專利名稱：一種基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物識別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用指紋及靜脈進(jìn)行身份認(rèn)證 的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著計算機(jī)技術(shù)，光電子技術(shù)、數(shù)字圖像處理與模式識別等技術(shù)的飛速 發(fā)展，出現(xiàn)了一種嶄新的人體生物特征認(rèn)證技術(shù)，即利用人體固有的生物特 征(如人臉、指紋、掌紋、虹膜)或行為特征(如步態(tài)、簽字、擊鍵等)，通過圖 像處理和模式匹配的方法來鑒別個人身份的技術(shù)；這種新技術(shù)與傳統(tǒng)的基于 IC卡或是密碼的身份認(rèn)證方式比較而言，它具有人體所固有的不可復(fù)制的唯 一性和穩(wěn)定性，不易復(fù)制、失竊或被遺忘，因而具有更好的安全性、可靠性 和有效性，近年來受到越來越多的重視，具有廣闊的應(yīng)用前景。
在人體的各種生物特征中，指紋識別的發(fā)展最為成熟，理論也證明了指 紋的唯一性、長期不變性，同時指紋識別還具有識別率高、受外界因素影響 小等優(yōu)點(diǎn)，因而常常用來作為身份識別的一個有效手段，但是指紋識別存在 一個問題因為指紋是人體外層的特征，技術(shù)人員可以對殘留在光滑物體(如 杯子，玻璃等)表面的指紋進(jìn)行偽造，因此由單一指紋特征構(gòu)成的認(rèn)證系統(tǒng) 防偽性不足，存在一定的安全隱患。人體的另一種生物特征——靜脈紋路， 也具有長期不變性，而且和指紋或掌紋相比，靜脈位于表皮以下，幾乎是不 可偽造的，當(dāng)近紅外光照射手指時，活體手背靜脈中的血紅蛋白會吸收近紅 外光，使得有靜脈紋路的地方在圖像上呈現(xiàn)出黑色，形成靜脈紋路圖，因此， 靜脈認(rèn)證也逐漸發(fā)展成為認(rèn)證的普遍方法，但是，靜脈識別技術(shù)的成熟度和 準(zhǔn)確率低于指紋識別，且靜脈紋路的唯一性還未得到證明。因此為避免單一 生物特征識別的缺點(diǎn)，就要求開發(fā)出具有多生物特征識別的認(rèn)證系統(tǒng)，以保 證生物特征識別的唯一性和準(zhǔn)確率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種符合人體工程學(xué)的，結(jié)合指紋和手背靜脈的 雙模態(tài)生物特征認(rèn)證裝置，通過使用者自然舒適的抓握和指壓，來觸發(fā)系統(tǒng) 采集指紋和手背靜脈圖像，在保證系統(tǒng)的認(rèn)證準(zhǔn)確率和唯一性的基礎(chǔ)上，還 可提高系統(tǒng)的安全性和防偽性。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案 一種基于手指指紋和手背 靜脈的身份認(rèn)證裝置，包括
具有用手握持的曲率的握把部；
采集拇指指紋的指紋采集部；
直接照射握在所述握把部的手掌背部的光源；
拍攝直接照射握在所述握把部的手掌背部的，來自上述光源的攝像部， 所述攝像部設(shè)置在握在所述握把部的手掌背部的相對的位置上，拍攝握在所
述握把部的手掌背部；
啟動所述光源、指紋采集部和攝像部并從所述攝像部拍攝的圖像及指紋 采集部中提取靜脈圖案和指紋圖案進(jìn)行認(rèn)證的處理部；
啟動所述處理部的觸動開關(guān)；
所述處理部分別與指紋采集部、光源、攝像部和觸動開關(guān)相連接。 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述指紋采集部設(shè)置在指壓板上，采用半導(dǎo)體
電容式指紋傳感器，所述指壓板設(shè)置在支持所述握把部的握把支持部上。 所述觸動開關(guān)設(shè)置在所述指壓板與所述握把支持部的連接處。這樣當(dāng)拇
指壓下指壓板采集指紋時，可以自然舒適的啟動觸動開關(guān)，從而啟動認(rèn)證裝
置工作。
所述指紋采集部設(shè)置于所述握把部上的除拇指外的手指自然抓握握把 部時拇指對應(yīng)的位置上，采用半導(dǎo)體電容式指紋傳感器。當(dāng)使用者的四指抓 握握把部時，拇指可以自然舒適地放置在指紋采集部上，因而每次拇指擺放 的位置和角度固定，從而使得指紋采集部采集到的指紋圖像基本沒有位置和 角度的偏移，進(jìn)而提高本發(fā)明進(jìn)行人員認(rèn)證的準(zhǔn)確度，而且還提高了整個裝 置的集成度。
所述觸動開關(guān)位于握把部上除拇指外的手指與握把部的接觸處。這樣可 以自然舒適的啟動觸動開關(guān)，從而啟動認(rèn)證裝置工作。
所述光源沿所述攝像部的周向設(shè)置。這樣可以使光源充分地照射在握在握把部的手掌背部。
所述光源是指波長為800~960nm的近紅外LED。醫(yī)學(xué)研究表明波長在 700~1000nm的近紅外光譜區(qū)的光線對人體組織有較強(qiáng)的穿透能力，人體血 液中的氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在800~960nm的波長范圍內(nèi)的吸收率 相對較高，而人體組織中的其他部分在這個波長范圍內(nèi)吸收率相對較低，所 以在近紅外光源的照射下，手指靜脈部分會因為對光線有較多的吸收而呈黑 色，同時其它部分呈現(xiàn)白色，這樣就可以得到清晰的手掌背部靜脈圖像。采 用波長為880nm的近紅外LED作為光源是優(yōu)選方案。
所述攝像部是指高信噪比的黑白數(shù)碼相機(jī)。
所述攝像部與所述握在握把部的手掌背部之間的相應(yīng)位置上還設(shè)有濾波 裝置；所述濾波裝置是指近紅外濾波片，其可以濾除雜散光，僅僅保留近紅 外光線進(jìn)入攝像部，從而保證指靜脈圖像的清晰度。
本發(fā)明有兩種工作方式，分別是身份注冊工作方式和身份認(rèn)證工作方式。 在身份認(rèn)證工作方式之前，需要進(jìn)行身份注冊，完成身份注冊之后， 一般就 只常用到身份認(rèn)證工作方式了，因此，本發(fā)明可以外接一個鍵盤或其它外接 設(shè)備，當(dāng)進(jìn)行身份注冊時，通過鍵盤或其它外接設(shè)備輸入密碼或通過其它驗 證方式才允許進(jìn)行身份注冊。之后使用者只需觸發(fā)觸動開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)身份 認(rèn)證了，采取這種方式可以在最大程度上為使用者提供便利。
本發(fā)明是這樣使用的
1、進(jìn)行身份注冊通過鍵盤或其它外接設(shè)備輸入密碼或通過其它驗證
方式，被允許進(jìn)行身份注冊，此時用四只手指自然抓握握把部，拇指對準(zhǔn)指 紋采集部，啟動觸動開關(guān)，此時處理部開始工作，處理部控制指紋采集部采 集拇指指紋，與此同時，處理部點(diǎn)亮光源，照射手背并反射回來，通過濾波 裝置濾出其他波長的光線，送入攝像部，獲得手掌背部靜脈圖像，隨后處理 部分別對采集到的指紋圖像和手背靜脈圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到指 紋特征和手背靜脈特征。將得到的指紋特征和手背靜脈特征組成指紋一手背
靜脈特征對，并暫存起來。重復(fù)三次上述過程，就能形成3組指紋一手背靜 脈特征對，對獲得的3組指紋一手背靜脈特征對計算它們之間的差異值D， 如果差異值D大于預(yù)設(shè)閾值，則表示此次采集的指紋和手背靜脈圖像總體效 果不佳，不宜作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊數(shù)據(jù)庫，因此注冊過程失敗，使用者可 以選擇重新采集或是退出注冊；如果差異值D大于預(yù)設(shè)閾值，表示此次采集和處理獲得的3組指紋一手背靜脈特征對有效，可以作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊 數(shù)據(jù)庫，因此計算它們的平均值后，并將該組特征存入注冊數(shù)據(jù)庫，此時注 冊成功，使用者可以根據(jù)需要退出或是繼續(xù)注冊。
2、進(jìn)行身份認(rèn)證用四只手指自然抓握握把部，拇指對準(zhǔn)指紋采集部， 啟動觸動開關(guān)，則處理部控制指紋采集部采集拇指指紋，與此同時，處理部 點(diǎn)亮光源，照射手背并反射回來，通過濾波裝置濾出其他波長的光線，送入 攝像部，獲得近手背靜脈圖像，隨后處理部分別對采集到的指紋圖像和手背 靜脈圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到指紋特征和手背靜脈特征。將新得到 的指紋特征和手背靜脈特征與數(shù)據(jù)庫中注冊的指紋特征和手背靜脈特征分別 進(jìn)行匹配即將指紋特征和手背靜脈特征與數(shù)據(jù)庫中注冊的第一組指紋一手 背靜脈特征對分別進(jìn)行相似度計算，并對二者加權(quán)相加，如果該值大于預(yù)設(shè) 閾值，則匹配成功，否則，與數(shù)據(jù)庫中注冊的另外一組指紋一手背靜脈特征 對進(jìn)行匹配，直到與最后一組指紋一手背靜脈特征對進(jìn)行匹配，如果匹配成 功，則身份認(rèn)證通過，否則身份認(rèn)證失敗。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的主要優(yōu)點(diǎn)及效果
1、 本發(fā)明的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置充分利用了手部 的兩種不同生物特征，相對單一的指紋認(rèn)證方式而言，雙模態(tài)認(rèn)證中的靜脈 認(rèn)證本身含有活體判別作用，因此可以提高認(rèn)證系統(tǒng)的防偽性和安全性，同 時相對單一的靜脈認(rèn)證方式而言，由于靜脈識別技術(shù)的成熟度和準(zhǔn)確率低于 指紋識別，且靜脈紋路的唯一性還未得到證明，因此采用指紋和手背靜脈雙 模態(tài)認(rèn)證能夠保證身份認(rèn)證系統(tǒng)的唯一性，并能有效提高身份認(rèn)證系統(tǒng)的精 確性。
2、 本發(fā)明的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，順應(yīng)人們常用 的抓握方式，將指紋圖像和手背靜脈圖像的采集部分別設(shè)置在五根手指自然 抓握握把時拇指和手掌背部相對的位置上，當(dāng)使用者自然抓握握把的時候即 可采集圖像，使得單手操作即可完成，因此更易于被接受作為身份認(rèn)證系統(tǒng)； 而且指紋采集時，拇指可以自然舒適地放置在指紋采集部上，因而每次拇指 擺放的位置和角度固定，從而使得指紋采集部采集到的指紋圖像基本沒有位 置和角度的偏移，進(jìn)而提高本發(fā)明基于手指指紋和指靜脈的身份認(rèn)證裝置進(jìn) 行人員認(rèn)證的準(zhǔn)確度。3、 本發(fā)明的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置一般都處于待機(jī)
狀態(tài)，只有當(dāng)啟動觸動開關(guān)時，系統(tǒng)才開始工作，通過這種方式啟動系統(tǒng)比 較方便，省力而且省電。
4、 本發(fā)明的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置采集指紋圖像時 采用半導(dǎo)體電容式指紋傳感器，采集手背靜脈圖像時通過近紅外LED照射手 背，并經(jīng)由近紅外濾波片濾除其余波長光線，因此不會受光照的影響，可以 在強(qiáng)光和弱光下工作，使得系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)和穩(wěn)定性好。


圖1是實(shí)施例1采用的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的一 種結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)是該裝置的左視圖；(b)是該裝置的主視圖；(c) 是該裝置的俯視圖2是使用圖1所示裝置采集指靜脈和手掌背部靜脈的示意圖；其中 (a)是圖1所示裝置的安裝示意圖；(b)圖1所示裝置的使用狀態(tài)圖3是實(shí)施例2采用的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的一 種結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)是該裝置的左視圖；(b)是該裝置的主視圖；(C) 是該裝置的俯視圖4是實(shí)施例3采用的基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的一 種結(jié)構(gòu)示意圖；其中(a)是該裝置的左視圖；b)是該裝置的主視圖；(C) 是該裝置的俯視圖5是本發(fā)明基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置進(jìn)行身份注冊 的實(shí)現(xiàn)流程圖6是本發(fā)明基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置進(jìn)行身份認(rèn)證 的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施 方式不限于此。 實(shí)施例1
基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中(a)是該裝置的左視圖；(b)是該裝置的主視圖；(C)是該裝置的俯視圖；圖中 包括握把支持部1，攝像部2，處理部3，觸動開關(guān)4，指壓板5，指紋采集
部6，握把部7，光源8，濾波裝置9，處理部3分別連接攝像部2、觸動 開關(guān)4、指紋采集部6和光源8。
握把支持部1用來安裝處理部3、觸動開關(guān)4和指壓板5，并用于固定攝 像部2和握把部7。
攝像部2采用高信噪比的黑白數(shù)碼相機(jī)，其固定在握把支持部1上，并 位于握把部7的右側(cè)，鏡頭朝左指向握把部7右側(cè)，對應(yīng)于當(dāng)右手指抓握握 把部7時手掌背部的位置，用以獲取手背靜脈圖像。
處理部3是一個主控電路，其安裝在握把支持部1上，其分別與光源8、 攝像部2、指紋采集部6和觸動開關(guān)4相連接，由它來控制攝像部2、光源8、 指紋采集部6等部件，以實(shí)現(xiàn)手背靜脈和指紋圖像的采集，預(yù)處理和特征提 取，匹配和認(rèn)證。
觸動開關(guān)4安裝指壓板5與握把支持部1的連接處，其與處理部3相連 接，由它啟動處理部3。
指壓板5安裝在握把支持部1上，當(dāng)拇指按下指壓板5時，它會觸發(fā)觸 動開關(guān)4，從而啟動主控電路3。
指紋采集部6安裝在指壓板5上，用以采集指紋圖像。
握把部7安裝在握把支持部1上，用于使四手指自然抓握，使手掌背部 的皮膚緊繃，保證手背靜脈提取的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。
光源8主要用途是為手背靜脈的紅外成像提供光源支持，其采用波長范 圍為800~960nm的近紅外LED，采用波長為880nm的近紅外LED作為近 紅外光源是優(yōu)選方案。光源8安裝在攝像部2的周圍，呈圓周排列，共8盞， 其前方可以安置均光片，以起到均勻光線和保護(hù)光源的作用。
濾波裝置9采用近紅外濾波片，其安裝在攝像部2的鏡頭前，其功能是 濾除雜散光，僅僅保留近紅外光線進(jìn)入數(shù)字相機(jī)，從而保證手背靜脈圖像的 清晰度。
本發(fā)明的裝置有兩種工作方式，分別是身份注冊工作方式和身份認(rèn)證工 作方式。它是這樣使用的
1、進(jìn)行身份注冊通過鍵盤或其它外接設(shè)備輸入密碼或通過其它驗證方式，被允許進(jìn)行身份注冊，此時用右手四只手指自然抓握握把部7，拇指
對準(zhǔn)指壓板5上的指紋采集部6，壓下，啟動觸動開關(guān)4，此時處理部3開 始工作，處理部3控制指紋采集部6采集拇指指紋，與此同時，處理部3點(diǎn) 亮光源8，照射手背并反射回來，通過濾波裝置9濾出其他波長的光線，送 入攝像部2，獲得手掌背部靜脈圖像，隨后處理部3分別對采集到的指紋圖 像和手背靜脈圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到指紋特征和手背靜脈特征。 將得到的指紋特征和手背靜脈特征組成指紋一手背靜脈特征對，并暫存起來。 重復(fù)三次上述過程，就能形成3組指紋一手背靜脈特征對，對獲得的3組指 紋一手背靜脈特征對計算它們之間的差異值D，如果差異值D大于預(yù)設(shè)閾值， 則表示此次采集的指紋和手背靜脈圖像總體效果不佳，不宜作為注冊數(shù)據(jù)存 入注冊數(shù)據(jù)庫，因此注冊過程失敗，使用者可以選擇重新采集或是退出注冊； 如果差異值D大于預(yù)設(shè)閾值，表示此次采集和處理獲得的3組指紋一手背靜 脈特征對有效，可以作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊數(shù)據(jù)庫，因此計算它們的平均值 后，并將該組特征存入注冊數(shù)據(jù)庫，此時注冊成功，使用者可以根據(jù)需要退 出或是繼續(xù)注冊，其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖5所示。
2、進(jìn)行身份認(rèn)證用右手四只手指自然抓握握把部7，拇指對準(zhǔn)指壓板 5上的指紋采集部6，壓下，啟動觸動開關(guān)4，則處理部3控制指紋采集部6 采集拇指指紋，與此同時，處理部3點(diǎn)亮光源，照射手背并反射回來，通過 濾波裝置9濾出其他波長的光線，送入攝像部2，獲得近手背靜脈圖像，隨 后處理部3分別對采集到的指紋圖像和手背靜脈圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提 取，得到指紋特征和手背靜脈特征。將新得到的指紋特征和手背靜脈特征與 數(shù)據(jù)庫中注冊的指紋特征和手背靜脈特征分別進(jìn)行匹配即將指紋特征和手 背靜脈特征與數(shù)據(jù)庫中注冊的第一組指紋一手背靜脈特征對分別進(jìn)行相似度 計算，并對二者加權(quán)相加，如果該值大于預(yù)設(shè)閾值，則匹配成功，否則，與 數(shù)據(jù)庫中注冊的另外一組指紋一手背靜脈特征對進(jìn)行匹配，直到與最后一組 指紋一手背靜脈特征對進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則身份認(rèn)證通過，否則身 份認(rèn)證失敗，其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖6所示。
實(shí)施例2
基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中(a)是該裝置的左視圖；(b)是該裝置的主視圖；(C)是該裝置的俯視圖；圖中 包括握把支持部1，攝像部2，處理部3，觸動開關(guān)4，指壓板5，指紋采集
部6，握把部7，光源8，濾波裝置9，處理部3分別連接攝像部2、觸動 開關(guān)4、指紋采集部6和光源8。
握把支持部1用來安裝處理部3和指壓板5，并用于固定攝像部2和握 把部7。
攝像部2采用高信噪比的黑白數(shù)碼相機(jī)，其固定在握把支持部1上，并 位于握把部7的右側(cè)，鏡頭朝左指向握把部7右側(cè)，對應(yīng)于當(dāng)右手指抓握握 把部7時手掌背部的位置，用以獲取手背靜脈圖像。
處理部3是一個主控電路，其安裝在握把支持部1上，其分別與光源8、 攝像部2、指紋采集部6和觸動開關(guān)4相連接，由它來控制攝像部2、光源8、 指紋采集部6等部件，并實(shí)現(xiàn)手背靜脈和指紋圖像的采集，預(yù)處理和特征提 取，匹配和認(rèn)證。
觸動開關(guān)4安裝握把部7上除拇指外的手指與握把部的接觸處，其與處 理部3相連接，當(dāng)所述手指輕壓時觸動開關(guān)時，由它啟動處理部3。
指壓板5安裝在握把支持部1上。
指紋采集部6安裝在指壓板5上，用以采集指紋圖像。
握把部7安裝在握把支持部1上，用于使四手指自然抓握，使手掌背部 的皮膚緊繃，保證手背靜脈提取的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。
光源8采用波長范圍為800~960nm的近紅外LED,采用波長為880nm 的近紅外LED是優(yōu)選方案，其安裝在攝像部2的周圍，呈圓周排列，共8 盞，本實(shí)施例在光源前安置一快均光片，可以起到均勻光線和保護(hù)光源的作 用。
濾波裝置9采用近紅外濾波片，其安裝在攝像部2的鏡頭前，其功能是 濾除雜散光，僅僅保留近紅外光線進(jìn)入數(shù)字相機(jī)，從而保證手背靜脈圖像的 清晰度。
本發(fā)明的裝置有兩種工作方式，分別是身份注冊工作方式和身份認(rèn)證工 作方式。它是這樣使用的
1、進(jìn)行身份注冊通過鍵盤或其它外接設(shè)備輸入密碼或通過其它驗證 方式，被允許進(jìn)行身份注冊，此時用右手四只手指自然抓握握把部7，拇指對準(zhǔn)指紋采集部6，用手指輕壓啟動觸動開關(guān)4，此時處理部3開始工作， 處理部3控制指紋采集部6采集拇指指紋，與此同時，處理部3點(diǎn)亮光源8， 照射手背并反射回來，通過濾波裝置9濾出其他波長的光線，送入攝像部2， 獲得手掌背部靜脈圖像，隨后處理部3分別對采集到的指紋圖像和手背靜脈 圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到指紋特征和手背靜脈特征。將得到的指紋 特征和手背靜脈特征組成指紋一手背靜脈特征對，并暫存起來。重復(fù)三次上 述過程，就能形成3組指紋一手背靜脈特征對，對獲得的3組指紋一手背靜 脈特征對計算它們之間的差異值D，如果差異值D大于預(yù)設(shè)閾值，則表示此 次采集的指紋和手背靜脈圖像總體效果不佳，不宜作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊數(shù) 據(jù)庫，因此注冊過程失敗，使用者可以選擇重新采集或是退出注冊；如果差 異值D大于預(yù)設(shè)閾值，表示此次采集和處理獲得的3組指紋一手背靜脈特征 對有效，可以作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊數(shù)據(jù)庫，因此計算它們的平均值后，并 將該組特征存入注冊數(shù)據(jù)庫，此時注冊成功，使用者可以根據(jù)需要退出或是 繼續(xù)注冊，其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖5所示。
2、進(jìn)行身份認(rèn)證用右手四只手指自然抓握握把部7，拇指對準(zhǔn)指紋采 集部6，用手指輕壓啟動觸動開關(guān)4，則處理部3控制指紋采集部6采集拇 指指紋，與此同時，處理部3點(diǎn)亮光源，照射手背并反射回來，通過濾波裝 置9濾出其他波長的光線，送入攝像部2，獲得近手背靜脈圖像，隨后處理 部3分別對采集到的指紋圖像和手背靜脈圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到 指紋特征和手背靜脈特征。將新得到的指紋特征和手背靜脈特征與數(shù)據(jù)庫中 注冊的指紋特征和手背靜脈特征分別進(jìn)行匹配即將指紋特征和手背靜脈特 征與數(shù)據(jù)庫中注冊的第一組指紋一手背靜脈特征對分別進(jìn)行相似度計算，并 對二者加權(quán)相加，如果該值大于預(yù)設(shè)閾值，則匹配成功，否則，與數(shù)據(jù)庫中 注冊的另外一組指紋一手背靜脈特征對進(jìn)行匹配，直到與最后一組指紋一手 背靜脈特征對進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則身份認(rèn)證通過，否則身份認(rèn)證失 敗，其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖6所示。
實(shí)施例3
基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中(a)
是該裝置的左視圖；(b)是該裝置的主視圖；(C)是該裝置的俯視圖；圖中包括握把支持部1，攝像部2，處理部3，觸動開關(guān)4，指紋采集部6，握把
部7，光源8，濾波裝置9，處理部3分別連接攝像部2、觸動開關(guān)4、指
紋采集部6和光源8。
握把支持部1用來安裝處理部3，并用于固定攝像部2和握把部7。 攝像部2采用高信噪比的黑白數(shù)碼相機(jī)，其固定在握把支持部1上，并
位于握把部7的右側(cè)，鏡頭朝左指向握把部7右側(cè)，對應(yīng)于當(dāng)右手指抓握握
把部7時手掌背部的位置，用以獲取手背靜脈圖像。
處理部3是一個主控電路，其安裝在握把支持部1上，其分別與光源8、
攝像部2、指紋采集部6和觸動開關(guān)4相連接，由它來控制攝像部2、光源8、
指紋采集部6等部件，并實(shí)現(xiàn)手背靜脈和指紋圖像的采集，預(yù)處理和特征提
取，匹配和認(rèn)證。
觸動開關(guān)4安裝握把部7上除拇指外的手指與握把部的接觸處，其與處 理部3相連接，當(dāng)所述手指輕壓時，由它啟動處理部3。
指紋采集部6設(shè)置于握把部7上的除拇指外的手指自然抓握握把部7時 拇指對應(yīng)的位置上，用以采集指紋圖像。
握把部7安裝在握把支持部1上，用于使四手指自然抓握，使手掌背部 的皮膚緊繃，保證手背靜脈提取的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。
光源8采用波長范圍為800~960nm的近紅外LED,采用波長為880nm 的近紅外LED是優(yōu)選方案，其安裝在攝像部2的周圍，呈圓周排列，共8 盞，在光源前安置一快均光片，可以起到均勻光線和保護(hù)光源的作用。
濾波裝置9采用近紅外濾波片，其安裝在攝像部2的鏡頭前，其功能是 濾除雜散光，僅僅保留近紅外光線進(jìn)入數(shù)字相機(jī)，從而保證手背靜脈圖像的 清晰度。
本發(fā)明的裝置有兩種工作方式，分別是身份注冊工作方式和身份認(rèn)證工 作方式。它是這樣使用的
1、進(jìn)行身份注冊通過鍵盤或其它外接設(shè)備輸入密碼或通過其它驗證 方式，被允許進(jìn)行身份注冊，此時用右手四只手指自然抓握握把部7，拇指 對準(zhǔn)指紋采集部6，手指輕壓啟動觸動開關(guān)4，此時處理部3開始工作，處 理部3控制指紋采集部6采集拇指指紋，與此同時，處理部3點(diǎn)亮光源8， 照射手背并反射回來，通過濾波裝置9濾出其他波長的光線，送入攝像部2，獲得手掌背部靜脈圖像，隨后處理部3分別對采集到的指紋圖像和手背靜脈 圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到指紋特征和手背靜脈特征。將得到的指紋 特征和手背靜脈特征組成指紋一手背靜脈特征對，并暫存起來。重復(fù)三次上
述過程，就能形成3組指紋一手背靜脈特征對，對獲得的3組指紋一手背靜 脈特征對計算它們之間的差異值D，如果差異值D大于預(yù)設(shè)閾值，則表示此 次采集的指紋和手背靜脈圖像總體效果不佳，不宜作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊數(shù) 據(jù)庫，因此注冊過程失敗，使用者可以選擇重新采集或是退出注冊；如果差 異值D大于預(yù)設(shè)閾值，表示此次采集和處理獲得的3組指紋一手背靜脈特征 對有效，可以作為注冊數(shù)據(jù)存入注冊數(shù)據(jù)庫，因此計算它們的平均值后，并 將該組特征存入注冊數(shù)據(jù)庫，此時注冊成功，使用者可以根據(jù)需要退出或是 繼續(xù)注冊，其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖5所示。
2、進(jìn)行身份認(rèn)證用右手四只手指自然抓握握把部7，拇指對準(zhǔn)指紋采 集部6，手指輕壓啟動觸動開關(guān)4，則處理部3控制指紋采集部6采集拇指 指紋，與此同時，處理部3點(diǎn)亮光源，照射手背并反射回來，通過濾波裝置 9濾出其他波長的光線，送入攝像部2，獲得近手背靜脈圖像，隨后處理部3 分別對采集到的指紋圖像和手背靜脈圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，得到指紋 特征和手背靜脈特征。將新得到的指紋特征和手背靜脈特征與數(shù)據(jù)庫中注冊 的指紋特征和手背靜脈特征分別進(jìn)行匹配即將指紋特征和手背靜脈特征與 數(shù)據(jù)庫中注冊的第一組指紋一手背靜脈特征對分別進(jìn)行相似度計算，并對二 者加權(quán)相加，如果該值大于預(yù)設(shè)閾值，則匹配成功，否則，與數(shù)據(jù)庫中注冊 的另外一組指紋一手背靜脈特征對進(jìn)行匹配，直到與最后一組指紋一手背靜 脈特征對進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則身份認(rèn)證通過，否則身份認(rèn)證失敗， 其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖6所示。
上述實(shí)施例中均采用右手為例進(jìn)行說明，本發(fā)明的裝置只需將攝像部2 安裝在握把部7的左側(cè)，就可以實(shí)現(xiàn)針對左手的注冊和認(rèn)證，十分方便。本 發(fā)明的裝置還可以在上述實(shí)施例的安裝位置上分別左右旋轉(zhuǎn)90度，以適應(yīng) 不同的安裝環(huán)境。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí) 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特征是，包括具有用手握持的曲率的握把部；采集拇指指紋的指紋采集部；直接照射握在所述握把部的手掌背部的光源；拍攝直接照射握在所述握把部的手掌背部的，來自上述光源的攝像部，所述攝像部設(shè)置在握在所述握把部的手掌背部的相對的位置上，拍攝握在所述握把部的手掌背部；啟動所述光源、指紋采集部和攝像部并從所述攝像部拍攝的圖像及指紋采集部中提取靜脈圖案和指紋圖案進(jìn)行認(rèn)證的處理部；啟動所述處理部的觸動開關(guān)；所述處理部分別與指紋采集部、光源、攝像部和觸動開關(guān)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特 征是，所述指紋采集部設(shè)置在指壓板上，所述指壓板設(shè)置在支持所述握把部的 握把支持部上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特 征是，所述觸動開關(guān)設(shè)置在所述指壓板與所述握把支持部的連接處。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特 征是，所述指紋采集部設(shè)置于所述握把部上的除拇指外的手指自然抓握握把部 時拇指對應(yīng)的位置上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝 置，其特征是，所述觸動開關(guān)位于握把部上除拇指外的手指與握把部的接觸處。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝 置，其特征是，所述光源沿所述攝像部的周向設(shè)置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特 征是所述光源是指波長為800~960nm的近紅外LED。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特 征是所述光源是指波長為880nm的近紅外LED。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述基于手指指紋和指靜脈的身份認(rèn)證裝置， 其特征是，所述攝像部是指高信噪比的黑白數(shù)碼相機(jī)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述基于手指指紋和指靜脈的身份認(rèn)證裝置，其特征是，所述攝像部與所述握在握把部的手掌背部之間的相應(yīng)位置上還設(shè)有濾波裝置；所述濾波裝置是指近紅外濾波片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于手指指紋和手背靜脈的身份認(rèn)證裝置，包括握把部、指紋采集部、光源、攝像部、處理部、觸動開關(guān)；所述處理部分別與指紋采集部、光源、攝像部和觸動開關(guān)相連接。該裝置一般處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)使用者用手指抓握把手并觸發(fā)觸動開關(guān)時，系統(tǒng)開始工作首先啟動光源照射手背，利用攝像部獲取手背靜脈圖像，與此同時，通過指紋采集部采集拇指指紋圖像；然后分別對兩幅圖像進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，并與儲存在數(shù)據(jù)庫中的手背靜脈特征和指紋特征進(jìn)行匹配，最后通過評價它們的相似度得到認(rèn)證是否成功的最終判斷。本發(fā)明的裝置充分利用了手部的兩種不同生物特征，相對單一的認(rèn)證方式而言，具有更高的準(zhǔn)確率、防偽性和安全性。
文檔編號G06K9/00GK101441711SQ20081021917
公開日2009年5月27日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者康文雄, 鄧飛其 申請人:華南理工大學(xué)