CN108734157A - 第一指节指静脉采集装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种第一指节指静脉采集装置和方法。其中装置包括：接触部，用于与手指的第一指节相接触；采集部，设置于所述接触部下方，用于采集所述第一指节的指静脉的图像；红外光源，设置在所述接触部的两侧；所述接触部和所述红外光源之间设置有凸台，所述凸台靠近所述红外光源一侧的高度自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低。本申请可以遮挡部分红外光线，防止所述部分红外光直接照射到手指表面反射进入采集部，提高了成像质量；另外，可以从整体上降低了该装置的厚度，减小了体积，便于携带、安装，也便于与其他设备集成。

Description

第一指节指静脉采集装置和方法

技术领域

本申请涉及信息采集领域，特别是涉及一种第一指节指静脉采集装置和方法。

背景技术

目前，国内外指静脉采集装置主要分为两种，即透射式指静脉采集装置以及反射式指静脉采集装置。

透射式指静脉采集装置通常是将近红外光源位于手指的指背上方，近红外光源的发射光线透射经过手指，透射光线被放置于手指下方的摄像***接收，形成指静脉图像。该装置优点在于透射光线干扰较少，成像质量优异，缺点在于手指上方存在光源等装置，使得手指位于相对封闭的空间中。该装置普遍存在设备体积较大、手指放置操作不便、不便在其他设备中集成等应用难题。

反射式指静脉采集装置通常使得发射光线透射经过手指，透射光线被放置于手指下方的摄像***接收，形成指静脉图像。该装置优点在于：相对透射式指静脉采集装置，部分解决了手指周围空间封闭的问题，改善了手指放置操作体验。缺点在于，没有主动规避反射光线对透射光线的干扰，使得指静脉成像质量普遍不佳，同时，该装置也存在设备体积较大、不便与集成的问题。

以上两种方案基本都是利用手指的第二指节甚至第二指节和三指节的指静脉进行采集得到的图像进行后续比对，进而对人的身份进行识别的。由于第二指节和第三指节相对第一指节比较平坦，能够与采集装置的接触部完全贴合，因此静脉采集的效果较好，然而，这样的装置长度较长、体积较大，因此占用的空间也较大，不符合小型化的要求，在与其他装置集成时缺点尤为突出。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种第一指节指静脉采集装置，包括：

接触部，用于与手指的第一指节相接触；

采集部，设置于所述接触部下方，用于采集所述第一指节的指静脉的图像；

红外光源，设置在所述接触部的两侧；

所述接触部和所述红外光源之间设置有凸台，所述凸台靠近所述红外光源一侧的高度自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低。

本申请中由于第一指节的指尖到指腹之间表面为曲面，因此放置在接触部时不能与接触部紧密贴合，而是留有一定的空隙。在这种情况下红外光源很容易照射到手指表面形成反射，因此造成指静脉成像质量下降，本申请将凸台靠近所述红外光源一侧的高度设置成自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低，可以遮挡部分红外光线，防止所述部分红外光直接照射到手指表面反射进入采集部。另外，由于能够对第一指节的指静脉进行采集，而不用采集第二指节或者第三指节的图像，从而从整体上降低了该装置的厚度，减小了体积，便于携带、安装，也便于与其他设备集成。

可选地，所述凸台靠近所述接触部的一侧高度相同并且形成所述第一指节形状的轮廓。

该装置能够引导用户将手指放置在接触部上，限制手指放置位置，外观具有人体手指的流线型线条，因此更加符合人体工程学，也更加美观。

可选地，还包括手指感测部，所述手指感测部与所述接触部并排设置，并且所述手指感测部分别与所述采集部和所述红外光源电连接，所述手指感测部用于感测手指的存在，以启动所述采集部和所述红外光源。

该装置能够在检测到手指时工作，因此更加省电和智能，同时也能延长装置的使用寿命。

可选地，所述手指感测部与所述接触部沿着所述手指延伸的方向并排设置，所述手指感测部设置在远离所述指尖的一端。

可选地，所述手指感测部为压电传感器或者电容式触摸传感器。

可选地，所述红外光源被设置成沿着水平方向发射红外光。

可选地，该装置还包括白光光源，设置在所述采集部的附近，被设置成沿着水平方向发射白光，以便所述采集部利用所述白光采集所述第一指节的指纹图像。

该装置能够实现指静脉和/或指纹双重认证功能，体积更小，功能更多，集成度更高。

可选地，该装置还包括控制器，所述控制器分别与所述红外光源、所述采集部和所述白光光源连接，用于控制所述红外光源和所述白光光源依次开启，并且控制所述采集部分别采集所述第一指节的指静脉图像和指纹图像。

该装置的控制器能够控制各个光源的开启和关闭以及采集部的工作，使得用户放置一次手指就能够同时采集指静脉和指纹，通过双重采集和验证，提高了身份认证的准确性和安全性。

可选地，在所述接触部为滤光板，用于使得所述红外光源发出的红外光线透过所述滤光板照射到所述采集部。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种利用如上所述装置的指静脉采集方法，包括以下步骤：

将手指的第一指节放置在接触部上；

红外光源发射红外光线照射到所述第一指节上；

采集部采集所述第一指节的指静脉图像。

利用本申请的方法，能够仅利用用户的第一指节就可以很方便地获取指静脉图像，方便快捷，结果准确。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请的一个实施例的第一指节指静脉采集装置的示意性结构图；

图2是根据本申请的一个实施例的第一指节指静脉采集装置的内部结构示意图；

图3是根据本申请的一个实施例的第一指节指静脉采集方法的示意流程图；

图4是根据本申请的另一个实施例的第一指节指静脉采集方法的示意流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部件实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本申请的一个实施方案提供了一种第一指节指静脉采集装置。图1是根据本申请的一个实施例的第一指节指静脉采集装置的示意性结构图。该装置可以包括：接触部112，用于与手指的第一指节相接触；采集部(未示出)，设置于所述接触部112下方，用于采集所述第一指节的指静脉的图像；红外光源，设置在所述接触部的两侧；所述接触部112和所述红外光源之间设置有凸台111，所述凸台111靠近所述红外光源一侧的高度自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低。

本申请中由于第一指节的指尖到指腹之间表面为曲面，因此放置在接触部时不能与接触部紧密贴合，而是留有一定的空隙。在这种情况下红外光源很容易照射到手指表面形成反射，因此造成指静脉成像质量下降，本申请将凸台靠近所述红外光源一侧的高度设置成自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低，可以遮挡部分红外光线，防止所述部分红外光直接照射到手指表面反射进入采集部。另外，由于能够对第一指节的指静脉进行采集，而不用采集第二指节或者第三指节的图像，从而从整体上降低了该装置的厚度，减小了体积，便于携带、安装，也便于与其他设备集成。

所述红外光源被设置成沿着水平方向发射红外光。红外光源可以包括右红外光源110和左红外光源(未示出)。采集部可以为CMOS图像传感器。可选地，凸台111在接触部112的两边对称布置。

可选地，凸台111围绕接触部112布置，形成所述第一指节形状的轮廓。

可选地，所述凸台111靠近所述红外光源一侧的高度自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低；所述凸台靠近所述接触部的一侧高度相同。因此，凸台的上表面是一个倾斜的平面，上表面所在平面与接触部所在平面的交线与接触部延伸方向所在的直线成小于90度的角度。这样的设置可以为红外光源提供一个导引平面，能够引导红外光的角度和方向。对于第一指节的前部，光线倾斜入射，对于第一指节的后部，光线水平入射，通过这种方式能够根据第一指节的形状和特点引导红外光线沿着凸台上表面入射到第一指节的侧面，从而有效利用光源并且减少反射光。

可以理解的是，所述凸台靠近所述接触部一侧的高度也可以与靠近所述红外光源一侧的高度相同。这种设计方式也能起到引导光线的入射方向。

在一个可选的实施方案中，左红外光源和右红外光源分别设置在带有窗口的壳体内，所述窗口朝向第一指节方向开口，以便红外光源沿着所述窗口入射到第一指节。窗口由上、下、左、右四个平面围成。该窗口包括上述的凸台111。该凸台111的上表面构成窗口的下平面。

采用该窗口的形式包括但不限于以下优点，首先有利于红外光线进一步汇聚到第一指节位置处；第二，由于有窗口的遮挡，防止红外光线进入人眼，因此也更加安全；第三，窗体和接触部共同形成一个凹台，能够引导用户将手指放置在接触部上，限制手指放置位置。该设计外观具有人体手指的流线型线条，因此更加符合人体工程学，也更加美观。

在一个可选地实施方案中，红外光源前方设置有滤光片。滤光片嵌在窗口中用于使得红外光源发出的红外光线透过滤光片照射到手指。可选地，滤光片为黑色透光聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料。滤光片能够对红外光源起到一定的滤光作用，滤除发出的红外光的杂波，从而提高指静脉的成像质量，并且能够对用户的眼睛起到一定的保护作用。

可选地，所述接触部112为滤光板，用于使得所述红外光源发出的红外光线透过所述滤光板照射到所述采集部。

采用该滤光板能够对红外光源起到一定的滤光作用，滤除发出的红外光的杂波，从而提高指静脉的成像质量。

在一个可选地实施方案中，接触部112的表面为弧形或者平面。这种设计符合人体手指表面形状，从而使得用户的手指能够与接触部紧密贴合，减少了手指和装置之间的空气，从而使得指静脉采集部对指静脉的成像更加清晰。

可选地，该装置还可以包括手指感测部113，所述手指感测部113与所述接触部112并排设置，并且所述手指感测部113分别与所述采集部和所述红外光源电连接，所述手指感测部用于感测手指的存在，以启动所述采集部和红外光源。该装置能够在检测到手指时工作，因此更加省电和智能。

所述手指感测部113与所述接触部沿着所述手指延伸的方向并排设置，所述手指感测部设置在远离所述指尖的一端。

可选地，所述手指感测部为压电传感器或者电容式触摸传感器。

当用户将手指放置在接触部112上时，会遮挡住手指感测部113。如果手指感测部113感测到手指的存在，则启动采集部108和红外光源，从而对指静脉进行采集。其他时候，装置可以处于待机状态，节省能量，同时也能延长装置的使用寿命。

可选地，该装置还可以包括白光光源，该白光光源设置在所述采集部的附近，被设置成沿着水平方向发射白光。在白光光源发出白光时，所述采集部还可以用于采集所述第一指节的指纹。

该装置还包括控制器，所述控制器分别与所述红外光源、所述采集部和所述白光光源连接，用于控制所述红外光源和所述白光光源依次开启，并且控制所述采集部分别采集所述第一指节的指静脉图像和指纹图像。

可选地，控制器能够根据指静脉采集装置采集的指静脉图像质量调节红外光源的光的强度和/或亮度。当图像质量显示光线不足时，控制器增大红外光源的光的强度和/或亮度，反之亦然。

图2是根据本申请的一个实施例的第一指节指静脉采集装置的内部结构示意图。将该装置在移除外壳和凸台后，可以看到其内部结构。壳体内部包括几字形的支撑板304，该支撑板304包括两翼、侧壁和顶壁。红外光源分别设置在右立板301和左立板302上。两翼上各具有两个圆弧形突起，右立板301和左立板302分别设置在圆弧形突起上，并分别与两个侧壁连接。白光光源设置在后立板303上。后立板303设置在支撑板304侧壁的内侧。手指感测部113与接触部112前后并排设置在支撑板304顶壁的上表面。采集部和控制器设置在底板115上，位于支撑板围成的空间内。

采用该支撑板，巧妙地将所有部件进行连接和固定。该装置的各个部件之间配合巧妙，设计独特，各个部件之间紧密配合，实现了对空间的有效利用。

可选地，该指静脉采集装置通过通信单元与智能设备连接，实现信息交换。

优选的，智能设备为个人计算机或者智能手持设备，但是本发明不对此作限定，任何可以进行身份认证处理的智能设备都包括在本发明的范围之内。

可以在智能设备上安装指静脉采集装置的驱动和管理程序，然后运行管理程序采集注册认证用户的指静脉和/或指纹信息，并开启智能设备的指静脉和/或指纹认证功能；启动智能设备时或者需要重新使用智能设置时，要求进行指静脉和/或指纹身份认证，此时使用指静脉采集装置采集认证用户的指静脉和/或指纹信息，认证软件会将采集的信息与数据库中存储的注册信息进行匹配，如果匹配一致表示认证通过，会自动启动智能设备的相关程序。

本申请的另一个实施方案还提供了一种利用如上所述的指静脉采集装置的指静脉采集方法。图3是根据本申请的一个实施例的第一指节指静脉采集方法的示意流程图。该方法可以包括以下步骤：

S100将手指的第一指节放置在接触部上。

S300红外光源发射红外光线照射到所述第一指节上。可选地，红外光源的开启可以由控制器控制。

S500采集部采集所述第一指节的指静脉图像。可选地，采集部的开启可以由控制器控制。

利用本申请的方法，能够仅利用用户的第一指节就可以很方便地获取指静脉图像，方便快捷，结果准确。

图4是根据本申请的另一个实施例的第一指节指静脉采集方法的示意流程图。可选地，在S100后，该方法还包括S200接触部判断第一指节是否存在和/或是否放置到位，启动红外光源和采集部。

可选地，在S300中：红外光源根据指静脉图像的质量调整红外光源的高度、定向和/或光的强度。

参见图4，可选地，在S500后，该方法还包括：

S600控制器控制红外光源关闭，白光光源开启，采集部采集所述第一指节的指纹图像。

本申请提供的利用第一指节指静脉采集装置采集指静脉图像的方法，能够实现高质量的指静脉成像。该方法在理论分析基础上，将光源放置于最容易影响成像质量、最理想结构设计的手指侧下方，通过主动拦截可能对图像质量造成影响的近红外光线的方法，得到高质量的指静脉图像。同时，该装置还具有采集指纹的功能，实现指静脉和指纹的双采功能。该装置由主动光源设计和摄像***设计决定装置厚度的二元因素决定论现状，转变为仅由摄像***物距决定指静脉采集设备厚度，极大地降低了装置的设计难度。

该装置更加轻薄和小型化，可以在更多的领域进行应用，可以适配更多的产品，以下仅举两例：

智能汽车驾驶员身份认证对生物特征识别特别是指静脉识别技术具有较大需求，但鉴于目前指静脉采集设备体积较大等因素，尚无法开展有效应用。基于平面式指静脉采集方法设计的采集装置，成功实现了指静脉采集装置的小型化，可以满足该领域的巨大应用需求。

平板电脑、手机等移动设备对指静脉识别技术也存在较大应用需求，但由于目前指静脉采集装置没有实现平面化设计，使得指静脉采集装置无法有效集成至平板电脑等大量移动设备，本申请的平面式指静脉采集装置，成功突破了这一集成限制，为指静脉识别技术在移动终端设备上的有效应用提供了理想的解决方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种第一指节指静脉采集装置，包括：

接触部，用于与手指的第一指节相接触；

采集部，设置于所述接触部下方，用于采集所述第一指节的指静脉的图像；

红外光源，设置在所述接触部的两侧；

其特征在于，所述接触部和所述红外光源之间设置有凸台，所述凸台靠近所述红外光源一侧的高度自所述手指的指尖向所述第一指节的方向逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凸台靠近所述接触部的一侧高度相同并且形成所述第一指节形状的轮廓。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括手指感测部，所述手指感测部与所述接触部并排设置，并且所述手指感测部分别与所述采集部和所述红外光源电连接，所述手指感测部用于感测手指的存在，以启动所述采集部和所述红外光源。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述手指感测部与所述接触部沿着所述手指延伸的方向并排设置，所述手指感测部设置在远离所述指尖的一端。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述手指感测部为压电传感器或者电容式触摸传感器。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述红外光源被设置成沿着水平方向发射红外光。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括白光光源，设置在所述采集部的附近，被设置成沿着水平方向发射白光，以便所述采集部利用所述白光采集所述第一指节的指纹图像。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括控制器，所述控制器分别与所述红外光源、所述采集部和所述白光光源连接，用于控制所述红外光源和所述白光光源依次开启，并且控制所述采集部分别采集所述第一指节的指静脉图像和指纹图像。

9.根据权利要求1至8的任一项所述的装置，其特征在于，在所述接触部为滤光板，用于使得所述红外光源发出的红外光线透过所述滤光板照射到所述采集部。

10.一种利用如权利要求1所述装置的指静脉采集方法，包括以下步骤：

将手指的第一指节放置在接触部上；

红外光源发射红外光线照射到所述第一指节上；

采集部采集所述第一指节的指静脉图像。