近红外指静脉图像采集系统设计
２０１４年第３３卷第１期 传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） １ １３
近红外指静脉图像采集系统设计
梁爱华 ，付钪
（１．北京联合大学北京信息服务工程重点实验室。北京１００１０１ ２．北京联合大学计算机技术研究所，北京１００１０１）
摘要：针对指静脉身份认证需求，以手指静脉图像采集系统作为研究对象，设计了基于单侧光源与反射 镜面相结合红外光源可调控的指静脉图像采集系统。研究了ＬＥＤ光源位置与角度对静脉图像质量的影 响，提出了基于图像质量评价的指静脉认证方法，并运用实测方法进行了验证。实验结果表明：可以得到 与传统正面光源采集同等质量的静脉图像，具有更高的认证通过率，达到９８．８％，并更易于用户使用。 关键词：指静脉；身份认证；近红外；图像采集；微距红外摄像头；误识率 中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－９７８７（２０１４）０ｌ－０１１３－０３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｆｉｎｇｅｒ－ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ＬＩＡＮＧ Ａｉ—ｈｕａ ．ＦＵ Ｋａｎｇ ，。
（１．Ｂｅｊｉｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｊｊｉｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｆｉｎｇｅｒ－ｖｅｉｎ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａ ｎｅａｒ—ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｆｉｎｇｅｒ－ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｍｉｒｒｏｒ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＬＥＤ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎｇｌｅ ｏｎ ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ｆｉｎｇｅｒ—ｖｅｉｎ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｍａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ａｃｔｕａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ｏｆ ｅｑｕａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｒｏｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ ｐａｓｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ９８．８％．ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｓｅ ｆｏｒ ｕｓｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｎｇｅｒ—ｖｅｉｎ；ｉｄｅｎｔｉｔｙ ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ；ｎｅａｒ—ｉｎｆｒａｒｅｄ；ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃａｍｅｒａ；ｆａｌｓｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｒａｔｅ
０引 言 目前，基于人体生物特征的个人身份认证技术已经比
较普及，如指纹识别、人脸识别和虹膜认证等，但都存在特
征稳定性不足、信息容易被窃取和伪造的缺点，安全性差。
例如：指纹识别技术存在４％左右的用户无法正常登记和
识别，并且指纹也非常容易被窃取和仿造。静脉认证技
术 是利用人体内部的静脉血管纹理信息作为个人身份
特征，由于位于体表下几乎无法窃取和伪造，可以大大提高 个人身份认证的安全性，并且不容易受外部因素影响，具有
更好的适应性和稳定性。
静脉认证的基本原理是利用含氧血液相对肌肉组织对
波长为７００一ｌ ０００ ｎｍ的近红外光谱有较强吸收作用，根据
血液中的血红素特性来进行静脉识别，将只感红外的相机
对近红外照射的手指进行拍照，即可采集到手指内部的静
脉血管结构灰度图，然后进行图像增强、滤波、归一化、二值
收稿日期：２０１３－０９－０４ 基金项目：北京高等学校青年英才计划资助项目（ＹＥＴＰ１７７２） 化和特征提取等多个处理过程，利用静脉的空间拓扑结构
能可靠、准确地确定一个人的身份。
利用主动近红外光源照射手指并通过摄像装置采集手
指图像即可采集到手指血管的脉络纹理图像，不同的光源
设计和光路设计都会影响采集的静脉脉络纹理图像质量和
用户体验，从而影响认证效果。现有的静脉采集装置 Ｊ
大多采用在手指正上方安放光源进行静脉图像采集，这种
采集方式的缺点是不利于手指位置的确定，用户体验较差。
本文提出了一种新颖的近红外指静脉图像采集系统的
设计方案，利用单侧聚焦光源与反射镜面相结合的光源照
射方式，可以避免纯单侧光源下手指受光不均匀的问题，并
易于使用，有良好的用户体验，从而获得更好的认证效果。
１总体设计
指静脉认证装置由电源模块、近红外ＬＥＤ光源、微距
红外摄像头、手指感应开关、嵌入式ＳＯＣ认证模块、
控制盒 １１４ 传感器与微系统 第３３卷
和输入输出接口组成。 它们之间的位置连接关系和信号走向是：手指感应开
关与嵌入式ＳＯＣ认证模块通过通用输入输出接口（ＧＰＩＯ）
连接，近红外ＬＥＤ光源通过脉宽调制（ＰＷＭ）控制连接，微 距红外摄像头与嵌入式ＳＯＣ认证模块的图像输入接口连
接，输入输出接口通过线缆与嵌入式ＳＯＣ认证模块连接，
电源模块与上述各模块及元件连接，给装置各模块和元件
提供工作所需电压。认证装置各模块的连接关系和信号走
向如图１所示；装置截面示意图如图２所示。
－－［巫
ｋ・…・…・…・… …・…‘…，…●…・…‘…，・－ 图１系统模块框图 Ｆｉｇ １ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｕｌｅ
感
图２采集装置截面示意图 Ｆｉｇ ２ Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｉｅｗ ｏｆ ａｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ １．１ 近红外ＬＥＤ光源
近红外ＬＥＤ光源装置主要由两部分构成：一部分是近 红外发光ＬＥＤ，另一部分是反射立面。近红外ＬＥＤ光源采
用具有聚焦功能的近红外ＬＥＤ，为了使手指受光均匀并充
分利用光源，设置于手指侧上方并距离手指背面大约４—
８ ｍｍ处依次平行排列，并与手指平面呈一定角度，具体角
度与近红外发光二极管的发光角度相关，实验证明约为红
外二极管发光角的１／２—１／３最为合适。
近红外ＬＥＤ光源装置在手指的左侧上方，手指感应开
关第三指节感应开关和第一指节感应开关分别在第三指节
（指根）和第一指节（指尖）的下方２—５ｍｍ处。 为了适应粗细大小不同的手指，近红外二极管光源亮
度可调，可通过ＰＷＭ方式动态开／关和亮度调节。为增强 手指左右两边的受光均匀性，设置有近红外光源反射装置，
它放置在近红外ＬＥＤ光源装置的对面和控制盒上端，并与
近红外ＬＥＤ光源装置平行，具有反射近红外光的作用，增
强手指受光均匀性，该近红外光源反射装置是镜子或具有
反射光线作用的材料制作。
图３为ＬＥＤ光源装置的原理示意图。近红外发光
ＬＥＤ发光聚焦角度 为３０。－４０。，近红外ＬＥＤ的发光中心
线与手指平面成一定角度ＪＢ一０／２，对于正常大小的手指有
８Ｏ％的光量直接照射到手指，另有２０％左右的光量通过反
射立面照射到手指的另一边，优点是手指放置习惯自然，手
指受光均匀，不会出现两边高亮和一边亮一边暗的情况从
而影响图像质量，还能有效减小装置尺寸。
图３ ＬＥＤ光源装置原理图 Ｆｉｇ ３ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＬＥＤ ｆｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ １．２微距红外摄像头 微距红外摄像头由镜头、滤光片和ＣＭＯＳ／ＣＣＤ感光器
件组成，其间关系是：滤光片的位置在镜头与ＣＭＯＳ／ＣＣＤ
感光传感器之间，放置于控制盒底部，用于采集手指静脉纹
理图像。滤光片采用普通的８５０ ｎｍ带通滤光片，只能透过
波长为８５０ ｎｍ的近红外光。ＣＭＯＳ／ＣＣＤ感光器件采用普
通的ＣＭＯＳ或ＣＣＤ，它放置于控制盒底部中间位置，用于采
集手指中间部位静脉纹理图像。
微距红外摄像头与嵌入式ＳＯＣ认证模块在同一块电 路板上，它通过接收手指透射的近红外光进行成像，进而实
现指静脉的认证。
１．３手指感应开关 手指感应开关由１个或多个电容触摸感应开关组成，
放置于手指下方２—５ ｍｍ处，与嵌入式ＳＯＣ认证模块连接，
当手指２００正确放置后会给出高电平信号。 手指感应开关用何传感器并无特定限制，采用静电电
容式的触摸传感器，当手指接近传感器时电容会发生变化，
当电容变化达到一定阈值的时候传感器会发出高电平信 号，进而可以检测是否有手指放置。
１．４嵌入式ＳＯＣ认证模块
嵌入式ＳＯＣ认证模块是由中央处理器（ＣＰＵ），内存 ＲＡＭ，存储器ＦＬＡＳＨ等部件组成的单芯片系统，
ＦＬＡＳＨ用 第１期 梁爱华，等：近红外指静脉图像采集系统设计 ｌ１５
于存储程序和用户特征登记数据。嵌入式ＳＯＣ认证模块
与手指感应开关连接，同时与微距摄像头和近红外ＬＥＤ光
源连接，当通过手指感应开关检测到手指放置后，嵌入式
ＳＯＣ认证模块会打开近红外ＬＥＤ光源并通过微距摄像头
采集指静脉图像。
１．５控制盒 控制盒是一个箱式盒体结构，所有部件都安装其上，输
入输出接口有ＵＳＢ，ＵＡＲＴ，ＧＰＩＯ等常用输入输出接口。
２工作流程
总体工作流程是：当嵌入式ＳＯＣ认证模块检测到手指 感应开关为高电平时，表示有检测到手指放置，嵌入式ＳＯＣ
认证模块打开近红外ＬＥＤ光源，并同步采集微距摄像头的 图像，图像采集完成后就可以进行静脉图像的后续处理和
认证，并给出最终认证结果。
对于不同粗细的手指和不同的环境光照，如果光源强
度和ＣＭＯＳ传感器的曝光时间固定不变，则会出现指静脉
图像过暗和过亮的情况，需要根据采集的指静脉图像灰度
直方图动态调节光源强度和ＣＭＯＳ曝光时间，以适应不同
类型的手指和不同的环境光照。采用ＰＷＭ的方式控制
近红外ＬＥＤ光源的亮度，提高占空比，则减小光源亮度， 进而图像变暗；减小占空比，则加大光源亮度，进而图像 变亮。通过Ｐｃ直接设置ＣＭＯＳ曝光寄存器调整曝光时
间，曝光时间加大，则图像变亮；曝光时间减小，则图像变
暗。 目前对静脉识别算法 和图像质量评价Ｅ７，８ ３的研究
日益增多。本装置采用了改进的模板匹配算法进行静脉识
别。 指静脉认证流程如图４所示。首先检测手指是否正确
放置，若正确，则开启近红外ＬＥＤ光源进行指静脉图像采
集，之后进行图像质量评价，以检测是否符合要求；如果评
价不合格，则重新调整光源亮度和曝光时间，直至采集到高
质量的静脉图像。在认证时将采集到图像与静脉特征库中
的图像进行比对，根据比对的相似度判断是否匹配成功。
这里采用预先设定阈值的方法，大于阈值，则认为相似度达
结合透射法和反射法的手掌静脉成像系统设计
2020
耳第10
剧
文章编号
：1009 -2552
(2020
)10 -0001 -06
DOI
：10. 13274/j. cnki. hdzj. 2020. 10. 001
结合透射法和反射法的手掌静脉成像系统设计
张飞，
李凯扬
(武汉大学物理科学与技术学院，武汉430072)
摘要：
针对单一的透射式和反射式近红外手掌静脉成像技术在不同手掌区域效果不一而使静
脉成像效果低的情况，设计了一种采取透射式和反射式成像相结合来获取手掌静脉血管图像的
系统。根据近红外成像原理，分别获取反射和透射两种手掌静脉图像，接着，对得到的静脉图
像分别进行信号增强处理，最后进行融合。实验结果表明，该系统能够得到完整和清晰的手掌
血管图像，且在临床静脉穿刺，生物身份特征识别上有很大价值。
关键词：透射法
；反射法
；手掌静脉
；图像融合
中图分类号：
TN219 文献标识码：
A
Design of palm vein imaging system combining transmissions and reflections
ZHANG Fei, LI Kai-yang
(
School of Physical Science and Technology,
Wuhan University,
Wuhan 430072,
China)
Abstract: Aiming at the situation that venous imaging effect is low because the single transmissive and
reflective near-infrared palm vein imaging technology has different effects in different palm areas, a system
that combines transmission and reflection imaging is designed to acquire palm vein images. According to
掌脉图像采集系统设计
ｅ技术Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｅｃｈｎ。Ｉ。ｇｙ
掌脉图像采集系统设计
苑玮琦，万文博
（沈阳工业大学视觉检测技术研究所，辽宁沈阳１１０１７８）
摘要：设计并实现了一种以ＴＭＳ３２ＯＤＭ６４３７ ＤＳＰ和视频解码芯片ＴＶＰ５１４６为核心的掌脉图像采
集系统。系统使用８５０ ｎｍ和９６０ ｎｍ双波长近红外光源，在光照强度恒定的条件下，通过重复设置
ＴＶＰ５１４６的光亮度和亮度对比度等寄存器，利用手形图像可以间接地精确定位出掌脉图像的有效区
域。该系统可以脱离通用计算机的束缚方便地应用于现场。
关键词：手掌静脉；图像采集；近红外光；ＴＶＰ５１４６
中图分类号：ＴＰ３９１．４ 文献标识码：Ｂ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐａｌｍ－ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ｃａｐｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ
ＹＵＡＮ Ｗｅｉ Ｑｉ，ＷＡＮ Ｗｅｎ Ｂｏ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０１７８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｐａｌｍ—ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ｃａｐｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｃｅｎｔｅｒｓ ｏｎ ＴＭＳ３２０ＤＭ６４３７ ＤＳＰ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄｅｃｏｄｅｒ ＴＶＰ５１４６ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．８５０ｎｍ ａｎｄ ９６０ ｎｍ ｄｏｕｂｌｅ ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．．Ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉ—
ｔｙ，ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｈａｎｄ－ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｉｍａｇｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｐａｌｍ－ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ｃａｎ ｂｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｂｙ ｄｏｕｂｌｅ ｓｅｔ・ ｔｉｎｇ ＴＶＰ５ １４６ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ａｎｄ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒｅｇｉｓｔｅｒ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔＯ ｔｈｅ ｓｃｅｎｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ
红外静脉辅助定位系统设计
红外静脉辅助定位系统设计
张晋阳;孙懋珩
【期刊名称】《电子测量技术》
【年(卷),期】2007(30)3
【摘 要】红外静脉辅助定位系统是一种非接触式、安全、无痛苦的医疗辅助系统。根据近红外光可以被血液强烈吸收而被其他人体组织散射的特性,本文设计并实现了红外手背静脉辅助定位系统。系统采用均匀红外光源进行照明,利用光学传感器摄取包含人体静脉信息的红外图像。在嵌入式平台上对采集到的图像进行增强处理,把处理后的静脉血管灰度图像送至LCD显示屏,得到与现实大小成1:1的静脉血管图像。实验结果表明,采用嵌入式技术进行静脉辅助定位的设计是可行的。
【总页数】4页(P140-143)
【关键词】辅助定位系统;均匀红外光源;光学传感器;嵌入式平台;图像处理
【作 者】张晋阳;孙懋珩
【作者单位】同济大学电子与信息工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】TH162.1
【相关文献】
1.新型静脉内心电图辅助外周静脉穿刺置入中心静脉导管尖端定位观察 [J], 卓亚娟;冯乐玲;冷燕燕;江军歌;吴仕龙;魏鹏;王建红
2.基于HTML5混合定位的高速公路报警定位辅助系统设计与应用 [J], 邬正琼;邓云松
3.单导丝门静脉定位技术辅助经颈静脉肝内门体分流术中肝内门静脉穿刺的 有效性和安全性研究 [J], 李先勇
4.B超引导下静脉内心电图辅助定位在肿瘤患者经外周静脉穿刺的中心静脉导管置管术中的应用效果 [J], 郑雪梅
5.腔内心电图定位技术辅助中心静脉通路导管尖端定位的研究进展 [J], 王雅雯;仇晓霞
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指静脉认证解决方案(3篇)
第1篇
随着科技的不断发展，生物识别技术在信息安全领域的应用越来越广泛。指静脉认证作为一种新兴的生物识别技术，因其高安全性、高准确性、易用性等特点，受到了越来越多的关注。本文将详细介绍指静脉认证解决方案，包括技术原理、系统架构、实施步骤及优势分析。
一、技术原理
指静脉认证技术基于人体指静脉的独特性和唯一性。人的指静脉是一种存在于手指内部的一种复杂图案，由毛细血管网、静脉血管和静脉分支组成。每个人的指静脉图案都是独一无二的，具有极高的识别率和安全性。
指静脉认证技术主要分为以下几个步骤：
1. 图像采集：通过指静脉采集设备获取手指的静脉图像。
2. 图像预处理：对采集到的图像进行滤波、去噪、增强等预处理操作，提高图像质量。
3. 特征提取：从预处理后的图像中提取指静脉特征，如血管密度、血管宽度、血管长度等。
4. 特征匹配：将提取的特征与数据库中的模板进行匹配，判断身份。
5. 结果输出：根据匹配结果输出认证结果，如通过或拒绝。
二、系统架构
指静脉认证系统主要包括以下几个部分：
1. 硬件设备：指静脉采集设备、计算机、摄像头等。
2. 软件系统：指静脉采集软件、特征提取软件、匹配软件、数据库管理系统等。
3. 通信模块：负责设备间的数据传输，如网络通信、串口通信等。
4. 安全模块：保证系统数据的安全，如数据加密、访问控制等。
系统架构如下：
```
+------------------+ +------------------+ +------------------+ | 指静脉采集设备 | --> | 指静脉采集软件 | --> | 特征提取软件 |
+------------------+ +------------------+ +------------------+
^ | |
基于近红外应用的手背静脉显影装置的设计
基于近红外应用的手背静脉显影装置的设计
周柯;杨语芳;张建华
【摘 要】根据血红蛋白对不同波长的红外光相异的吸收特性,引入波长为850nm的红外光源作为主动红外光源,组装、调试了一台静脉穿刺辅助装置,用PC实现了图像的采集、显示,并用Matlab软件对原始图像进行了感兴趣区域的裁剪,通过对裁剪后图像的预处理、图像分割、轮廓跟踪以及二值化,最终得到了较为理想的二值图像.
【期刊名称】《河北软件职业技术学院学报》
【年(卷),期】2017(019)002
【总页数】5页(P58-62)
【关键词】近红外;主动红外;静脉穿刺;静脉血管成像;Mat-lab图像处理
【作 者】周柯;杨语芳;张建华
【作者单位】郑州大学 电气工程学院生物工程系,郑州 450001;郑州大学 电气工程学院生物工程系,郑州 450001;郑州大学 电气工程学院生物工程系,郑州 450001
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391.41
输液是透皮给药应用较为广泛的方式之一，在临床上可以实现药物的大量、快速输送，具有平衡人体内的水电解质及酸碱性的作用，在急救场合还可以扩充休克病人的血容量，及时挽救患者的生命[1]。然而，国内外的相关统计数据[2-6]表明：静脉穿刺的失败率普遍较高，这种现象在年龄小的儿童、肥胖或水肿病人、输液部位发生过严重烧烫伤的病人以及周身循环衰竭和休克病人身上尤为突出。病人不仅要承受重复扎针的痛苦与折磨，还要承担因针头的反复刺激甚至血管刺穿等物理因素诱发静脉炎的风险[7]，再加上我国国民输液数量巨大[8]，使得静脉穿刺失败频频成为医患纠纷的导火索[9]。
国内外相继开展了对静脉穿刺辅助设备的设计、研究[10]，从最早的温敏贴纸到普通光源反射直接观察仪器，又到目前研究最多的红外静脉显示仪器，应用原理多种多样，面世的产品也是品类繁多，性能更是各有千秋。也有相关人员开发了超声定位引导系统，但是由于其体积大、操作复杂等特性未能得到推广应用[11]。本项目组在指导老师的指导下，应用已经学习的专业课知识，设计了一款经济实惠、操作简单的静脉穿刺辅助设备。
非接触式手掌静脉成像系统的研究与设计
技术创新《微计算机信息》2012年第28卷第10期
120元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》博士论坛
非接触式手掌静脉成像系统的研究与设计StudyandDesignofContactlessPalmVeinImagingSystem(沈阳工业大学)苑玮琦武珺谷宗辉YUANWei-qiWUJunGUZong-hui摘要:获取理想手掌静脉图像是提高手掌静脉识别系统性能的前提条件。因此,本文设计一种非接触式全手掌静脉成像系统,该系统采用波长为850nm的圆头型近红外LED作为主动光源,同时选用与之灵敏度较高的OV7410摄像机并搭配光圈值为2.8、焦距为8mm的镜头。经实验表明,搭建的手掌静脉成像系统能够采集到清晰的全手掌静脉图像,为手部多模态特征融合提供了硬件平台。关键词:手掌静脉;非接触;近红外LED;摄像机中图分类号:TP391.4文献标识码:AAbstract:Idealpalmveinimagingistheprerequisiteofimprovingpalmveinpatternrecognitionperformance.Itisdesignedanon-contactpalmveinacquisitionsysteminthepaper.Thesystemusesawavelengthof850nmroundnear-infraredLEDastheactivelightsource;meanwhile,usestheOV7410camerawithhighsensitivityandaperturevalueof2.8withafocallengthof8mmlens.Theexperimentdemonstratesthepalmveinimagingdevicecanacquireclearwholepalmveinimage,itprovideshardwareplatformformulti-handfeaturefusion.Keywords:palmvein;non-contact;near-infraredLED;camera文章编号:1008-0570(2012)10-0046-03
手指静脉识别技术分析及流程简介
手指静脉识别技术分析及流程简介
1、医学依据
手指静脉是一种新的生物特征识别技术，它源于医学科技领域对人类大脑功
能活动管理的高级开发项目，在这项开发中，近红外线被用来观察血液流量的
增加情况，当近红外线透过人体组织时，静脉血管中的血红蛋白对近红外线具
有明显的吸收作用，从而使静脉血管分布特征在图像中以不同的灰度值得到表
征。由于伸长方向的随机性，使得个体的指静脉血管分布呈现各异的结构，因
此能够确定两幅静脉图像是否来自于同一个手指。同时发现，这种技术同时也
适用于手指静脉图像的采集工作。
2、技术架构
手指静脉识别采用了光传播技术来进行手指静脉对比和识别的工作。近红外
线穿过人类的手指时，部分射线就会被血管中的血色素吸收，从而捕捉到独有
的手指静脉图样，然后再和预先注册的手指静脉图样进行比较，对个人进行身
份鉴定。经医学实践证明，手指静脉的形状具有唯一性和稳定性，即每个人的
手指静脉图像都不相同，同一个人不同的手指的静脉图像也不相同。健康成年
人的静脉形状不再发生变化，这就为指静脉提供了医学依据。所以，基于手指
静脉图像原理的识别技术就有可能成为现实。从而可利用手指内的静脉分布图
像来进行身份别。
3、手指静脉系统识别流程
静脉扫描，LED 在手指一方发射近红外线，透射手指，在手指另一方，照相
机拍摄静脉图像。从提取到手指静脉影像的过程，此过程主要是捕捉到手指静
脉影像，然后提取手指静脉特征信息，并与事先注册的手指静脉特征进行比对
从而确认登录者的身份。为通过扫描图样和原有注册登记的图样进行对比，就
基于卷积神经网络的手指静脉采集识别系统
基于卷积神经网络的手指静脉采集识别系统
孙蕾;李小霞;吴艳玮;郭艳玲;杨峻一
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2022()12
【摘 要】手指静脉采集识别技术是一种新的生物特征识别技术,因其活体性、高稳定性、高安全性等优点,具有广阔的市场应用前景,但现今市场已有的手指静脉采集识别设备存在着识别准确率不高、采集效果不佳等问题,无法达到快速准确识别的要求。本文提出了一种基于卷积神经网络的手指静脉识别系统,系统分为采集和识别两大模块。基于血红蛋白对近红外光的吸收特性制作了新型的手指静脉图像采集装置,预处理采用Canny算子提取手指静脉图像边缘,并采用中线拟合矫正方式修正了图像旋转问题;基于U-Net网络优化设计手指静脉识别技术,提出基于AlexNet网络的深度学习方法,对采集模块获取的自建图片数据集进行识别分析,实验结果表明,本文方法的识别准确率可达到96.65%,相比U-Net网络提升了2.17%,同时软硬件一体化设计使得系统的稳定性得到提升。
【总页数】4页(P83-86)
【作 者】孙蕾;李小霞;吴艳玮;郭艳玲;杨峻一
【作者单位】西南科技大学信息工程学院;特殊环境机器人技术四川省重点实验室(西南科技大学)
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391.4;TP183 【相关文献】
1.基于FPGA手指静脉图像采集系统的研制2.基于ARM的手指静脉识别系统的设计与实现3.基于自动调光功能的手指静脉图像采集系统4.基于自适应控制的手指静脉近红外图像采集系统设计5.基于CCD的手指静脉身份识别系统的研制
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基于近红外应用的手背静脉显影装置的设计 2
第１９卷第２期 ２０１７年６月 河北软件职业技术学院学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｖｏｌ＿１９Ｎｏ．２
Ｊｕｎ．２０１７
文章编号：１６７３．２０２２（２０１７）０２—００５８—０５
基于近红外应用的手背静脉显影装置的设计
周柯，杨语芳，张建华
（郑州大学电气工程学院生物工程系，郑州４５０００１）
摘要：根据血红蛋白对不同波长的红外光相异的吸收特
性。引入波长为８５０ｎｍ的红外光源作为主动红外光源，组
装、调试了一台静脉穿刺辅助装置，用Ｐｃ实现了图像的采
集、显示。并用Ｍａｔｌａｂ软件对原始图像进行了感兴趣区域
的裁剪。通过对裁剪后图像的预处理、图像分割、轮廓跟踪
以及二值化。最终得到了较为理想的二值图像。
关键词：近红外；主动红外；静脉穿刺；静脉血管成像；Ｍａｔ—
ｌａｂ图像处理
中图分类号：ＴＰ３９１．４１ 文献标志码：Ａ
０引言
输液是透皮给药应用较为广泛的方式之一，在
临床上可以实现药物的大量、快速输送，具有平衡人
体内的水电解质及酸碱性的作用，在急救场合还可
以扩充休克病人的血容量，及时挽救患者的生命ｔ １。
然而，国内外的相关统计数据ｆ 表明：静脉穿刺的
失败率普遍较高，这种现象在年龄小的儿童、肥胖
或水肿病人、输液部位发生过严重烧烫伤的病人以
及周身循环衰竭和休克病人身上尤为突出。病人不
仅要承受重复扎针的痛苦与折磨，还要承担因针头
的反复刺激甚至血管刺穿等物理因素诱发静脉炎
的风险 ，再加上我国国民输液数量巨大［８１，使得静
脉穿刺失败频频成为医患纠纷的导火索［９１。
国内外相继开展了对静脉穿刺辅助设备的设
计、研究㈣，从最早的温敏贴纸到普通光源反射直
接观察仪器，又到目前研究最多的红外静脉显示仪
器，应用原理多种多样，面世的产品也是品类繁多，
性能更是各有千秋。也有相关人员开发了超声定位
引导系统，但是由于其体积大、操作复杂等特性未
指静脉与折痕双模态图像采集系统设计
１２４ 传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） ２０１３年第３２卷第２期
指静脉与折痕双模态图像采集系统设计
管凤旭，姜智超，吴秋雨，王科俊，孟祥宇
（哈尔滨工程大学自动化学院。黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：手指静脉识别是针对手指皮肤内部的静脉特征进行活体识别，具有非接触和安全性高等优点，但 存在特征数量少的缺点；手指指节折痕位于皮肤表面，且具有稳定的生物学特性。因此，为解决单一模态 手指静脉的可提取特征数量不足的缺点，设计了一种双模态生物特征图像采集系统，即针对手指相同位 置，采集皮肤内部手指静脉和皮肤表面指节折痕２种不同类型图像。图像采集系统硬件主要包括ＵＳＢ ２．０ 控制器、２００万像素ＣＭＯＳ摄像头模组、可见光与红外光切换电路、微型步进电机驱动电路和Ｉ Ｃ电路等。 实验结果表明：该系统具有实时性，能够连续采集手指静脉和指节折痕２种清晰、稳定生物特征图像，为双 模态生物特征识别系统提供了良好的软硬件基础平台。 关键词：手指静脉；指节折痕；０Ｖ２６４０摄像头；双模态；图像采集 中图分类号：ＴＰ３９４．４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－９７８７（２０１３）Ｏ２－０１２４－０４
Ｄｅｓｉｇｎ ０ｆ ｄｕａｌ—ｍｏｄａｌ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
１ １ 埘 ● １ ｍ 半 ＤａｓｅｃＩ Ｏｎ ｎｎｇｅｒ Ｖｅｌｎ ａｎｃｌ ｎｎｇｅｒ Ｃｒｅａｓｅ
ＧＵＡＮ Ｆｅｎｇ—ＸＵ，ＪＩＡＮＧ Ｚｈｉ—ｃｈａｏ，ＷＵ Ｑｉｕ—ｙｕ，ＷＡＮＧ Ｋｅ－ｊｕｎ，ＭＥＮＧ Ｘｉａｎｇ—ｙｕ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｆｉｎｇｅｒ ｖｅｉｎ ａｒｅ ｖｉｖｏ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｎｏｎ・ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｅｃｕｒｉｔｙ， ｂｕｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｆｉｎｇｅｒ ｖｅｉｎ ａｒｅ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ，ａｎｄ ｆｉｎｇｅｒ ｃｒｅａｓｅ ｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｆｉｎｇｅｒ ｓｋｉｎ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｓｔａｂｌｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ．Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｆｉｎｇｅｒ ｖｅｉｎ ｆｅａｔｕｒｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ，ａ ｎｅｗ ｄｕａｌ—ｍｏｄａｌ ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ＵＳＢ ２．０ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＣＭＯＳ ｃａｍｅｒａ ｍｏｄｕｌｅ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｍｉｌｌｉｏｎ ｐｉｘｅｌｓ，ｖｉｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｗｉｔｃｈ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｍｉｃｒｏ—ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，１ Ｃ ｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｃｏｌｌｅｃｔ ｃｌｅａｒ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｆｉｎｇｅｒ ｖｅｉｎ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｇｅｒ ｃｒｅａｓｅ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｇｏｏｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｕａｌ—ｍｏｄａｌ ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ