生物特征采集装置和生物特征识别系统

摘要

本申请提供了一种生物特征采集装置和生物特征识别系统，该装置包括：支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在待扫描手指上；第二光源，位于支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在待扫描手指上；图像采集组件，位于支撑件的一侧且与第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，透射光为红外光穿透待扫描手指形成的光线，反射光为可见光经过待扫描手指反射的光线。该生物特征采集装置解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。

说明书

技术领域

本申请涉及生物特征识别技术领域，具体而言，涉及一种生物特征采集装置和生物特征识别系统。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对个人信息的安全性要求也在不断提高，选择合理的身份识别技术是保证社会飞速发展的必要因素。早期技术通过密码、智能卡等进行识别，但密码被破解、智能卡被复制的概率越来越高，存在着较高的安全隐患，故生物特征识别技术应运而生。生物特征识别是指计算机通过利用人体固有的生理特征来鉴别身份，主要包括指横纹、人脸识别、指静脉、虹膜等技术。由于生物识别具有不易丢失、不易伪造、可随身携带等优点，已应用于安防监控、电子政务、电子商务等各个领域。

尽管目前生物识别的方法众多，但使用单一的方式都有着些许弊端，如指横纹容易破坏、人脸识别准确率低、指静脉稳定性差、虹膜可靠性低。在实际的生活中，单一方式的生物识别方式还是存在着些许问题。

综上所述，虽然现在存在着众多生物识别方法，但并没有考虑将其融合在一起，使得提取的生物信息不够准确。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种生物特征采集装置和生物特征识别系统，以解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种生物特征采集装置，包括：支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移所述支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在所述待扫描手指上；第二光源，位于所述支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在所述待扫描手指上；图像采集组件，位于所述支撑件的一侧且与所述第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，所述透射光为所述红外光穿透所述待扫描手指形成的光线，所述反射光为所述可见光经过所述待扫描手指反射的光线。

可选地，所述图像采集组件包括：镜头，位于所述支撑件的一侧且与所述第二光源位于同一侧，所述镜头用于聚集所述透射光和所述反射光；图像传感器，位于所述镜头远离所述支撑件的一侧，所述图像传感器用于接收聚集后的所述透射光生成第一模拟电信号，或者接收聚集后的所述反射光生成第二模拟电信号；数模转换器，与所述图像传感器通信连接，所述数模转换器用于将所述第一模拟电信号转换为第一数字图像信号，或者将所述第二模拟电信号转换为第二数字图像信号；信号处理芯片，与所述数模转换器通信连接，所述信号处理芯片用于对所述第一数字图像信号进行处理得到所述指静脉图像，或者对所述第二数字图像信号进行处理得到所述指横纹图像。

可选地，所述信号处理芯片包括：第一控制模块，与所述第一光源电连接，所述第一控制模块用于控制所述第一光源的开关；第二控制模块，与所述第二光源电连接，所述第二控制模块用于控制所述第二光源的开关。

可选地，所述信号处理芯片还包括：第一检测模块，与所述数模转换器通信连接，所述第一检测模块用于检测所述指静脉图像的亮度；第三控制模块，与所述第一检测模块和所述第一光源通信连接，所述第三控制模块用于根据所述亮度调整所述第一光源的功率。

可选地，所述第三控制模块包括：确定子模块，与所述第一检测模块通信连接，所述确定子模块用于确定所述亮度是否在预定范围内；第一控制子模块，与所述确定子模块通信连接，所述第一控制子模块用于在所述亮度不在预定范围内的情况下调整所述第一光源的功率；第二控制子模块，与所述确定子模块通信连接，所述第二控制子模块用于在所述亮度在所述预定范围内的情况下停止调整所述第一光源的功率。

可选地，所述信号处理芯片还包括：第二检测模块，与所述数模转换器通信连接，所述第二检测模块用于检测所述指横纹图像的质量；提示模块，与所述第二检测模块通信连接，所述提示模块用于在所述指横纹图像的质量不符合目标要求的情况下提示重新放置手指。

可选地，所述信号处理芯片还包括：图像生成模块，与所述数模转换器通信连接，所述图像生成模块用于对所述第一数字图像信号进行处理得到所述指静脉图像，或者对所述第二数字图像信号进行处理得到所述指横纹图像；图像处理模块，与所述图像生成模块通信连接，所述图像处理模块用于对所述指静脉图像和所述指横纹图像进行裁剪和压缩，得到待传输图像，所述待传输图像包括裁剪和压缩后的所述指静脉图像和所述指横纹图像；加密模块，与所述图像处理模块通信连接，所述加密模块用于对所述待传输图像进行加密，得到加密图像；传输模块，与所述加密模块通信连接，所述传输模块用于发送所述加密图像至图像识别设备。

可选地，所述装置还包括：第一框体，具有第一容纳腔，所述第一光源和所述支撑件位于所述第一容纳腔内，所述第一框体具有开口，所述开口用于使得所述待扫描手指穿过所述开口放置在所述支撑件上；第二框体，与所述第一框体连接，所述第二框体具有第二容纳腔，所述第二光源和所述图像采集组件位于所述第二容纳腔中，且所述第二框体为密封结构。

可选地，所述装置还包括：连接件，用于连接所述第一框体和所述第二框体，且所述连接件为透明的。

可选地，所述装置还包括：遮光罩，与所述第一框体连接，所述遮光罩用于遮盖所述第一框体的至少部分所述开口。

可选地，所述装置还包括：聚光棒，位于所述第一光源和所述支撑件之间，所述聚光棒用于聚集所述红外光，使得聚集后所述红外光照射在所述待扫描手指上。

根据本申请的另一方面，提供了一种生物特征识别系统，包括生物特征采集装置和图像识别设备，所述生物特征采集装置为任意一种所述的生物特征采集装置。

应用本申请的技术方案，上述生物特征采集装置中，支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移上述支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在上述待扫描手指上；第二光源，位于上述支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在上述待扫描手指上；图像采集组件，位于上述支撑件的一侧且与上述第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，上述透射光为上述红外光穿透上述待扫描手指形成的光线，上述反射光为上述可见光经过上述待扫描手指反射的光线。该生物特征采集装置通过图像采集组件采集透射待扫描手指的红外光生成指静脉图像，并采集反射待扫描手指的可见光生成指横纹图像，使得生物特征采集装置可以采集指静脉和指横纹两种生物特征，从而可以通过指静脉图像和指横纹图像进行识别，提高了生物特征识别的准确性，解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。并且，该采集装置实现了在同一结构内进行指静脉图像和指横纹图像的采集，大大的减小了设备的体积。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种实施例的生物特征采集装置的示意图；

图2示出了根据本申请的一种实施例的生物特征采集装置的侧视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

01、待扫描手指；10、支撑件；20、第一光源；30、第二光源；40、图像采集组件；41、镜头；42、图像传感器；50、第一框体；60、第二框体；70、连接件；80、遮光罩；90、聚光棒。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中生物特征识别不准确，为了解决如上，本申请提出了一种生物特征采集装置和生物特征识别系统。

根据本申请的实施例，提供了一种生物特征采集装置，如图1所示，该装置包括：

支撑件10，用于支撑待扫描手指；

第一光源20，位移上述支撑件10的一侧，用于发出红外光并照射在上述待扫描手指01上；

第二光源30，位于上述支撑件10的另一侧，用于发出可见光并照射在上述待扫描手指01上；

图像采集组件40，位于上述支撑件10的一侧且与上述第二光源30位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，上述透射光为上述红外光穿透上述待扫描手指01形成的光线，上述反射光为上述可见光经过上述待扫描手指01反射的光线。

上述生物特征采集装置中，支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移上述支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在上述待扫描手指上；第二光源，位于上述支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在上述待扫描手指上；图像采集组件，位于上述支撑件的一侧且与上述第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，上述透射光为上述红外光穿透上述待扫描手指形成的光线，上述反射光为上述可见光经过上述待扫描手指反射的光线。该生物特征采集装置通过图像采集组件采集透射待扫描手指的红外光生成指静脉图像，并采集反射待扫描手指的可见光生成指横纹图像，使得生物特征采集装置可以采集指静脉和指横纹两种生物特征，从而可以通过指静脉图像和指横纹图像进行识别，提高了生物特征识别的准确性，解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。并且，该采集装置实现了在同一结构内进行指静脉图像和指横纹图像的采集，大大的减小了设备的体积。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述图像采集组件40包括镜头41、图像传感器42、数模转换器和信号处理芯片，其中，镜头41位于上述支撑件10的一侧且与上述第二光源30位于同一侧，上述镜头41用于聚集上述透射光和上述反射光；图像传感器42位于上述镜头41远离上述支撑件10的一侧，上述图像传感器42用于接收聚集后的上述透射光生成第一模拟电信号，或者接收聚集后的上述反射光生成第二模拟电信号；数模转换器与上述图像传感器通信连接，上述数模转换器用于将上述第一模拟电信号转换为第一数字图像信号，或者将上述第二模拟电信号转换为第二数字图像信号；信号处理芯片与上述数模转换器通信连接，上述信号处理芯片用于对上述第一数字图像信号进行处理得到上述指静脉图像，或者对上述第二数字图像信号进行处理得到上述指横纹图像。具体地，上述指静脉图像的采集过程为第一光源发射的红外光穿透待扫描手指形成透射光，镜头聚集透射光照射在图像传感器上，从而生成第一模拟电信号，再通过数模转换器将第一模拟电信号转换为第一数字图像信号，再通过信号处理芯片对第一数字图像信号进行处理得到指静脉图像，上述指横纹图像的采集过程为第二光源发射的可见光照射在待扫描手指上形成反射光，镜头聚集反射光照射在图像传感器上，从而生成第二模拟电信号，再通过数模转换器将第二模拟电信号转换为第二数字图像信号，再通过信号处理芯片对第二数字图像信号进行处理得到指横纹图像。

需要说明的额是，指静脉和指横纹的拍摄区域实际上是不同的，指静脉是手指内部的静脉信息，而指横纹的是手指表面的指横纹，故对镜头有着较高的需求镜头有着较高的需求，使用了高景深的广角镜头，保证可以在手指表面和手指内部都可以形成清晰完整的图像。

本申请的一种实施例中，上述信号处理芯片包括第一控制模块和第二控制模块，其中，第一控制模块与上述第一光源电连接，上述第一控制模块用于控制上述第一光源的开关；第二控制模块与上述第二光源电连接，上述第二控制模块用于控制上述第二光源的开关。具体地，通过信号处理芯片控制第一光源和第二光源的开关，保证第一光源或者第二光源开启时，其他电器元件已开启，保证指静脉图像和指横纹图像可以正常采集，降低功耗。

本申请的一种实施例中，上述信号处理芯片还包括第一检测模块和第三控制模块，其中，第一检测模块与上述数模转换器通信连接，上述第一检测模块用于检测上述指静脉图像的亮度；第三控制模块与上述第一检测模块和上述第一光源通信连接，上述第三控制模块用于根据上述亮度调整上述第一光源的功率。具体地，由于每个人的手指粗细都不相同，为防止图像过曝或者过暗，需要根据手指的粗细来自动调整透射光源的亮暗，另外，由于采集的是手指表面的指横纹信息，与手指粗细关系不大，故此处的可见光反射光源为固定亮度，不需要进行亮度的调整。

本申请的一种实施例中，上述第三控制模块包括确定子模块、第一控制子模块和第二控制子模块，其中，确定子模块与上述第一检测模块通信连接，上述确定子模块用于确定上述亮度是否在预定范围内；第一控制子模块与上述确定子模块通信连接，上述第一控制子模块用于在上述亮度不在预定范围内的情况下调整上述第一光源的功率；第二控制子模块，与上述确定子模块通信连接，上述第二控制子模块用于在上述亮度在上述预定范围内的情况下停止调整上述第一光源的功率。具体地，在设定一个初始值采集到图像后，图像处理模块会判断图像亮度是否在预定范围内，如偏暗或者偏亮，调整第一光源的功率，会增大或减小透射光源的占空比，经过不断调整，调整到合适的亮度。

本申请的一种实施例中，上述信号处理芯片还包括第二检测模块和提示模块，其中，第二检测模块与上述数模转换器通信连接，上述第二检测模块用于检测上述指横纹图像的质量；提示模块与上述第二检测模块通信连接，上述提示模块用于在上述指横纹图像的质量不符合目标要求的情况下提示重新放置手指。具体地，目标要求的依据为手指的轮廓是否在图像范围内，如图像范围内无手指部分或者手指部分所占比较小，则认为指静脉图像质量不合格，提示重新放置手指，直至手指放置正确位置。

本申请的一种实施例中，上述信号处理芯片还包括图像生成模块、图像处理模块、加密模块和传输模块，其中，图像生成模块，与上述数模转换器通信连接，上述图像生成模块用于对上述第一数字图像信号进行处理得到上述指静脉图像，或者对上述第二数字图像信号进行处理得到上述指横纹图像；图像处理模块，与上述图像生成模块通信连接，上述图像处理模块用于对上述指静脉图像和上述指横纹图像进行裁剪和压缩，得到待传输图像，上述待传输图像包括裁剪和压缩后的上述指静脉图像和上述指横纹图像；加密模块，与上述图像处理模块通信连接，上述加密模块用于对上述待传输图像进行加密，得到加密图像；传输模块，与上述加密模块通信连接，上述传输模块用于发送上述加密图像至图像识别设备。具体地，图像生成模块对上述第一数字图像信号进行处理得到上述指静脉图像，或者对上述第二数字图像信号进行处理得到上述指横纹图像之后，对指静脉和指横纹图像进行裁剪和压缩，可根据实际的手指区域大小裁剪，裁剪后对静脉图像和指横纹图像进行了压缩处理，极大的减小了数据的传输量，另外，还可以通过算法对图像进行平滑处理，以便于识别过程的图像比对，在图像传输前，采用SM2、SM4等加密算法待传输图像进行加密处理，在其他外设上可以通过解密得到正确的信息，以为防止信息泄露，保证信息安全，传输模块通过USB接口与其他外设相连，其他设备可以是电脑、终端等其他外设，外设设备进行指静脉图像和指横纹图像的比对和识别认证等工作。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述装置还包括第一框体50和第二框体60，其中，第一框体50具有第一容纳腔，上述第一光源20和上述支撑件10位于上述第一容纳腔内，上述第一框体50具有开口，上述开口用于使得上述待扫描手指01穿过上述开口放置在上述支撑件10上；第二框体60与上述第一框体50连接，上述第二框体60具有第二容纳腔，上述第二光源30和上述图像采集组件40位于上述第二容纳腔中，且上述第二框体60为密封结构。具体地，第一框体和第二框体形成双侧支撑结构，第一框体和第二框体用于支持和保护上述第一光源、上述支撑件、上述第二光源和上述图像采集组件，且第一框体和第二框体可拆卸地连接，便于维护。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述装置还包括连接件70，上述连接件70用于连接上述第一框体50和上述第二框体60，且上述连接件70为透明的。具体地，上述连接件为玻璃片，以便于透射光穿过玻璃片被镜头接收，阻挡外界杂物，保护第一框体和第二框体内部环境干净，避免污染镜头等器件。

本申请的一种实施例中，如图2所示，上述装置还包括遮光罩80，与上述第一框体50连接，上述遮光罩80用于遮盖上述第一框体50的至少部分上述开口。具体地，上述遮光罩为弹性遮光罩，可以根据情况撑开和收回，可以阻挡外界光对应图像采集的影响，提高图像采集的质量，即当外界光较弱时，第一框体和第二框体形成双侧支撑结构可以阻挡外界光，此时可选择关闭弹性遮光罩，如果外界光过强，本身的双侧支撑结构不能阻挡外界光，此时可选择打开弹性遮光罩，弹性遮光罩为不透光材料，可有效阻挡可见光和红外光，弹性遮光罩在不使用的时候可以折叠收起，可以大大的缩小设备的体积。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述装置还包括聚光棒90，上述聚光棒90位于上述第一光源20和上述支撑件10之间，上述聚光棒90用于聚集上述红外光，使得聚集后上述红外光照射在上述待扫描手指01上。具体地，第一光源为红外光源，具有发散性，聚光棒可将红外光聚集照射到手指表面，增强指静脉图像的清晰度。

本申请的一种实施例中，上述第二光源为冷光源。具体地，冷光源作为新型的发光材料，具有空间小，功耗低，寿命长、安全可靠的优点，使用传统的光源太占空间，而平面冷光源的满足了设备小型化要求，且平面冷光源不会像传统光源一样突然寿命终结，会在使用的过程中亮度慢慢衰减，便于设备维护。

本申请的一种实施例中，上述第二光源有多个，多个上述第二光源围绕上述图像采集组件设置。具体地，多个上述第二光源围绕上述图像采集组件设置，避免待扫描手指的指横纹图像采集不完整，保证图像质量。

根据本申请的实施例还提供了一种生物特征识别系统，包括生物特征采集装置和图像识别设备，上述生物特征采集装置为任意一种上述的生物特征采集装置。

上述生物特征识别系统中，包括生物特征采集装置和图像识别设备，支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移上述支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在上述待扫描手指上；第二光源，位于上述支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在上述待扫描手指上；图像采集组件，位于上述支撑件的一侧且与上述第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，上述透射光为上述红外光穿透上述待扫描手指形成的光线，上述反射光为上述可见光经过上述待扫描手指反射的光线。该生物特征识别系统通过图像采集组件采集透射待扫描手指的红外光生成指静脉图像，并采集反射待扫描手指的可见光生成指横纹图像，使得生物特征采集装置可以采集指静脉和指横纹两种生物特征，从而可以通过指静脉图像和指横纹图像进行识别，提高了生物特征识别的准确性，解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的生物特征采集装置中，支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移上述支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在上述待扫描手指上；第二光源，位于上述支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在上述待扫描手指上；图像采集组件，位于上述支撑件的一侧且与上述第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，上述透射光为上述红外光穿透上述待扫描手指形成的光线，上述反射光为上述可见光经过上述待扫描手指反射的光线。该生物特征采集装置通过图像采集组件采集透射待扫描手指的红外光生成指静脉图像，并采集反射待扫描手指的可见光生成指横纹图像，使得生物特征采集装置可以采集指静脉和指横纹两种生物特征，从而可以通过指静脉图像和指横纹图像进行识别，提高了生物特征识别的准确性，解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。

2)、本申请的生物特征识别系统中，包括生物特征采集装置和图像识别设备，支撑件，用于支撑待扫描手指；第一光源，位移上述支撑件的一侧，用于发出红外光并照射在上述待扫描手指上；第二光源，位于上述支撑件的另一侧，用于发出可见光并照射在上述待扫描手指上；图像采集组件，位于上述支撑件的一侧且与上述第二光源位于同一侧，用于接收透射光生成指静脉图像，或者接收反射光生成指横纹图像，上述透射光为上述红外光穿透上述待扫描手指形成的光线，上述反射光为上述可见光经过上述待扫描手指反射的光线。该生物特征识别系统通过图像采集组件采集透射待扫描手指的红外光生成指静脉图像，并采集反射待扫描手指的可见光生成指横纹图像，使得生物特征采集装置可以采集指静脉和指横纹两种生物特征，从而可以通过指静脉图像和指横纹图像进行识别，提高了生物特征识别的准确性，解决现有技术中生物特征识别不准确的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。