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掌脉图像采集系统设计

发布时间:2020-06-30 18:23:54 阅读: 来源:汗布厂家

人体静脉血管成像是一项在医学领域广泛应用的技术[1]。静脉识别是近些年来发展起来的一种新的生物特征识别方法。与其他生物特征识别方法相比,对静脉识别的研究相对较少[2]。静脉识别的优点有:(1)很强的普遍性和唯一性;(2)静脉血管位于体表内,是非接触性的信息采集,不会造成采集界面的污染;(3)由于是身体内部的血管特征,很难伪造或者手术改变;(4)可以避免一旦表皮受损害而无法进行指纹识别的缺陷;(5)相比虹膜识别,采集过程具有亲和性。 目前的掌脉图像采集装置多采用CCD或CMOS摄像机连接图像采集卡将图像传送至PC机。PC机体积庞大、操作繁琐、成本较高。故设计一种以DSP数字信号处理器为核心的嵌入式掌脉采集装置可以摆脱PC机的限制,进而降低成本,同时为基于这种新兴的生物特征识别相关的产品提供硬件支持,便于产品的现场实际应用。 本文设计了在光照强度恒定的前提下,通过重复配置TVP5146的光亮度和亮度对比度等寄存器来采集掌脉图像并方便定位手形图像。通过该方法可以同时解决提高静脉图像对比度及降低掌脉图像有效区域截取算法复杂度的问题。1 掌脉图像取样装置及光学系统设计1.1 掌脉图像取样装置的设计 在对手掌静脉图像取样装置设计时遵循以下原则: (1)使采集者对采集过程感到舒适; (2)采集到的手掌图像方向相对固定不变,方便将来对所采图像做定位处理; (3)环境相对封闭,减少外界环境所带来的干扰噪声。 根据上述原则设计了手掌静脉图像取样装置,该装置由掌入口、光源、红外滤光片、箱体、匀光板、内部反光材料、背景和摄像机8个部分所组成。图1为手掌静脉图像取样装置的三维立体图。

本文引用地址: 该装置各部分功能说明如下: (1)掌入口:手平伸后从此入口伸入采样装置,手掌与摄像机距离相对固定,使手掌的方向不会有较大偏差,可定焦拍摄,方便以后对掌脉图像做定位处理。 (2)光源:加近红外光。 (3)红外滤光片:由于摄像机对可见光的相对光谱响应远大于对近红外光相对光谱响应,加红外滤光片可滤除可见光,避免可见光对成像效果造成影响。 (4)箱体:虽然加了红外滤光片可以滤除可见光,但自然光中的近红外光很丰富,而箱体使采集环境相对封闭,可避免外界环境对采集效果造成影响。 (5)匀光板:将由一组近红外发光二极管构成的阵列点光源转换为相对均匀的面光源。 (6)内部反光材料:为系统补光。 (7)背景:黑色背景,图像二值化后便于对掌心图像做有效区域截取。 (8)摄像机:拍摄图像。1.2 光源的设计 在近红外区域,体液和软组织相对透明,穿透力强。当入射光波长在700 nm~1 000 nm时,可较好地穿透皮肤和肌肉,凸现出静脉结构。另外,近红外光线对人体无创伤,人眼不可见,非常适合应用于静脉图像的采集。 本系统采用以850 nm为主、960 nm为辅的混合光源为系统加光。850 nm的近红外光可以避免人体其他组织对近红外光的吸收,可以采集到大多数人的掌脉图像。960 nm光源透射深度大,可以拍摄到手掌脂肪层较厚人群的静脉图像。如图2所示,图2(a)所示为正常手在850 nm光照下的成像,图2(b)为脂肪层较厚的手在850 nm和960 nm光照下成像对比。近红外光谱对静脉成像的影响问题本文不详细论述。

2 硬件电路设计 通过对系统控制面板的操作,可以根据需要控制所采掌脉图像是登记还是登入等工作状态,摄像机采集模拟图像,通过视频解码芯片TVP5146将模拟信号数字化,将数字化后的图像存入DDR2做预处理,将预处理后的图像存入FLASH,识别结果由液晶模块显示。图3为系统框图。

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