置还包括中心波长值为940nm的近红外窄带滤光片70、透过近红外光的带通滤光片80和设置于所述电路基板10上的双滤光片切换器，所述近红外窄带滤光片70和所述带通滤光片80设置于所述双滤光片切换器上，所述双滤光片切换器用于切换所述近红外窄带滤光片70或者所述带通滤光片80设置于所

述第二偏振元件30和所述红外图像传感器40之间。双滤光片切换器可采用的ir-cur切换器。

33.可以理解地，当双滤光片切换器将带通滤光片80切换设置于所述第二偏振元件30和所述红外图像传感器40之间时，可以过滤掉周围环境进入红外图像传感器40之前的近红外波段之前的光束，有利于生成清晰的静脉图像；当双滤光片切换器将中心波长值为940nm的近红外窄带滤光片70切换至所述第二偏振元件30和所述红外图像传感器40之间时，仅让940nm波长的近红外光束进入红外图像传感器40，由于环境光中940nm波长的光占比很小，环境干扰光很难透过近红外窄带滤光片70小六壬手掌图，使得所述红外图像传感能感应的光线几乎全部为发光阵列2040发射的940nm近红外光，从而所述红外图像传感采集到无环境光干扰的背景为黑色且手掌轮廓清楚的掌静脉图像。

34.进一步参照图1，在本实施例中，所述静脉采集装置还包括设置于所述电路基板10上的主控板和与所述发光阵列20同侧设置于所述电路基板10上的红外开关90。所述主控板连接所述发光阵列20、所述可见光图像传感器50、所述红外图像传感器40、所述红外开关90和双滤光片切换器。所述红外开关90用于感应待拍摄物处于所述发光阵列20的出光面一侧时所述主控板用于唤醒所述静脉采集装置，如此，可在不适用静脉采集装置采集图像，可以暂时关闭此装置的其他部件，当有待拍摄物放置在此装置上方时，才启动相应部件，如此可减少电能消耗。

35.在本实施例中，电路基板10为印刷电路板( board，pcb)。主控板为嵌入式芯片，具体可为单片机或dsp处理器；所述单片机可为但不限于atmel系列单片机、stm8或stm32单片机；所述dsp处理器可以但不限于信号的dsp处理器。红外开关90为红外传感器器。

36.值得说明的是，所述主控板可用于控制发光阵列20发光和双滤光片切换器的滤光片的切换，同时也可以判断可见光图像传感器50和红外图像传感器40的同时采集的图像的类型。具体地，可见光图像传感器50和红外图像传感器40是并排设置的，所以可见光图像传感器50和红外图像传感器40在采集分别同时采集待拍摄物的同一点生成的两个像素点仅存在水平位移之差小六壬手掌图，装置设定好之后，水平位移差是固定。假定该水平位移差为d，主控板用于将可见光图像传感器50采集的图像与红外图像传感器40采集图像中的待拍摄物的同一点的对应的两个像素点的像素值求差，例如可见光图像传感器50采集的图像的一像素点a的位置为(x,y)，那么红外图像传感器40采集的图像中与像素点a对应的像素点b的位置为(x+d,y),主控板用于可见光图像传感器50采集的图像的每一像素点与红外图像传感器40采集的图像中对应的像素点求差值，并将所有差值求平均值，要是平均值小于预定阈值则认为可见光图像传感器50和红外图像传感器40采集的图像时同一类型图像，即同为静脉图像，即此时拍摄物为打印的静脉图片。所述预定阈值可依据实际应用场景设定。

37.在本实施例中，所述电路基板10上还设定有语音播报单元，语音播报单元语所述主控板连接，当静脉采集装置采集的打印的静脉图片是，语音播报单元用于进行非活体静脉的语音提示。语音播报单元可为蜂鸣器或者扬声器。

38.参照图2，本技术实施例提供的静脉识别装置200包括所述掌静脉采集装置100、存储单元201和执行单元202；存储单元201用于存储掌静脉库；执行单元202用于调用掌静脉采集装置100掌静脉图像以及所述存储单元201内掌静脉库，并用于将采集的掌纹图像和掌

静脉图像分别与掌纹库和掌静脉库进行比对。具体地，存储单元201和执行单元202可以集成于掌纹掌静脉采集装置100上，此时静脉识别装置200即为掌静脉采集装置100。在另一实施例中 一种用于活体防伪的掌静脉采集装置及静脉识别装置，存储单元201和执行单元202位于与掌静脉采集装置100通信连接的后台控制系统中，所述后台控制系统可以为但不限于后台计算机(pc)。

39.在本实施例中，所述存储单元201为存储器，可以为但不限于随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器和电可擦除只读存储器。所述执行单元202为嵌入式dsp芯片，具体为但不限于芯片；该嵌入式dsp芯片上移植图像处理算法，用于进行掌静脉识别。所述掌纹掌静脉识别系统可以为但不限于穿戴装置、门禁识别认证系统、考勤认证系统或应用于口岸通关的身份认证系统。

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