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手指静脉图像采集系统设计和实现

导读: 随着信息化时代的到来,信息的安全性与保密性引起了人们普遍的高度重视。目前,指纹识别技术相对于虹膜、人脸等识别技术来说,是生物特征识别技术中比较成熟的一种身份认证技术,已经在安检、门禁、考试等很多方面得到了很好的应用。

  随着信息化时代的到来,信息的安全性与保密性引起了人们普遍的高度重视。目前,指纹识别技术相对于虹膜、人脸等识别技术来说,是生物特征识别技术中比较成熟的一种身份认证技术,已经在安检、门禁、考试等很多方面得到了很好的应用。但由于指纹存在于皮肤的表面,使其有一些不可避免的缺点,如手指过湿、过干或出现手指脱皮等损伤时,或者手指有污物等都会影响识别效果。而手指静脉识别技术能完全克服上面的诸多缺点,使得身份认证更加方便快捷。

  作为一种安全性高,使用方便的认证方式,手指静脉识别技术有如下一些区别于其它生物认证技术的突出特点:1、安全性高:手指静脉识别技术的原理是匹配手指内部静脉的纹路图。因为静脉血管是隐藏在手指内部的,因此极难复制和盗取,与别的利用人体体外特征进行认证的技术相比较,这种方式的安全性更高。同时,静脉认证能感知手指内的血液流动和血压情况,能够在识别的过程同时进行活体检测。2、准确率高:采样样本是在人体内部,所以匹配过程中受到外界的干扰非常小。手指静脉识别的准确性很高,根据严格的医学证明和数学统计,FRR(拒真率)小于0.01%,FAR(认假率)小于0.0001%,FTE(登录失败)为0%.3、唯一性:根据医学证明,不同人之间的手指静脉分布完全不同,左手和右手的静脉分布也不同,就算是双胞胎的相同手指,其中的静脉分布也是不同的。而且手指静脉的纹路分布在成年后是不会变化的。对于未成年人,当他们手指静脉随着年龄的增长变化后,只需要花30秒就可以完成重新的注册登记。4、非接触式:相对于某些生物识别技术,手指静脉认识技术是非接触式的,在公共场合会比较卫生。5、样本文件小:由于手指的静脉血管相对稳定并且很容易拍摄下来,因此使用低分辨率的摄像头就可以达到取样要求。这样生成的静脉模板文件小,匹配速度快。本文设计了一种成本较低、带有自动调光模块、基于USB2.0芯片与CMOS图像传感器的手指静脉图像采集系统。

 

  1 采集系统硬件设计

 

  为降低成本,没有采用FPGA或CPLD等可编程器件,但设计出结构更加简洁的图像采集硬件电路,主要部分由CMOS图像传感器模块、USB2.0控制器模块、自动调光模块、E2PROM和电源模块组成,如图1所示。

 

  

 

  CMOS图像传感器与CCD图像传感器相比,具有成本低、功耗低、集成度高等优点。本设计选用拥有130 万像素的图像传感芯片OV9620。OV9620能自动提供帧同步信号VSYNC、行同步信号HREF和像素时钟PCLK[4]。为保证图像采集与上位机图像处理的实时性,设计中采用VGA 640×480模式,可以保证每秒30帧的动态图像。实际设计电路如图2所示。

 

  

 

  EZ-USB FX2芯片CY7C68013是USB2.0控制器,拥有增强型8051内核,集成了智能串行接口引擎(SIE)、片上RAM、4 KB FIFO存储器,可独立于MCU,由硬件自动完成480 Mb/s高速数据传输功能[5]。既可以采用I2C总线把固件程序从E2PROM中下载到自身的RAM中执行,又可以读写OV9620寄存器,实现摄像头的自动曝光、增益控制及白平衡控制等功能。

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