專利名稱：掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識(shí)別儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)儀器與模式識(shí)別領(lǐng)域，主要是基于近紅外光的雙模態(tài)生物特征采集設(shè)備，使用了多個(gè)ARM處理器、存儲(chǔ)器、觸摸屏、濾光片等，最終組成了一種綜合型的生物特征識(shí)別設(shè)備。
背景技術(shù)：
生物識(shí)別技術(shù)，是近幾年在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)安全技術(shù)，它根據(jù)人臉、指紋、語(yǔ)音、靜脈等人體生物特征，利用圖像處理和模式識(shí)別鑒別或驗(yàn)證身份。生物特征識(shí)別作為一項(xiàng)利用人類特有的生理特征(如指紋、人臉、虹膜、靜脈、視網(wǎng)膜等)或行為特征(如簽名、聲音、步態(tài)等)進(jìn)行身份識(shí)別的技術(shù)，具有不易丟失、難偽造、唯一性、使用方便的特點(diǎn)，正在逐漸替代傳統(tǒng)的身份識(shí)別方法。盡管各種人體生物特征都有各自的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于生物特征鑒定系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及安全性要求日益提高的今天，每一種生物特征并不可能具有真正意義上的普遍性，單個(gè)生物特征識(shí)別系統(tǒng)中的一些固有限制影響了準(zhǔn)確性，如某些人或某些群體(例如體操運(yùn)動(dòng)員) 的指紋特征因?yàn)槟p變得很少，人臉識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于人體外表特征頭發(fā)、飾物、變老以及孿生兒的辨別則很困難。而這些固有的限制很難用算法再去提高其準(zhǔn)確性，因此僅靠單一方法或單一生物特征難以滿足實(shí)際應(yīng)用。故將多個(gè)生物特征融合在一起進(jìn)行身份的識(shí)別，正成為一種研究與發(fā)展的趨勢(shì)。由于生物識(shí)別計(jì)算量很大，通常生物識(shí)別設(shè)備只能識(shí)別一種生物特征。現(xiàn)有的多模態(tài)生物識(shí)別系統(tǒng)較少，國(guó)內(nèi)有北方交通大學(xué)的人臉和手形識(shí)別，國(guó)外的多數(shù)設(shè)備同樣用到了指紋、語(yǔ)音、手形等一些容易產(chǎn)生特征缺失、抗干擾差或識(shí)別精度不高等問(wèn)題的生物特征，無(wú)法達(dá)到想要的精度。而多生物特征融合的問(wèn)題就是計(jì)算量大，識(shí)別實(shí)時(shí)性變差。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多模態(tài)高精度的生物特征識(shí)別設(shè)備，采取的思路就是選取掌靜脈和人臉兩種生物特征進(jìn)行識(shí)別以滿足高精度的要求，多處理器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)以達(dá)到縮短識(shí)別時(shí)間的目的。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案主要包括以下幾個(gè)模塊用于獲取人臉生物特征的人臉圖像采集模塊；用于獲取手掌靜脈特征的手掌靜脈圖像采集模塊； 用于驅(qū)動(dòng)觸摸屏、語(yǔ)音、顯示識(shí)別界面的輔助處理模塊；用于協(xié)調(diào)以及管理模塊運(yùn)行的主控單元模塊。由于前三個(gè)模塊相互獨(dú)立，相互平行，并且各模塊都對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了一定的預(yù)處理，大大加快了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。首先，用戶需將手掌放在掌靜脈采集模塊上，并正對(duì)人臉采集模塊，此時(shí)掌靜脈采集模塊會(huì)自動(dòng)捕捉靠近的手掌，確認(rèn)后，將預(yù)處理得到的二值手掌靜脈圖像發(fā)送至主控單元模塊，主控單元會(huì)開(kāi)啟人臉采集模塊，之后人臉采集模塊工作，搜索人臉在屏幕中的位置，并將人臉的位置和截取的面部圖像發(fā)送至主控單元模塊；最后主控單元對(duì)獲取的掌靜脈特征和人臉特征進(jìn)行識(shí)別處理，并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至輔助處理模塊，然后輔助處理模塊調(diào)用信息庫(kù)中存儲(chǔ)的人員信息，顯示在觸摸屏上。當(dāng)對(duì)人員信息進(jìn)行注冊(cè)時(shí)，則可通過(guò)觸摸屏的提示進(jìn)行人機(jī)交互方便易用。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是血色素的吸光特性。圖1中標(biāo)示1、2、3表示普通的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，4、5、6、7表示同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，8、9、10、 11表示ARM處理器，12表示觸摸屏，13表示音頻接口，14表示網(wǎng)絡(luò)接口，15表示閃存Flash， 其中1、4、8構(gòu)成人臉圖像采集模塊，2、5、9構(gòu)成掌靜脈圖像采集模塊，3、6、10、12、13構(gòu)成輔助處理模塊，7、11、14、15構(gòu)成主控單元模塊。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明
具體實(shí)施方式
攝像頭1需要在鏡頭上加850nm高通濾光片，并在其周圍布置850nm紅外光發(fā)射管陣列，用于獲得近紅外光下的人臉圖像；攝像頭2需要在鏡頭上加760nm窄帶濾光片，并在其周圍布置760nm紅外光發(fā)射管陣列，用于獲取近紅外光下的掌靜脈圖像，原理可由2得出，當(dāng)用760nm波段的光照射到手掌時(shí)，由于血管中的氧化血色素和還原血色素吸光特性的不同，從而使靜脈凸顯出來(lái)；攝像頭3則用于獲取正常光照下的人臉背景圖像，不加濾光片。而SDRAM4、5、6、7則作為相應(yīng)ARM處理器的內(nèi)存單元，存入一些臨時(shí)性的數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶注冊(cè)信息時(shí)，首先點(diǎn)擊觸摸屏的注冊(cè)按鍵，輔助處理模塊中的ARM處理器 10發(fā)送信號(hào)至主控單元模塊中的ARM處理器11，然后ARM處理器11控制ARM處理器9開(kāi)始工作，通過(guò)攝像頭2采集掌靜脈圖像，并調(diào)用預(yù)處理算法，進(jìn)行定位、細(xì)化操作，得到一幅二值化得掌靜脈圖像，并將結(jié)果返回至ARM處理器11，此時(shí)ARM處理器11在閃存15中建立文件夾存入掌靜脈信息，并控制ARM處理器10在觸摸屏12上顯示掌靜脈采集完成的信息， 提示做好人臉采集的準(zhǔn)備，之后ARM處理器11控制ARM處理器8開(kāi)始工作，ARM處理器8通過(guò)攝像頭1獲得近紅外光下的人臉圖像，截取人臉面部圖像后，將圖像信息發(fā)送至ARM處理器11，然后ARM處理器11將圖像信息存入掌靜脈采集時(shí)建立的文件夾內(nèi)，并控制ARM處理器10截取正常光源下的人臉圖像同樣存入掌靜脈采集是建立的文件夾內(nèi)，并在觸摸屏12 上顯示人臉圖像采集完畢，提示輸入注冊(cè)人員姓名以及其他信息，最后注冊(cè)完畢。當(dāng)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，待識(shí)別人員，首先將手掌放在掌靜脈采集攝像頭2上，ARM處理器 9會(huì)自動(dòng)檢測(cè)手掌，確認(rèn)后，將對(duì)獲取的掌靜脈圖像進(jìn)行定位、細(xì)化操作，并向ARM處理器11 發(fā)送處理后的掌靜脈圖像，當(dāng)ARM處理器11接收到掌靜脈圖像后，會(huì)控制ARM處理器8開(kāi)始運(yùn)行，ARM處理器8則調(diào)入人臉檢測(cè)算法，檢測(cè)人臉，如果檢測(cè)正常則將截取的面部圖像發(fā)送至處理器11，檢測(cè)不正常時(shí)則通過(guò)ARM處理器11控制ARM處理器10在觸摸屏12上提示請(qǐng)正對(duì)攝像頭，直至檢測(cè)到人臉，將截取的面部圖像發(fā)送至處理器11。當(dāng)人臉信息采集完成后，ARM處理器11調(diào)用識(shí)別算法，將獲取的信息與信息庫(kù)閃存15中已存信息進(jìn)行比對(duì)， 如果相符，則控制ARM處理器10顯示識(shí)別完成，同時(shí)發(fā)出音頻信號(hào)，如果不相符則提示陌生人，并通過(guò)語(yǔ)音提示報(bào)警信號(hào)，識(shí)別完成后可通網(wǎng)絡(luò)接口 14發(fā)送識(shí)別結(jié)果。[0015] 本實(shí)用新型采用的硬件設(shè)備主要思想是并行式處理，不僅識(shí)別時(shí)間短，精度高，而且易于使用，擴(kuò)展性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于人員登記、門(mén)禁、銀行等場(chǎng)合。
權(quán)利要求1.掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識(shí)別儀，由USB免驅(qū)攝像頭(1)(2) (3)，同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器 SDRAM (4) (5) (6) (7)，ARM 處理器(8) (9) (10) (11)，觸摸屏(12)，音頻接口(13)，網(wǎng)絡(luò)接口 (14)和閃存Flash(15)組成，其特征在于，ARM處理器(8) (9) (10)連接至ARM處理器(11)， 均受ARM處理器(11)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識(shí)別儀，其特征是攝像頭(1)為USB 免驅(qū)攝像頭，鏡頭上加850nm高通濾光片，并在攝像頭周圍布置有850nm波長(zhǎng)的環(huán)形光源。
3.如權(quán)利要求1所述的掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識(shí)別儀，其特征是攝像頭( 為USB 免驅(qū)攝像頭，鏡頭上加760nm窄帶濾光片，并在攝像頭周圍布置有760nm波長(zhǎng)的環(huán)形光源。
4.如權(quán)利要求1所述的掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識(shí)別儀，其特征是攝像頭C3)為USB 免驅(qū)攝像頭，鏡頭不加濾光片，周圍不布置附加光源
專利摘要掌靜脈與人臉雙模態(tài)生物識(shí)別儀，本實(shí)用新型屬于光學(xué)儀器與模式識(shí)別領(lǐng)域，使用了多個(gè)ARM處理器、存儲(chǔ)器、觸摸屏、濾光片等，最終組成了一種高精度的多生物特征識(shí)別設(shè)備。ARM處理器(8)(9)(10)和ARM處理器(11)的連接控制方式，不僅可以分擔(dān)主控單元ARM處理器(11)的處理任務(wù)，也使得識(shí)別過(guò)程的任務(wù)劃分變得更加清晰，大大的加快了識(shí)別的速度，解決了掌靜脈與人臉識(shí)別計(jì)算量大造成的識(shí)別時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。設(shè)備簡(jiǎn)單易用，擴(kuò)展性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于人員登記、門(mén)禁、銀行等場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G06K9/00GK202041967SQ20112010847
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者李冬, 李承冬, 杜邊境 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)