[发明专利]静脉图像采集设备及生物识别装置

说明书

本公开提供了一种静脉图像采集设备，用于采集用于生物识别的静脉图像，包括：照明装置，照明装置用于发出照明光线；第一光学部件，照明装置发出的照明光线能够穿过第一光学部件并照射至静脉图像采集对象形成回射光线；第二光学部件，回射光线依次穿过第一光学部件及第二光学部件，经由第二光学部件射出；以及摄像装置，摄像装置采集经由第二光学部件射出的光线，生成静脉图像；其中，照明装置的数量为两个以上，均匀地分布在摄像装置的周向方向上。本公开还提供一种生物识别装置。

技术领域

本公开属于静脉图像采集技术领域，本公开尤其涉及一种静脉图像采集设备及生物识别装置。

背景技术

静脉识别是生物识别领域当中的一种新兴的识别方式，通过使用摄像部件，拍摄特定波长照明光线照射人体部位时的图像，获取人体该部位静脉血管纹路，并从中提取特征点形成特征模板数据，用于鉴别个人身份。由于采集的特征位于皮肤表面以下，不易被获取，因此相比于人脸识别、指纹识别，静脉识别具有更高的安全性。

获取静脉血管的图像，需配合使用近红外光源(750nm-1100nm)进行照明，照明光线可以穿透皮肤表面，照射到血管当中。由于静脉血液中的脱氧血红蛋白对于近红外光摩尔吸收系数大于周围身体组织，所以静脉血管反射的光更少，可以在图像当中形成深颜色的成像。

通常，静脉图像采集所使用的近红外光线照射有两种方法，第一种是将照明光与摄像部件设置在同侧，使用人体组织的反射光进行成像的反射光拍摄方式；第二种是将照明光与摄像部件设置在不同侧(对侧或旁侧)，使用光线射入人体组织的透射光成像的透射光拍摄方式。

由于生物识别技术广泛应用于“无钥匙”场景，作为一种身份识别解决方案，尤其是静脉识别通常采用非接触的识别方式。因此为满足设备低功耗、延长工作寿命和时间，判断设备非接触识别过程中，被拍摄体是否到达合适的距离、位置，设备通常会使用距离检测装置作为触发工作状态的依据，对设备唤醒。距离检测装置指红外探测装置或光飞行时间传感器(TOF)。

在静脉识别当中，采用反射光拍摄方式，可将光源和摄像部件排列在同一平面上，有效的缩小设备的高度和体积。但是手掌皮肤表面具有纹路，纹路的峰脊、峰谷或手掌表面的水渍、油渍，在主动照明下，近距离采集拍摄会形成较强的表面反射光。一方面会导致穿透皮肤表面到达血管中，被血红蛋白吸收的光线减少，最终成像的静脉纹路不够清晰、对比度弱；另一方面，较强的皮肤表面反射光会在图像当中形成亮斑，其亮度会盖过静脉纹路的深色图像，进一步降低静脉图像清晰度。同时，照明光源和摄像部件处在同一封闭壳体内部时，照明光源发出的光线，在设备内部形成多次反射后，可能直接进入摄像部件，成为较高亮度的杂散光光斑，干扰成像。

图1是现有技术中反射光拍摄方式亮斑形成的光路，图2是现有技术中反射光拍摄方式亮斑实际效果图。图3是现有技术中的静脉图像采集设备的照明部件发出的光线多次反射后在设备内部形成杂光进入摄像部件的示意图。

采用透射光拍摄方式，皮肤表面的反射光不会进入摄像部件，可以避免强反射光影响静脉成像效果，但透射光拍摄方式对人体部位的厚度有一定要求，手指较薄，厚度合适，可以使用透射光拍摄方式；对于人体手掌，厚度较厚且内有骨骼，采用透射光拍摄时光源亮度和红外辐射强度要更强一些，红外光线辐射的能量会使采集对象感受到热量，引起不适，骨骼会形成阴影区域；而对于人面部、腕部的静脉成像，完全不适用透射光拍摄方式。图4示出了现有技术中采用透射光拍摄方式拍摄的静脉图像。

静脉识别拍摄过程当中，摄像设备仅需要感光近红外光源并形成图像。由于图像传感器这种半导体元件的特性，对可见光波段的感光程度高于近红外波段，对于非设备主动发出的光线，摄像部件应当予以屏蔽或截止，以达到最优的图像效果。例如，环境光线中的太阳光、室内白炽灯、射灯照明，都会对静脉图像的拍摄形成杂光干扰，导致图像出现亮斑、图像太亮或太暗。同时，应采用较高的主动照明亮度或使用较长的曝光时间，以使图像传感器在近红外照明波段形成亮度充足、对比度适当的静脉血管图像。