CN216211152U - 应用于静脉采集装置的光照调节系统及静脉采集装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种应用于静脉采集装置的光照调节系统，其包括主控板、发射用于照射人体的近红外光的发光阵列、红外光敏传感器、近红外带通滤光片；所述发光阵列、所述红外光敏传感器与所述主控板连接，所述近红外带通滤光片设置于所述红外光敏传感器的感光面一侧且覆盖所述感光面；所述主控板用于控制所述红外光敏传感器检测由所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光的光照强度，并根据该光照强度调节所述发光阵列的发光强度。本申请还提供一种静脉采集装置。该光照调节系统和静脉采集装置能有效检测光照强度并调节发光阵列发光强度，从而有效避免采集静脉图像时的过度曝光和亮度不足的现象。
Description
技术领域
本申请涉及生物特征采集领域，更具体地说，是涉及应用于静脉采集装置的光照调节系统及静脉采集装置。
背景技术
在现有技术中，基于密码或指令等认证方式容易被人窃取或破解。随着技术发展，基于生物特征的认证系统越来越受到人们青睐，生物特征包括人脸、指纹或静脉特征。人脸或指纹特征属于人体的外部特征容易被窃取和伪造。而静脉特征属于人体内部特征难以伪造和窃取，成人的静脉形状不再发生变化，故基于静脉特征的认证方式有利于提高认证的安全性和精确度。
基于静脉特征进行认证通常需要利用采集装置采集静脉特征图像，采集的静脉特征图像质量是实现认证的关键因素之一。人体的静脉隐藏在表皮下，在可见光下无法照射，需要在近红外下进行拍摄采集。当近红外光的光强过大时容易出现过度曝光，当近红外光的光强不足时容易出现图像亮度不足现象。过度曝光或亮度不足均会影响图像质量而增加后续静脉识别认证的难度。
实用新型内容
针对现有技术，本申请解决的技术问题是提供一种有效检测光照强度并调节发光阵列发光强度的应用于静脉采集装置的光照调节系统及静脉采集装置，应用于静脉采集装置的光照调节系统及静脉采集装置能有效避免采集静脉图像时的过度曝光和亮度不足的现象。
为解决上述技术问题，本申请提供一种应用于静脉采集装置的光照调节系统，所述静脉采集装置用于采集人体静脉图像，包括：包括主控板、发射用于照射人体的近红外光的发光阵列、红外光敏传感器、近红外带通滤光片；所述发光阵列、所述红外光敏传感器与所述主控板连接，所述近红外带通滤光片设置于所述光敏传感器的感光面一侧且覆盖所述感光面；所述主控板用于控制所述红外光敏传感器检测由所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光的光照强度，并根据该光照强度调节所述发光阵列的发光强度。
在一申请实施例中，所述发光阵列为发射波长范围为700nm～1100nm近红外的多个近红外光LED，所述近红外带通滤光片的带宽为300nm，中心波长为850nm。
在一申请实施例中，所述多个近红外LED包括发射760nm波长近红外光的LED，发射850nm波长近红外光的LED和发射940nm波长近红外光LED。
在一申请实施例中，所述红外光敏传感器为光敏电阻。
在一申请实施例中，所述主控板通过驱动电路与所述发光阵列连接，所述驱动电路用于驱动所述发光阵列发光，所述主控板用于输出不同占空比的PWM脉冲信号至所述驱动电路以调节发光阵列的发光强度。
在所述光照调节系统中，利用所述红外光敏传感器检测由所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光的光照强度；根据该光照强度，所述主控板控制所述发光阵列的发光强度。如此，所述光照调节系统可实现在静脉采集过程中实时调节光照强度，有效避免静脉采集过程中的过度曝光和亮度不足的问题。
第二方面，本申请提供一种静脉采集装置，包括电路基板和位于所述电路基板上的上述光照调节系统，
在一申请实施例中，所述静脉采集装置还包括与所述发光阵列设置于所述电路基板同一侧的摄像模块，所述发光阵列围绕在所述光敏传感器和所述摄像模块的四周，所述摄像模块用于感应所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光采集静脉图像。
在一申请实施例中，所述摄像模块包括位于所述电路基板上的图像传感器和位于所述图像传感器远离所述电路基板一侧的光学镜头，所述图像传感器与所述主控板连接，所述光学镜头用于会聚光线至所述图像传感器，所述图像传感器用于感应所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光生成静脉图像。
在所述静脉采集装置中，利用所述光照调节系统实时检测在进行静脉图像采集过程中所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光的光照强度，并根据该光照强度，从而有效避免所述静脉采集装置采集静脉图像时的过度曝光和亮度不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的应用于静脉采集装置的光照调节系统的系统框图；
图2为本申请实施例的静脉采集装置的结构图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
现结合附图对本申请实施例提供的应用于静脉采集装置的光照调节系统和静脉采集装置进行说明。
参照图1，本申请实施例提供的应用于静脉采集装置的光照调节系统100。该静脉采集装置通过反射式成像方式采集人体静脉图像。所述人体静脉图像可以为但不限于掌静脉图像、手指静脉图像或手臂静脉图像。该光照调节系统10包括主控板11、发射用于照射人体的近红外光的发光阵列12、红外光敏传感器13、近红外带通滤光片14。所述发光阵列12、所述红外光敏传感器13与所述主控板11连接，所述近红外带通滤光片14设置于所述红外光敏传感器13的感光面一侧且覆盖所述感光面；所述主控板11用于控制所述红外光敏传感器13检测由所述发光阵列12发射且由所述人体反射的近红外光的光照强度，并根据该光照强度调节所述发光阵列12的发光强度。
在本实施例中，所述发光阵列12为发射波长范围为700nm～1100nm近红外的多个近红外光LED。所述近红外带通滤光片14的带宽为300n，中心波长为850nm。所述近红外带通滤光片14的带宽为300n，中心波长为850nm，此时红外带通滤光片能使波长范围为700nm～1100nm透过且截止其他波长范围的光，如此可有效保证红外光敏传感器13仅感应波长范围为700nm～1100nm，从而保证检测人体反射的近红外光的光强的准确性。
进一步地，每一近红外LED为贴片式LED或直插式LED。在一实施例中，所述多个近红外LED121包括发射760nm波长近红外光的LED，发射850nm波长近红外光的LED和发射940nm波长近红外光LED。在其他实施例中，所述多个近红外光LED可发射其他多近红外波长的多光谱近红外光。利用人体静脉血红蛋白吸收近红外光的特性采集静脉图像，不同人体之间静脉血红蛋白组织成分存在差异，当发光阵列12发射多光谱的近红外光时，能更好地适应不同人群。
所述主控板11为嵌入式芯片，具体为单片机或DSP处理器；所述单片机可为但不限于ATMEL系列单片机、STM8或STM32单片机；所述DSP处理器可以但不限于AU3822UC82信号的DSP处理器。
在本实施例中，所述红外光敏传感器13为光敏电阻，该光敏电阻根据光照特性进行光照强度的检测。该光照特性为光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性，具体地，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。
进一步参照图1，所述主控板11通过驱动电路15与所述发光阵列12连接，所述驱动电路用于驱动所述发光阵列12发光。所述驱动电路15为PWM(Pulse Width Modulation，PWM)驱动电路，所述驱动电路基于MP2340芯片形成驱动电路。所述主控板11用于输出不同占空比的PWM脉冲信号至所述驱动电路15以调节发光阵列12的发光强度。
在本实施例中，所述红外光敏传感器13检测的光照强度的信号传输至所述主控板11,，所述主控板11根据所述红外光敏传感器13检测的光照强度输出PWM脉冲信号至所述驱动电路控制所述发光阵列12发光。可以理解地，所述主控板11可通过其输出至驱动电路15的PWM脉冲信号的占空比调节发光阵列的发光强度。具体地，当所述主控板11输出PWM脉冲信号占空比为零时，近红外光LED不发光，当所述主控板11输出PWM脉冲信号占空比为100％时，近红外光LED发光亮度为最大。
假如采集静脉图像时，需要的发光强度为L1，当红外光敏传感器13的检测的发光强度为L2，设定L2与L1之差为L3，即L2-L1＝L3，且设定一大于0阈值L4。当L3＞0且L3≤L4，或者当L3＜0且|L3|≤L4时，此时不需要调节发光阵列12的发光强度。当L3＞0且L3＞L4时，说明发光阵列12的光照强度太大，利用此时的光照强度去采集图像容易出现过度曝光的现象，此时需要使减小主控板11的输出值驱动电路15的PWM脉冲信号的占空比，以实现减小所述发光阵列12的光照强度；当L3＜0且|L3|＞L4时，说明发光阵列12的光照强度太小，利用此时的光照强度去采集图像容易出现亮度不足的现象，此时需要使增加主控板11的输出值驱动电路15的PWM脉冲信号的占空比，以实现加大所述发光阵列12的光照强度。在实际应用中，需要采集清晰的静脉图像所需的发光阵列12所需的发光强度是预先设定好的，即可以按照实际需求设定好L1，并且设定好阈值L4，L1和L4的具体按照实际应用需求进行设定。其中，前述|L3|表示对L3取绝对值。
在所述光照调节系统10中，利用所述红外光敏传感器13检测由所述发光阵列12发射且由人体反射的近红外光的光照强度；根据该光照强度，所述主控板11控制所述发光阵列12的发光强度。如此，所述光照调节系统10可实现在静脉采集过程中实时调节光照强度，有效避免静脉采集过程中的过度曝光和亮度不足的问题。
参照图2，本申请实施例还提供应用上述光照调节系统10的静脉采集装置20，该静脉采集装置20包括电路基板21和位于所述电路基板21上的上述光照调节系统10，所述发光阵列12和所述红外光敏传感器位于所述电路基板21的同一侧。此实施例中的光照调节系统10即为上述是实施例中的光照调节系统10。所述静脉采集装置20用于采集手指静脉图像、手掌静脉图像或手臂静脉图像；所述静脉采集装置20可为但不限于穿戴装置、门禁认证装置或者考勤认证装置。进一步参照图2，所述静脉采集装置20还包括与所述发光阵列12设置于所述电路基板21同一侧的摄像模块22，所述发光阵列12围绕在所述红外光敏传感器13和摄像模块22的四周，所述摄像模块22用于感应所述发光阵列12发射且由人体反射的近红外光采集静脉图像。
在本实施例中，所述摄像模块22包括位于所述电路基板21上的图像传感器(图未示)和位于所述图像传感器远离所述电路基板21一侧的光学镜头221，所述图像传感器与所述主控板11连接，所述光学镜头221用于会聚光线至所述图像传感器，所述图像传感器用于感应所述发光阵列12发射且由人体反射的近红外光生成静脉图像。
在本实施例中，所述图像传感器为近红外CMOS图像传传感器，可为不限于型号为索尼IMX335图像传感器。所述光学镜头221采用大视场角的光学镜头221，其包括多个透镜和光圈。
在本实施例中，所述主控板11、所述图像传感器、所述红外光敏传感器13和所述驱动电路可集成于电路基板21上。所述电路基板21为印刷电路板。
在一实施例中，所述发光阵列12围绕所述红外光敏传感器和所述摄像模块22的圆环形的发光阵列12，在其他实施例中，所述发光阵列12可为但不限于长方形的发光阵列12。
在所述静脉采集装置20中，利用所述光照调节系统10实时检测在进行静脉图像采集过程中所述发光阵列12发射且由人体反射的近红外光的光照强度，从而有效避免所述静脉采集装置20采集静脉图像时的过度曝光和亮度不足的问题。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种应用于静脉采集装置的光照调节系统，所述静脉采集装置用于采集人体静脉图像，其特征在于，包括主控板、发射用于照射人体的近红外光的发光阵列、红外光敏传感器、近红外带通滤光片；所述发光阵列、所述红外光敏传感器与所述主控板连接，所述近红外带通滤光片设置于所述红外光敏传感器的感光面一侧且覆盖所述感光面；所述主控板用于控制所述红外光敏传感器检测由所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光的光照强度，并根据该光照强度调节所述发光阵列的发光强度。
2.如权利要求1所述的应用于静脉采集装置的光照调节系统，其特征在于，所述发光阵列为发射波长范围为700nm～1100nm近红外的多个近红外光LED，所述近红外带通滤光片的带宽为300nm，中心波长为850nm。
3.如权利要求2所述的应用于静脉采集装置的光照调节系统，其特征在于，所述多个近红外LED包括发射760nm波长近红外光的LED，发射850nm波长近红外光的LED和发射940nm波长近红外光LED。
4.如权利要求1所述的应用于静脉采集装置的光照调节系统，其特征在于，所述主控板通过驱动电路与所述发光阵列连接，所述驱动电路用于驱动所述发光阵列发光，所述主控板用于输出不同占空比的PWM脉冲信号至所述驱动电路以调节发光阵列的发光强度。
5.一种静脉采集装置，其特征在于，包括电路基板和位于所述电路基板上的如权利要求1至4任意一项所述的光照调节系统。
6.如权利要求5所述的静脉采集装置，其特征在于，所述静脉采集装置还包括与所述发光阵列设置于所述电路基板同一侧的摄像模块，所述发光阵列围绕在所述红外光敏传感器和所述摄像模块的四周，所述摄像模块用于感应所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光采集静脉图像。
7.如权利要求6所述的静脉采集装置，其特征在于，所述摄像模块包括位于所述电路基板上的图像传感器和位于所述图像传感器远离所述电路基板一侧的光学镜头，所述图像传感器与所述主控板连接，所述光学镜头用于会聚光线至所述图像传感器，所述图像传感器用于感应所述发光阵列发射且由人体反射的近红外光生成静脉图像。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2025000636A1 (zh) * | 2023-06-25 | 2025-01-02 | 苏州优化医疗科技有限公司 | 一种多波段近红外发光拍摄装置及数据采集方法 |
| CN120358399A (zh) * | 2025-06-25 | 2025-07-22 | 歌尔股份有限公司 | 监控装置和过曝调节方法 |
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