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申请/专利权人：斯佰特仪(北京)科技有限公司

摘要：本发明属于手掌采像技术领域，具体是一种人体手掌特征图像采集装置，包括处理器、摄像头组件、主动光源模块、认证识别模块、定时触发决策模块和实时显示模块；本发明通过使用一组摄像头组件实现对手掌的掌纹和掌静脉图像采集，认证识别模块基于掌纹图像和掌静脉图像对用户进行身份识别验证，实时显示模块对识别验证结果进行显示，所采集的手掌特征图像不存在任何视觉位置偏差，相较于传统的双摄像头采集方式而言成像效果更佳，且能够在进行手掌特征图像采集时合理判断手掌放置合理性状况，并准确地实时评估摄像头组件的检查紧急性状况，智能化程度高，使用效果好。

主权项：1.一种人体手掌特征图像采集装置，其特征在于，包括处理器、摄像头组件、主动光源模块、认证识别模块、定时触发决策模块和实时显示模块；主动光源模块由红外LED灯和可见光LED灯组成，在进行人体手掌特征图像采集时，处理器发出控制指令使主动光源模块同时发出470nm的可见光和940nm的红外光，其中，可见光照射于手掌的表面，通过手掌对光线的反射，摄像头组件摄取到反映手掌表皮纹理的掌纹图像；红外光照射于手掌并穿透人体表皮，且被人体血液中的血红蛋白吸收，摄像头组件摄取到的图像在手掌静脉位置形成暗影，据此采集到手掌的掌静脉图像；摄像头组件将采集到的掌纹图像和掌静脉图像经处理器发送至认证识别模块，认证识别模块基于掌纹图像和掌静脉图像对用户进行身份识别验证，且将识别验证结果经处理器发送至实时显示模块，实时显示模块对识别验证结果进行显示；定时触发决策模块基于定时采集技术和图像触发技术以降低在空闲状态下的功耗，通过判断摄像头组件的采像区域是否存在手掌轮廓来确定是否继续处于休眠状态；定时触发决策模块的具体运行过程如下：在空闲状态下，基于定时采集技术开启处理器内部的定时器以使其开始计时，并进入到休眠状态，当定时器达到所设定的时长后唤醒处理器，此时处理器将第一时间打开主动光源模块中的红外LED和相应的图像传感器，并采集一帧当前的图像以用于图像触发；在定时采集图像后，基于图像触发技术将图像通过索贝尔算子或拉普拉斯算子来完成手掌边缘检测处理，并试图捕捉到手掌轮廓，若捕捉到手掌轮廓，则使处理器跳出空闲状态并进入到实时采集图像状态，否则使其继续切换到或进入到休眠状态；其中，定时采集的间隔时间基于用户需求自行设定，系统功耗仅在唤醒并进行图像处理的时刻最高，其他时间处于最低功耗运行状态，间隔时间设定越大，系统空闲状态的平均功耗越低；处理器与前置反馈预警模块通信连接，前置反馈预警模块用于在进行人体手掌特征图像采集时，获取到用户对应手掌的摆放位置，基于摆放位置以判断手掌掌心是否完全处于摄像头组件的采像区域中，若手掌掌心未完全处于摄像头组件的采像区域中，则生成采像前置预警信息；若手掌掌心完全处于摄像头组件的采像区域中，则采集到手掌相较于摄像头组件的距离并将其标记为手掌距测值，以及采集到手掌的倾斜角度并将其标记为手掌倾析值，将手掌距测值与预设适宜手掌距测值范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到手掌距析值；通过公式将手掌距析值WQ与手掌倾析值WY进行数值计算得到手掌表现值WF，其中，a1、a2为预设权重系数，a1、a2的取值均为正数；若手掌表现值超过预设手掌表现阈值，则生成采像前置预警信息；且将采像前置预警信息号经处理器发送至实时显示模块，实时显示模块对采像前置预警信息进行显示并发出相应预警；处理器与部件监管模块通信连接，部件监管模块将摄像头组件所处环境标记为目标环境，采集到目标环境的温度数据和湿度数据，将温度数据与预设标准温度范围的中值进行差值计算并取绝对值以得到采像温表值，同理获取到采像湿表值；以及采集到目标环境的粉尘数据并将其标记为采像尘表值；通过公式将采像温表值FW、采像湿表值FS和采像尘表值FK进行数值计算得到采像监测值FX；其中，ew1、ew2、ew3为预设比例系数，ew1、ew2、ew3的取值均大于零；若采像监测值超过预设采像监测阈值，则判断目标环境处于劣表现状态；在判断目标环境处于劣表现状态时开始计时，以获取到劣表现持续时长；将针对摄像头组件进行检查的相邻上一次检查时刻与当前时刻的间隔时长标记为待查间隔时长，将待查间隔时长内的所有劣表现持续时长进行求和计算得到劣表现检测值；通过外力损害检测汇总分析获取到摄像头组件在待查间隔时长内的外力损析值，通过公式将外力损析值QS、劣表现检测值QY和待查间隔时长QP进行数值计算得到部件检查急析值QX，其中，hy1、hy2、hy3为预设比例系数，hy1＞hy2＞hy3＞0；若部件检查急析值超过预设部件检查急析阈值，则生成紧急检查清理信号，且将紧急检查清理信号经处理器发送至远程监管端；外力损害检测汇总分析的具体分析过程如下：采集到待查间隔时长内摄像头组件受到外力冲击的次数并将其标记为外力检频值，以及采集到摄像头组件每次受到外力冲击时的外力持续时长、外力最大值和外力平均值，通过公式将外力持续时长YS、外力最大值YD和外力平均值YK进行数值计算得到外力损害检测值YF；其中，fg1、fg2、fg3为预设比例系数，fg1、fg2、fg3的取值均大于零；若外力损害检测值超过预设外力损害检测阈值，则将对应外力损害检测值标记为外力高损数表值，且将待查间隔时长内外力高损数表值的数量与外力检频值进行比值计算得到外力高损数析值，以及通过公式将外力高损数析值YM与外力检频值YR进行数值计算得到外力损析值YP；其中，b1、b2为预设权重系数，b1＞b2＞0；摄像头组件由镜头、可见光滤光片、反射式红外滤光片和两组图像传感器组成，可见光滤光片与其中一组图像传感器相对应，反射式红外滤光片与另一组图像传感器相对应，且反射式红外滤光片与摄像头组件的轴心线之间的夹角为45°；可见光滤光片为470nm波长的带通滤光片，允许透过470nm的光线并阻碍其它波段的光线通过；反射式红外滤光片为940nm波长的带通滤光片，允许透过940nm的光线并反射其他波段的光线；摄像头组件在进行人体手掌特征图像采集时，光线A通过镜头的透镜照射进入到镜头内部，并汇集为光线B且部分光线沿轴心向下发射，直至照射在反射式红外滤光片上；反射式红外滤光片透过940nm波长的红外光，透过部分在滤光片内部折射，从另外一侧射出且方向保持与镜头轴心线平行以形成光线C，光线C为单一的940nm波长红外线；反射式红外滤光片对其他波段的光线反射，以形成反射光线D，光线D内包含除940nm外的其他波段光线；根据镜面反射原理，光线D沿轴心方向垂直并与反射式红外滤光片镜面呈45°的方向发射，直至照射在可见光滤光片上；可见光滤光片透过470nm波长的可见光，透过部分形成可见光线E；470nm波长的可见光用于手掌掌纹图像采集，940nm波长的红外光用于手掌静脉图像采集；两组图像传感器分别位于光线C和光线E的照射位置，其中一组图像传感器获取到掌静脉图像，另一组图像传感器获取到掌纹图像；处理器为FPGA，认证识别模块包括本地认证模式和传感器模式两种运行模式，在本地认证模式中用户通过串口指令来控制FPGA完成手掌注册和手掌认证，且本地认证模式为在本系统中对掌纹图像和掌静脉图像进行特征提取、特征模板融合、特征存储和特征比对，以完成掌纹掌静脉识别的相关操作；传感器模式用于将采集到的掌纹图像和掌静脉图像通过USB接口直接送至其他计算机系统，由其他计算系统运行掌纹掌静脉的识别算法库，根据需求完成掌纹掌静脉识别的相关操作；两组图像传感器使用同一型号，在电路上使用同一路使能信号和时钟，同时二者配置为相同的图像分辨率和图像数据输出格式；时钟信号在图像传感器内部经过分频后生成图像传感器的PCLK信号，PCLK信号每输出一个脉冲，图像传感器执行一个标准时钟周期的动作；使用相同时钟信号的两组图像传感器各自所生成的PCLK信号频率一致，所输出的图像数据频率一致，在二者配置为相同图像参数的条件下，输出的数据长度相同；通过使能信号控制以在同一时刻打开两个图像传感器，能够同时和同步的使两组图像传感器输出图像数据。

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