专利名称：掌静脉与人脸双模态生物识别仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学仪器与模式识别领域，主要是基于近红外光的双模态生物特征采集设备，使用了多个ARM处理器、存储器、触摸屏、滤光片等，最终组成了一种综合型的生物特征识别设备。
背景技术：
生物识别技术，是近几年在全球范围内迅速发展起来的计算机安全技术，它根据人脸、指纹、语音、静脉等人体生物特征，利用图像处理和模式识别鉴别或验证身份。生物特征识别作为一项利用人类特有的生理特征(如指纹、人脸、虹膜、静脉、视网膜等)或行为特征(如签名、声音、步态等)进行身份识别的技术，具有不易丢失、难伪造、唯一性、使用方便的特点，正在逐渐替代传统的身份识别方法。尽管各种人体生物特征都有各自的优势，但对于生物特征鉴定系统的准确性及安全性要求日益提高的今天，每一种生物特征并不可能具有真正意义上的普遍性，单个生物特征识别系统中的一些固有限制影响了准确性，如某些人或某些群体(例如体操运动员) 的指纹特征因为磨损变得很少，人脸识别系统对于人体外表特征头发、饰物、变老以及孪生儿的辨别则很困难。而这些固有的限制很难用算法再去提高其准确性，因此仅靠单一方法或单一生物特征难以满足实际应用。故将多个生物特征融合在一起进行身份的识别，正成为一种研究与发展的趋势。由于生物识别计算量很大，通常生物识别设备只能识别一种生物特征。现有的多模态生物识别系统较少，国内有北方交通大学的人脸和手形识别，国外的多数设备同样用到了指纹、语音、手形等一些容易产生特征缺失、抗干扰差或识别精度不高等问题的生物特征，无法达到想要的精度。而多生物特征融合的问题就是计算量大，识别实时性变差。
发明内容本实用新型解决的技术问题是提供一种多模态高精度的生物特征识别设备，采取的思路就是选取掌静脉和人脸两种生物特征进行识别以满足高精度的要求，多处理器并联的结构以达到缩短识别时间的目的。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案主要包括以下几个模块用于获取人脸生物特征的人脸图像采集模块；用于获取手掌静脉特征的手掌静脉图像采集模块； 用于驱动触摸屏、语音、显示识别界面的辅助处理模块；用于协调以及管理模块运行的主控单元模块。由于前三个模块相互独立，相互平行，并且各模块都对采集的数据进行了一定的预处理，大大加快了整个系统的运行速度。首先，用户需将手掌放在掌静脉采集模块上，并正对人脸采集模块，此时掌静脉采集模块会自动捕捉靠近的手掌，确认后，将预处理得到的二值手掌静脉图像发送至主控单元模块，主控单元会开启人脸采集模块，之后人脸采集模块工作，搜索人脸在屏幕中的位置，并将人脸的位置和截取的面部图像发送至主控单元模块；最后主控单元对获取的掌静脉特征和人脸特征进行识别处理，并将识别结果发送至辅助处理模块，然后辅助处理模块调用信息库中存储的人员信息，显示在触摸屏上。当对人员信息进行注册时，则可通过触摸屏的提示进行人机交互方便易用。
图1是本实用新型的系统结构图。图2是血色素的吸光特性。图1中标示1、2、3表示普通的网络摄像头，4、5、6、7表示同步动态存储器，8、9、10、 11表示ARM处理器，12表示触摸屏，13表示音频接口，14表示网络接口，15表示闪存Flash， 其中1、4、8构成人脸图像采集模块，2、5、9构成掌静脉图像采集模块，3、6、10、12、13构成辅助处理模块，7、11、14、15构成主控单元模块。
以下结合附图，对本实用新型做进一步的说明
具体实施方式
摄像头1需要在镜头上加850nm高通滤光片，并在其周围布置850nm红外光发射管阵列，用于获得近红外光下的人脸图像；摄像头2需要在镜头上加760nm窄带滤光片，并在其周围布置760nm红外光发射管阵列，用于获取近红外光下的掌静脉图像，原理可由2得出，当用760nm波段的光照射到手掌时，由于血管中的氧化血色素和还原血色素吸光特性的不同，从而使静脉凸显出来；摄像头3则用于获取正常光照下的人脸背景图像，不加滤光片。而SDRAM4、5、6、7则作为相应ARM处理器的内存单元，存入一些临时性的数据。当用户注册信息时，首先点击触摸屏的注册按键，辅助处理模块中的ARM处理器 10发送信号至主控单元模块中的ARM处理器11，然后ARM处理器11控制ARM处理器9开始工作，通过摄像头2采集掌静脉图像，并调用预处理算法，进行定位、细化操作，得到一幅二值化得掌静脉图像，并将结果返回至ARM处理器11，此时ARM处理器11在闪存15中建立文件夹存入掌静脉信息，并控制ARM处理器10在触摸屏12上显示掌静脉采集完成的信息， 提示做好人脸采集的准备，之后ARM处理器11控制ARM处理器8开始工作，ARM处理器8通过摄像头1获得近红外光下的人脸图像，截取人脸面部图像后，将图像信息发送至ARM处理器11，然后ARM处理器11将图像信息存入掌静脉采集时建立的文件夹内，并控制ARM处理器10截取正常光源下的人脸图像同样存入掌静脉采集是建立的文件夹内，并在触摸屏12 上显示人脸图像采集完毕，提示输入注册人员姓名以及其他信息，最后注册完毕。当进行识别时，待识别人员，首先将手掌放在掌静脉采集摄像头2上，ARM处理器 9会自动检测手掌，确认后，将对获取的掌静脉图像进行定位、细化操作，并向ARM处理器11 发送处理后的掌静脉图像，当ARM处理器11接收到掌静脉图像后，会控制ARM处理器8开始运行，ARM处理器8则调入人脸检测算法，检测人脸，如果检测正常则将截取的面部图像发送至处理器11，检测不正常时则通过ARM处理器11控制ARM处理器10在触摸屏12上提示请正对摄像头，直至检测到人脸，将截取的面部图像发送至处理器11。当人脸信息采集完成后，ARM处理器11调用识别算法，将获取的信息与信息库闪存15中已存信息进行比对， 如果相符，则控制ARM处理器10显示识别完成，同时发出音频信号，如果不相符则提示陌生人，并通过语音提示报警信号，识别完成后可通网络接口 14发送识别结果。[0015] 本实用新型采用的硬件设备主要思想是并行式处理，不仅识别时间短，精度高，而且易于使用，扩展性强，可广泛应用于人员登记、门禁、银行等场合。
权利要求1.掌静脉与人脸双模态生物识别仪，由USB免驱摄像头(1)(2) (3)，同步动态存储器 SDRAM (4) (5) (6) (7)，ARM 处理器(8) (9) (10) (11)，触摸屏(12)，音频接口(13)，网络接口 (14)和闪存Flash(15)组成，其特征在于，ARM处理器(8) (9) (10)连接至ARM处理器(11)， 均受ARM处理器(11)控制。
2.如权利要求1所述的掌静脉与人脸双模态生物识别仪，其特征是摄像头(1)为USB 免驱摄像头，镜头上加850nm高通滤光片，并在摄像头周围布置有850nm波长的环形光源。
3.如权利要求1所述的掌静脉与人脸双模态生物识别仪，其特征是摄像头( 为USB 免驱摄像头，镜头上加760nm窄带滤光片，并在摄像头周围布置有760nm波长的环形光源。
4.如权利要求1所述的掌静脉与人脸双模态生物识别仪，其特征是摄像头C3)为USB 免驱摄像头，镜头不加滤光片，周围不布置附加光源
专利摘要掌静脉与人脸双模态生物识别仪，本实用新型属于光学仪器与模式识别领域，使用了多个ARM处理器、存储器、触摸屏、滤光片等，最终组成了一种高精度的多生物特征识别设备。ARM处理器(8)(9)(10)和ARM处理器(11)的连接控制方式，不仅可以分担主控单元ARM处理器(11)的处理任务，也使得识别过程的任务划分变得更加清晰，大大的加快了识别的速度，解决了掌静脉与人脸识别计算量大造成的识别时间长的问题。设备简单易用，扩展性强，可广泛应用于人员登记、门禁、银行等场合。
文档编号G06K9/00GK202041967SQ20112010847
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者李冬, 李承冬, 杜边境 申请人:中国矿业大学