基于TOF测距传感器的指掌静脉采集设备和方法与流程

基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备和方法
技术领域
1.本技术涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备和方法。


背景技术：

2.手掌内静脉识别是静脉识别的一种，属于生物识别，通过近红外线摄像头获取手掌、手指静脉的图像，通过特定的算法从指掌静脉分布图生成特征值存储在计算机系统中，静脉比对时，实时采取静脉图，通过特定的算法提取特征值，同存储在主机中指掌静脉特征值比对，采用复杂的匹配算法对静脉特征进行匹配，从而对个人进行身份鉴定，确认身份。
3.现有的指掌静脉采集设备是利用卷帘相机来做指掌静脉设备，其要求手掌停留时间比较长，并且会出现掌脉图像过曝或者曝光不够的现象，从而导致指掌静脉采集的精准度较低。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提出一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备和方法，以提高指掌静脉采集的精准度。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备，包括：
6.tof传感器模块，用于向目标手掌发射脉冲光信号与接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取所述目标手掌的检测距离；
7.图像传感器模块，用于在预设距离范围内检测到所述目标手掌时，收集所述目标手掌对应的指掌静脉图像；以及
8.控制中心模块，与所述tof传感器模块以及所述图像传感器模块相连接，
9.用于控制所述tof传感器模块获取所述目标手掌的检测距离，并基于所述检测距离生成曝光时间，以及在所述曝光时间内控制所述图像传感器模块收集所述指掌静脉图像，以及提取所述指掌静脉图像的图像特征，将所述图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果。
10.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法，包括：
11.tof传感器模块向目标手掌发射脉冲光信号与接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取所述目标手掌的检测距离；
12.图像传感器模块在预设距离范围内检测到所述目标手掌时，收集所述目标手掌对应的指掌静脉图像；以及
13.控制中心模块控制所述tof传感器模块获取所述目标手掌的检测距离，并基于所述检测距离生成曝光时间，以及在所述曝光时间内控制所述图像传感器模块收集所述指掌静脉图像，以及提取所述指掌静脉图像的图像特征，将所述图像特征进行存储与匹配，并输
出匹配结果。
14.本发明实施例通过tof传感器模块向目标手掌发射脉冲光信号与接收目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取目标手掌的检测距离；图像传感器模块在预设距离范围内检测到目标手掌时，收集目标手掌对应的指掌静脉图像；以及控制中心模块控制tof传感器模块获取目标手掌的检测距离，并基于检测距离生成曝光时间，以及在曝光时间内控制图像传感器模块收集指掌静脉图像，以及提取指掌静脉图像的图像特征，将图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果。通过实时监控手掌的距离，生成曝光时间，并在曝光时间内收集指掌静脉图像，避免收集时间过长或过短，同时还在预设距离内进行收集指掌静脉图像，有利于提高指掌静脉采集的精准度。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术中的方案，下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本技术实施例提供的基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备示意图；
17.图2是本技术实施例提供的基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法中子流程的一实现流程图；
18.图3是本技术实施例提供的基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法中子流程的又一实现流程图。
具体实施方式
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
20.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
22.需要说明的是，当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是有线连接到另一个元件或无线连接至该另一个元件上，连接用于数据传输作用。
23.图1为根据本发明实施例提供的一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备示意图。如图1所示，基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备包含tof传感器模块11、图像传感器模块12和控制中心模块13、红外补光灯模块14以及状态指示模块15。还包括驱动电路模块(图未示出)和电源模块(图未示出)等。
24.tof传感器模块11，用于向目标手掌发射脉冲光信号与接收目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取目标手掌的检测距离；
25.图像传感器模块12，用于在预设距离范围内检测到目标手掌时，触发传感器收集目标手掌对应的指掌静脉图像；以及
26.控制中心模块13，与tof传感器模块11以及图像传感器模块12相连接，用于控制tof传感器模块11获取目标手掌的检测距离，并基于检测距离生成曝光时间，以及在曝光时间内控制图像传感器模块12收集指掌静脉图像，以及提取指掌静脉图像的图像特征，将图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果；
27.红外补光灯模块14与控制中心模块13相连接，用于在预设距离范围内检测到目标手掌时，向目标手掌发射红外线，以对目标手掌进行补光；
28.状态指示模块15与控制中心模块13相连接，用于根据控制中心模块对检测距离与预设距离的匹配结果，发射状态灯光，以使得用户将目标手掌移动到预设范围内。
29.具体的，在基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备处于待机状态时，通过tof传感器11实时检测设置距离范围内是否有物体，检测的方法是通过发射脉冲光信号，判断通过tof传感器11是否会接收到反射回的脉冲光信号，且通过发射脉冲光信号和接收反射回的脉冲光信号的时间相位差，判断该物体是否在设置距离范围内，若判断出存在对应物体，则将该物体作为需要采集指掌静脉图像的目标手掌；若判断出未存在对应物体，则将设备计算进入待机状态。
30.若判断出存在对应物体，通过状态指示模块15判断目标手掌的检测距离是否处理预设距离内，若否，则状态指示模块15发出对应状态灯光，提醒用户该手掌距离不合适，提示用户将手掌放到合适的位置。
31.控制中心模块13根据tof传感器11传回来的目标手掌到图像传感器的检测距离决定曝光时间长短，从而指示传感器根据该曝光时间内收集目标手掌的指掌静脉图像；在进行采集指掌静脉图像的同时，红外补光灯模块14向目标手掌发射红外线，从而调节目标手掌的亮度，从而采集到亮度合适的指掌静脉图像，有利于提高指掌静脉图像的采集精准度。
32.在控制中心模块13对采集的指掌静脉图像提取特征，得到图像特征，并将图像特征与存储单元中的指掌静脉图像进行匹配，若匹配失败，则输出匹配失败结果，并将设备进入待机状态，并提示用户，如果匹配成功，控制中心模块13将提取的图像特征存储与于储存单元，将匹配成功结果输出，并且设备进入下一个循环的待机状态。
33.进一步的，在传感器根据曝光时间内收集目标手掌的指掌静脉图像时，会判断是否成功收集指掌静脉图像，若收集失败，则该设备进行待机状态，并提示用户重新采集，若收集成功，再进行图像特征提取。
34.其中，红外补光灯模块14可以为红外射线笔、红外射线枪等装置，可以发出红外射线，用于对目标手掌进行补光。状态指示模块为指示灯，用于提醒用户将手掌移动到检测范围内。tof测距传感器即为tof传感器模块11。
35.tof传感器模块11包括发射单元111、接收单元112以及控制单元113。
36.发射单元111，用于通过向目标手掌发射脉冲光信号；
37.接收单元112，用于接收目标手掌反射回来的脉冲光信号；
38.控制单元113，与发射单元111以及接收单元112相连接，用于计算发射单元发射的
脉冲光信号与接收单元接收的脉冲光信号的相位差，并基于相位差获取目标手掌的检测距离。
39.控制中心模块13还用于将图像特征与储存于存储单元中的手掌图像进行匹配，得到匹配结果，若匹配结果为相匹配，则输出匹配成功结果，若匹配结果为未匹配，则输出匹配失败结果。
40.在一些实施例中，发射单元111可以是激光器，也可以是激光器、透镜和/或光锥等组合而成的激光发射单元；用于向目标手掌发送脉冲光信号。可以根据实际需要进行选择。
41.在一些实施例中，接收单元112包含pin二极管、单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)或雪崩光电二极管(avalanche photon diode，apd)光电探测器等，用于将接收到的光信号转化为电信号，并通过相应的接收处理器进行处理，得到目标物的信息。此外，在一些实施例中，根据需要，接收单元112还包含透镜和/或滤光片等；其中，透镜用于汇聚光束，滤光片用于滤除带宽以外的背景光信号。
42.在一些实施例中，控制单元113对发射单元111发射激光时所需的周期性调制信号进行控制，当接收单元112对采集到的脉冲光信号进行处理时进行相应控制等，还提供辅助的监测信号，如温度传感、过电流、过压保护和脱落保护等；
43.其中，控制中心模块以是中央处理器(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
44.控制中心模块包括存储单元和处理单元，存储单元可以是处理单元的内部存储器。存储单元也可以是处理单元的外部存储器，例如处理器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储单元还可以既包括基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备的内部存储器也包括外部存储器。存储单元用于存储计算机程序，例如基于tof测距传感器的指掌静脉采集的程序，以及终端设备所需的其他程序和数据。存储单元还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
45.请参阅图2，图2示出了基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法的一种具体实施方式。
46.s21：tof传感器模块向目标手掌发射脉冲光信号与接收目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取目标手掌的检测距离。
47.请参阅图3，图3示出了步骤s21的一种具体实施方式，详叙如下：
48.s211：发射单元向目标手掌发射脉冲光信号。
49.s212：接收单元接收目标手掌反射回来的脉冲光信号。
50.s213：控制单元计算发射单元发射的脉冲光信号与接收单元接收的脉冲光信号的相位差，并基于相位差获取目标手掌的检测距离。
51.具体的，通过实时检测设置距离范围内是否有物体，检测的方法是通过发射脉冲光信号，判断否会接收到反射回的脉冲光信号，且通过发射脉冲光信号和接收反射回的脉
冲光信号的时间相位差，判断该物体是否才设置距离范围内内，若判断出存在对应物体，则将该物体作为需要采集指掌静脉图像的目标手掌。
52.本实施例中，通过发射脉冲光信号和接收反射回来的脉冲光信号，判断是否存在是否存在目标手掌，并计算发射脉冲光信号与接收单元接收的脉冲光信号的相位差，并基于相位差获取目标手掌的检测距离，有利于根据目标手掌的检测距离，判断该手掌是否进行指掌静脉图像采集，并位后续的曝光时间提供基础，从而有利于提高指掌静脉采集的精准度。
53.s22：图像传感器模块在预设距离范围内检测到目标手掌时，收集目标手掌对应的指掌静脉图像。
54.进一步的，设备还包括红外补光灯模块，红外补光灯模块受控于控制中心模块及与控制中心模块相连接，在预设距离范围内检测到目标手掌时，红外补光灯模块向目标手掌发射红外线，以对目标手掌进行补光。
55.进一步的，设备还包括状态指示模块，状态指示模块受控于控制中心模块及与控制中心模块相连接，状态指示模块根据控制中心模块对检测距离与预设距离的匹配结果，发射状态灯光，以使得用户将目标手掌移动到预设范围内。
56.具体的，若判断出存在对应目标手掌，通过判断目标手掌的检测距离是否处理预设距离内，若否，则发出对应状态灯光，提醒用户的手掌距离不合适，提示用户将手掌放到合适的位置。
57.根据传回来的目标手掌到图像传感器的检测距离决定曝光时间长短，从而指示传感器根据该曝光时间内收集目标手掌的指掌静脉图像；在进行采集指掌静脉图像的同时，向目标手掌发射红外线，从而调节目标手掌的亮度，从而采集到亮度合适的指掌静脉图像，有利于提高指掌静脉图像的采集精准度。
58.需要说明的是，预设距离根据实际情况进行设定，此处不作限定。
59.本实施中，通过将检测距离与预设距离进行匹配，得到匹配结果，若匹配结果为检测距离未在预设距离内，则发射状态灯光，以使得用户将目标手掌移动到预设范围内，若匹配结果为检测距离在预设距离内，则向目标手掌发射红外线，以对目标手掌进行补光，以及基于检测距离生成曝光时间，并在曝光时间内通过传感器收集目标手掌对应的指掌静脉图像，实时监控手掌的距离，生成曝光时间，并在曝光时间内收集指掌静脉图像，避免收集时间过长或过短，同时还在预设距离内进行收集指掌静脉图像，有利于提高指掌静脉采集的精准度。
60.s3：控制中心模块控制tof传感器模块获取目标手掌的检测距离，并基于检测距离生成曝光时间，以及在曝光时间内控制图像传感器模块收集指掌静脉图像，以及提取指掌静脉图像的图像特征，将图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果。
61.本发明实施例通过向目标手掌发射脉冲光信号和接收目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取目标手掌的检测距离；若存在检测距离在预设距离内，则基于检测距离生成曝光时间，并在曝光时间内，通过传感器收集目标手掌对应的对应的指掌静脉图像；提取指掌静脉图像的图像特征，将图像特征进行存储与匹配，输出匹配结果。通过实时监控手掌的距离，生成曝光时间，并在曝光时间内收集指掌静脉图像，避免收集时间过长或过短，同时还在预设距离内进行收集指掌静脉图像，有利于提高指掌静脉采集的精准度。
62.步骤s3包括：控制中心模块将图像特征与储存于存储单元中的手掌图像进行匹配，得到匹配结果，若匹配结果为相匹配，则输出匹配成功结果，若匹配结果为未匹配，则输出匹配失败结果。
63.具体的，对指掌静脉图像提取特征，得到图像特征，并将图像特征与存储单元中的指掌静脉图像进行匹配，若匹配失败，则输出匹配失败结果，并将设备进入待机状态，并提示用户，如果匹配成功，将提取的图像特征存储与储存单元，将匹配成功结果输出。
64.进一步的，在传感器根据曝光时间内收集目标手掌的指掌静脉图像时，会判断是否成功收集指掌静脉图像，若收集失败，并提示用户重新采集，若收集成功，再进行图像特征提取。
65.本实施例中，通过提取指掌静脉图像的图像特征，并将图像特征与储存于存储单元中的手掌图像进行匹配，得到匹配结果,若匹配结果为相匹配，则输出匹配成功结果，并储存指掌静脉图像，若匹配结果为未匹配，则输出匹配失败结果,实现了对指掌静脉图像的特征提取与对比，有利于判断目标手掌是否为收集过的指掌静脉，便于后续对该目标手掌进行特征处理。
66.显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备，其特征在于，包括：tof传感器模块，用于向目标手掌发射脉冲光信号与接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取所述目标手掌的检测距离；图像传感器模块，用于在预设距离范围内检测到所述目标手掌时，收集所述目标手掌对应的指掌静脉图像；以及控制中心模块，与所述tof传感器模块以及所述图像传感器模块相连接，用于控制所述tof传感器模块获取所述目标手掌的检测距离，并基于所述检测距离生成曝光时间，以及在所述曝光时间内控制所述图像传感器模块收集所述指掌静脉图像，以及提取所述指掌静脉图像的图像特征，将所述图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果。2.根据权利要求1所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备，其特征在于，所述tof传感器模块包括：发射单元，用于向所述目标手掌发射脉冲光信号；接收单元，用于接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号；控制单元，与所述发射单元以及所述接收单元相连接，用于计算所述发射单元发射的脉冲光信号与所述接收单元接收的脉冲光信号的相位差，并基于相位差获取所述目标手掌的检测距离。3.根据权利要求1所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备，其特征在于，所述设备还包括红外补光灯模块；所述红外补光灯模块与所述控制中心模块相连接，用于在预设距离范围内检测到所述目标手掌时，向所述目标手掌发射红外线，以对所述目标手掌进行补光。4.根据权利要求1所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备，其特征在于，所述设备还包括状态指示模块；所述状态指示模块与所述控制中心模块相连接，用于根据所述控制中心模块对所述检测距离与所述预设距离的匹配结果，发射状态灯光，以使得用户将所述目标手掌移动到预设范围内。5.根据权利要求1所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集设备，其特征在于，所述控制中心模块还用于将所述图像特征与储存于存储单元中的手掌图像进行匹配，得到匹配结果，若所述匹配结果为相匹配，则输出匹配成功结果，若所述匹配结果为未匹配，则输出匹配失败结果。6.一种基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法，其特征在于，应用于指掌静脉采集设备，所述指掌静脉采集设备包括控制中心模块以及与所述控制中心模块相连且受控于所述控制中心模块的tof传感器模块及图像传感器模块，所述方法包括：tof传感器模块向目标手掌发射脉冲光信号与接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取所述目标手掌的检测距离；图像传感器模块在预设距离范围内检测到所述目标手掌时，收集所述目标手掌对应的指掌静脉图像；以及控制中心模块控制所述tof传感器模块获取所述目标手掌的检测距离，并基于所述检测距离生成曝光时间，以及在所述曝光时间内控制所述图像传感器模块收集所述指掌静脉图像，以及提取所述指掌静脉图像的图像特征，将所述图像特征进行存储与匹配，并输出匹
配结果。7.根据权利要求6所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法，其特征在于，所述tof传感器模块包括发射单元、接收单元以及控制单元，所述tof传感器模块向目标手掌发射脉冲光信号与接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取所述目标手掌的检测距离，包括：发射单元向所述目标手掌发射脉冲光信号；接收单元接收所述目标手掌反射回来的脉冲光信号；控制单元计算所述发射单元发射的脉冲光信号与所述接收单元接收的脉冲光信号的相位差，并基于相位差获取所述目标手掌的检测距离。8.根据权利要求6所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法，其特征在于，所述设备还包括红外补光灯模块，所述红外补光灯模块受控于所述控制中心模块及与所述控制中心模块相连接，所述方法还包括：在预设距离范围内检测到所述目标手掌时，所述红外补光灯模块向所述目标手掌发射红外线，以对所述目标手掌进行补光。9.根据权利要求6所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法，其特征在于，所述设备还包括状态指示模块，所述状态指示模块受控于所述控制中心模块及与所述控制中心模块相连接，所述方法还包括：状态指示模块根据所述控制中心模块对所述检测距离与所述预设距离的匹配结果，发射状态灯光，以使得用户将所述目标手掌移动到预设范围内。10.根据权利要求6所述的基于tof测距传感器的指掌静脉采集方法，其特征在于，所述提取所述指掌静脉图像的图像特征，将所述图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果包括：所述控制中心模块将所述图像特征与储存于存储单元中的手掌图像进行匹配，得到匹配结果，若所述匹配结果为相匹配，则输出匹配成功结果，若所述匹配结果为未匹配，则输出匹配失败结果。

技术总结
本申请涉及图像采集技术领域，揭露一种基于TOF测距传感器的指掌静脉采集设备和方法，其中设备包括TOF传感器模块用于向目标手掌发射脉冲光信号与接收目标手掌反射回来的脉冲光信号，以获取目标手掌的检测距离；图像传感器模块用于在预设距离范围内检测到目标手掌时，触发传感器收集目标手掌对应的指掌静脉图像；控制中心模块用于控制TOF传感器模块获取目标手掌的检测距离，并基于检测距离生成曝光时间，以及在曝光时间内控制图像传感器模块收集指掌静脉图像，以及提取指掌静脉图像的图像特征，将图像特征进行存储与匹配，并输出匹配结果。本申请通过控制收集指掌静脉图像时间，有利于提高指掌静脉收集精准度。有利于提高指掌静脉收集精准度。有利于提高指掌静脉收集精准度。


技术研发人员：余孟春 谢清禄 袁云
受保护的技术使用者：广州麦仑信息科技有限公司
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2023/7/31