本實(shí)用新型涉及身份識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種微型化的指靜脈識(shí)別裝置。

背景技術(shù)：

指紋識(shí)別的應(yīng)用越來(lái)越多，現(xiàn)在的智能手機(jī)很多都配有指紋身份識(shí)別了，因此用手機(jī)支付中也普遍使用了指紋識(shí)別作為支付密碼。但是由于5％左右的人群無(wú)法使用指紋識(shí)別，同時(shí)各種原因如手干、手濕導(dǎo)致指紋認(rèn)證拒真率偏高，因此人們認(rèn)證時(shí)候，往往還是需要記住密碼，預(yù)防指紋識(shí)別不通過(guò)。因此部分廠家開(kāi)始研發(fā)并推出手指靜脈識(shí)別的手機(jī)。

目前靜脈識(shí)別的手機(jī)，一般會(huì)在手機(jī)屏幕上提示手指需要懸空的位置，用戶用手指靠近手機(jī)的攝像頭，實(shí)際上對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，手指放到合適的位置是不容易的，也會(huì)讓認(rèn)證時(shí)間變長(zhǎng)。同時(shí)由于這類手機(jī)，容易受到燈光、陽(yáng)光的影響，容易導(dǎo)致認(rèn)證失敗。這個(gè)是因?yàn)楝F(xiàn)有的靜脈識(shí)別設(shè)備采用的光學(xué)設(shè)計(jì)的原因，攝像頭有光學(xué)鏡頭組加CMOS/CCD傳感器組成，受限于光學(xué)成像條件，需要一定的物距和相距才能采集到手指靜脈圖像，因此目前的靜脈識(shí)別設(shè)備較大，為了能夠安裝到手機(jī)及其類似的設(shè)備上，只會(huì)將遠(yuǎn)紅外光LED陣列和攝像頭集成在手機(jī)上，而手指即被拍攝物懸空了，如此造成識(shí)別率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用的微型化的指靜脈識(shí)別裝置。

本實(shí)用新型是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種微型化的指靜脈識(shí)別裝置，其特征在于：包括內(nèi)部為黑色、不反射的支撐框架1和控制器，所述支撐框架1的底部設(shè)有小孔陣列成像板2，所述小孔陣列成像板2上按矩陣陣列設(shè)有若干小孔21；所述小孔陣列成像板2的底部設(shè)有小孔成像過(guò)濾板3，所述小孔成像過(guò)濾板3上按矩陣陣列設(shè)有與若干小孔21相配合的若干圓錐孔31；所述小孔成像過(guò)濾板3的底部設(shè)有CMOS/CDD傳感器4，所述CMOS/CDD傳感器4與控制器相連接；

所述支撐框架1的內(nèi)兩側(cè)分別設(shè)有850nm紅外發(fā)光二極管5；所述850nm紅外發(fā)光二極管5與控制器相連接；所述支撐框架1內(nèi)設(shè)有850nm帶通濾光片6；所述850nm帶通濾光片6位于小孔陣列成像板2的上方；所述支撐框架1上設(shè)有靜脈識(shí)別區(qū)9；所述靜脈識(shí)別區(qū)9位于850nm帶通濾光片6的上方；所述控制器內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)存器。

進(jìn)一步的，所述支撐框架1上設(shè)有透光片7。

進(jìn)一步的，所述支撐框架1上設(shè)有手指到位傳感器8；手指到位傳感器8與控制器相連接，手指到位傳感器8位于靜脈識(shí)別區(qū)9的側(cè)邊。

進(jìn)一步的，所述小孔成像過(guò)濾板3上設(shè)有圓錐孔31，上孔直徑設(shè)計(jì)為0.05mm；下孔直徑設(shè)計(jì)成0.02mm。

本實(shí)用新型的有益效果在于：利用小孔成像原理，代替了體積較大的光學(xué)透鏡等部件，同時(shí)與傳統(tǒng)攝像頭透鏡比較大大縮短了物距和相距的，讓靜脈識(shí)別設(shè)備體積大大縮小，可以很容易的嵌入到手機(jī)等便攜設(shè)備上使用；手指可以直接放在手機(jī)靜脈識(shí)別區(qū)進(jìn)行識(shí)別，大大提高了識(shí)別效率。

附圖說(shuō)明

圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖3本實(shí)用新型小孔陣列成像板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本實(shí)用新型小孔成像過(guò)濾板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5本實(shí)用新型光學(xué)成像幾何圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述本實(shí)用新型具體實(shí)施方式：

如圖1至圖4所示，一種微型化的指靜脈識(shí)別裝置，包括內(nèi)部為黑色、不反射的支撐框架1和控制器，支撐框架1的底部設(shè)有小孔陣列成像板2，小孔陣列成像板2上按矩陣陣列設(shè)有若干小孔21；小孔陣列成像板2的底部設(shè)有小孔成像過(guò)濾板3，小孔成像過(guò)濾板3上按矩陣陣列設(shè)有與若干小孔21相配合的若干圓錐孔31；小孔成像過(guò)濾板3的底部設(shè)有CMOS/CDD傳感器4，CMOS/CDD傳感器4與控制器相連接；支撐框架1的內(nèi)兩側(cè)分別設(shè)有850nm紅外發(fā)光二極管5；850nm紅外發(fā)光二極管5與控制器相連接；支撐框架1內(nèi)設(shè)有850nm帶通濾光片6；850nm帶通濾光片6位于小孔陣列成像板2的上方；支撐框架1上設(shè)有靜脈識(shí)別區(qū)9；靜脈識(shí)別區(qū)9位于850nm帶通濾光片6的上方；控制器內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)存器；工作時(shí)，當(dāng)手指放在靜脈識(shí)別區(qū)9時(shí)，觸發(fā)手指到位傳感器8，手指到位傳感器8發(fā)送手指放到靜脈識(shí)別區(qū)9的信號(hào)給控制器，控制器向850nm紅外發(fā)光二極管5發(fā)出閃光指令，850nm紅外發(fā)光二極管5按照指令發(fā)出850nm紅外光，850nm紅外光經(jīng)過(guò)手指投射，在經(jīng)過(guò)850nm帶通濾光片6時(shí)濾掉非紅外光，利用所述小孔陣列成像板2進(jìn)行小孔成像，并用所述小孔成像過(guò)濾板3來(lái)控制成像所需要的廣角，并排除因物距過(guò)大導(dǎo)致的成像模糊問(wèn)題，在CMOS/CDD傳感器4上形成了手指輪廓圖像。

本實(shí)用新型支撐框架1上設(shè)有透光片7，850nm紅外發(fā)光二極管5通過(guò)透光片7進(jìn)行光線投射的處理。

本實(shí)用新型支撐框架1上設(shè)有手指到位傳感器8；手指到位傳感器8與控制器相連接，手指到位傳感器8位于靜脈識(shí)別區(qū)9的側(cè)邊。

本實(shí)用新型小孔成像過(guò)濾板3上設(shè)有圓錐孔31，上孔直徑設(shè)計(jì)為0.05mm；下孔直徑設(shè)計(jì)成0.02mm。

本實(shí)用新型850nm帶通濾光片6，對(duì)高于或低于850nm的光線進(jìn)行很大的衰減，大大減少非850nm的光線進(jìn)入CMOS/CDD傳感器4，為了正確識(shí)別靜脈的脈絡(luò)，需要讓手指放松，避免擠壓，這樣每次靜脈的脈絡(luò)基本不變，因此850nm帶通濾光片6位置不能讓手指的指腹壓到。

本實(shí)用新型手指到位傳感器8：一般設(shè)計(jì)兩個(gè)，也有設(shè)計(jì)一個(gè)，即檢測(cè)手指放到設(shè)備上時(shí)候，手指到位傳感器8會(huì)通知控制器手指到位；采用2個(gè)手指到位傳感器8的好處，是可以讓指尖和指根都到位，那么這樣讓手指可以相關(guān)穩(wěn)定的放到設(shè)備設(shè)定的位置，手指位置相對(duì)固定，獲得的指靜脈也相對(duì)一致。

本實(shí)用新型850nm紅外發(fā)光二極管5：發(fā)出850nm的遠(yuǎn)紅外光二，朝上并偏手指方向射出，850nm光照下，CMOS/CDD傳感器4感應(yīng)到靜脈血管設(shè)黑色的，而其它如骨骼、肌肉等是很淺的灰色，因此采用該波長(zhǎng)光學(xué)可以照成清晰的靜脈圖像。

本發(fā)明小孔陣列成像板2：為了讓指靜脈每個(gè)小孔成像組成完成的一副相對(duì)一致的靜脈圖像而設(shè)計(jì)；可以擺脫目前指靜脈設(shè)備過(guò)大無(wú)法使用在手機(jī)等較小終端的問(wèn)題。

本發(fā)明小孔成像過(guò)濾板3：對(duì)于小孔成像來(lái)說(shuō)，小孔的位置是固定的，相距也固定了。由于手指靜脈是立體的，手指的厚度可能在5mm-20mm不等，當(dāng)兩個(gè)特征點(diǎn)平面緯度上看位置是相同的，僅僅高度不同。如果僅僅用小孔陣列成像板2，兩個(gè)特征點(diǎn)由于高度的差異會(huì)產(chǎn)生角度和物距的變化，呈現(xiàn)在CMOS/CDD傳感器4上的位置大大不同，會(huì)出現(xiàn)手指在靜脈識(shí)別區(qū)9上的位置略微改變則導(dǎo)致指靜脈圖像的特征點(diǎn)改變。而且由于小孔成像的廣角接近于180度，所以多個(gè)小孔之間成的像會(huì)相互干擾，無(wú)法真實(shí)的將靜脈信息拍攝出來(lái)。采用小孔成像過(guò)濾板3可以解決這個(gè)問(wèn)題，解決由于手指厚度產(chǎn)生的靜脈圖像畸變問(wèn)題。

本發(fā)明小孔成像過(guò)濾板3其上設(shè)有圓錐孔31，上孔直徑設(shè)計(jì)較大，下孔直徑較小。每個(gè)小孔的圓心位置與小孔成像陣列板2上的小孔圓心一一對(duì)應(yīng)，用于接收上方陣列板小孔成像的光線。由于小孔成像過(guò)濾板3直接放置CMOS/CDD傳感器4上方，下孔所接收到的光即為傳感器上感應(yīng)到的光，即我們可以通過(guò)控制下孔的直徑來(lái)控制小孔成像陣列板2上小孔成像的廣角。這樣可以使每個(gè)孔位的成像區(qū)域限定在一個(gè)范圍，并且不會(huì)產(chǎn)生小孔成像之間的相互干擾。當(dāng)過(guò)濾板下孔選定一個(gè)合適的范圍時(shí)，成像范圍就是孔位所對(duì)應(yīng)正上方的一小部分特征點(diǎn)的分布位置，且不會(huì)由于高度差異而產(chǎn)生畸變。

使用時(shí)，用戶的手指放置到靜脈識(shí)別區(qū)9；當(dāng)指尖和指根都接觸到手指到位傳感器8，手指到位傳感器8將手指到位信號(hào)發(fā)給控制器；控制器發(fā)出1個(gè)或多個(gè)幾十毫秒周期脈沖，啟動(dòng)850nm紅外發(fā)光二極管5，即讓850nm紅外發(fā)光二極管5發(fā)光二極管亮暗1次或多次；CMOS/CDD傳感器4通過(guò)小孔成像系統(tǒng)可以拍照1張或多張指靜脈的圖像；指靜脈成像后將拍攝的相片傳給控制器；如果是采集應(yīng)用：控制器會(huì)將所拍攝的靜脈圖像進(jìn)行算法處理后，生成該用戶的特征碼并保存下來(lái)，給下次驗(yàn)證使用；如果是驗(yàn)證應(yīng)用：控制器根據(jù)靜脈識(shí)別算法進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)了身份認(rèn)證功能。

如圖3所示，小孔陣列成像板2的設(shè)計(jì)：本說(shuō)明以7mm厚度的模組為例進(jìn)行說(shuō)明，也可以實(shí)現(xiàn)其它厚度。小孔成像陣列的目的是要讓需要成像的物體全部能夠成像到CMOS/CDD傳感器4上，因此陣列的密疏和設(shè)備的尺寸設(shè)計(jì)有關(guān)，還和小孔成像的原理有關(guān)。

如圖4所示，小孔成像過(guò)濾板3的設(shè)計(jì)：由于靜脈不是平面的，是立體的，因此物距范圍會(huì)在4mm-20mm(設(shè)手指厚度16mm)，因此在CMOS/CDD傳感器4上成像同樣的尺寸的靜脈成的圖像變成大小不一樣了，同時(shí)還存在不同成像之間的重疊，導(dǎo)致了圖像不清晰等問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)小孔成像過(guò)濾板3；小孔成像過(guò)濾板3的圓錐孔31孔位跟小孔陣列成像板2的小孔21的孔位相對(duì)應(yīng)，小孔成像過(guò)濾板3的作用是接收小孔21的成像的光，并取0.02mm直徑的有效區(qū)域傳給CMOS/CDD傳感器4。

采用了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，減小了靜脈(立體的)通過(guò)小孔成像畸變問(wèn)題(原因是物距不同導(dǎo)致成像大小變化)。

以一個(gè)案例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：

a、設(shè)計(jì)一個(gè)整體采樣框尺寸為35*24mm，厚度為7mm的模塊，支

撐框架1的高度為4mm，CMOS/CDD傳感器4、小孔陣列成像板2、

小孔成像過(guò)濾板3的厚度均為1mm；小孔陣列成像板2的厚度不

限1mm，可以更薄或更厚；

b、對(duì)于指靜脈來(lái)說(shuō)成像350*240像素就可以正確使用了，因此可以將采樣框35mm*24mm分割成350*240的小格子，那么每個(gè)格子的最小單位為0.1mm，即每平方毫米上面將有100個(gè)格子。因此我們?cè)O(shè)計(jì)的每個(gè)點(diǎn)直徑為0.1mm或略大些即可，下面設(shè)計(jì)按照每格0.1mm設(shè)計(jì)，即小孔成像公式中的U＝0.1mm；小孔21的圓心相互之間間距為0.1mm，小孔21上下兩面直徑都為0.01mm；

其中：小孔成像公式為：V＝[UX+Φ(W+X)]/W

V為像的大小

U為被成像物的大小

Φ為孔的直徑

W為物距

X為像距

c、小孔陣列成像板2設(shè)計(jì)為：考慮到目前的工藝能力，小孔21的直徑設(shè)計(jì)成0.01mm；為了能夠全部采集到采樣框的信息，小孔陣列成像板2的小孔21尺寸也是35*24mm，間隔為0.1mm；

d、小孔成像的廣角設(shè)計(jì)：

從理論上說(shuō)，小孔成像的廣角可以達(dá)到180°全廣角，但是廣角太大，拍照到太大的物體，根據(jù)幾何光學(xué)計(jì)算(如圖5光學(xué)成像幾何圖)：

CE為靠近設(shè)備的最小格子半徑，即CE＝0.05mm；

OB＝0.05mm；

根據(jù)幾何知識(shí)我們可以算出，AO＝0.25mm

因此廣角角度可以設(shè)計(jì)成10°即可；

e、小孔陣列成像板2的小孔21間距設(shè)計(jì)：

為了拍攝到指靜脈全部圖像，因此需要一個(gè)小孔陣列，一個(gè)小孔拍攝相當(dāng)于距離小孔4mm的直徑為0.1mm物體，因此小孔的間隔0.1mm；

f、小孔成像過(guò)濾板3設(shè)計(jì)為：

1)小孔成像過(guò)濾板3設(shè)計(jì)成圓錐形，其上設(shè)有圓錐孔31，上孔直徑設(shè)計(jì)為0.05mm；下孔直徑設(shè)計(jì)成0.02mm；

下孔直徑取值是這么計(jì)算的，按照該設(shè)計(jì)物相縮小比是2.5，按照最近的4mm近處的直徑0.05mm成像到傳感器上的圖像是0.02mm，因此設(shè)計(jì)成下孔0.02mm；

2)圓錐孔31間距的設(shè)計(jì)同小孔陣列成像板2的設(shè)計(jì)間距同小孔陣列成像板2間距，都采用0.1mm；

g、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)匯總?cè)缦卤恚?/p>

總結(jié)：

綜上所述，CMOS/CDD傳感器4接收到圖像后，為每個(gè)像素點(diǎn)正上方小范圍區(qū)域的靜脈特征信息圖，CMOS/CDD傳感器4是通過(guò)每個(gè)像素點(diǎn)感應(yīng)到指靜脈是否有圖像，只會(huì)給出0或者1的數(shù)字，因此是很容易辨別出靜脈圖案。這樣的好處是可以減少由圖像向靜脈特征圖轉(zhuǎn)換的算法，只需要根據(jù)傳感器傳出的0或者1的數(shù)字來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理便可以形成靜脈特征信息；經(jīng)過(guò)工程試驗(yàn)驗(yàn)證，該方案可行。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。