基于FPGA的手指静脉图像采集系统技术方案

一种基于FPGA的手指静脉图像采集系统，包括手指静脉图像采集装置、FPGA核心板和LCD显示器，FPGA核心板以FPGA为主控芯片，采用Verilog语言设计图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块。通过信号引脚绑定设置。缓存介质SDRAM与图像缓存控制模块信号连接，图像显示控制模块连接LCD显示器，图像采集控制模块连接手指静脉图像采集装置。本系统通过手指静脉采集装置中的红外光源模块发出的近红外光照射手指背面，摄像头采集的静脉图像经过SDRAM缓存，通过液晶显示屏实时显示出来。本系统体积小，采集实时性强，可以提高采集手指静脉图像样本的质量和稳定性，减轻后端图像处理环节的负担。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于人体生物认证领域中的生物特征采集部分，具体涉及手指静脉图像的采集。
技术介绍
手指静脉识别技术是利用手指内的静脉纹路图像特征来进行身份验证，是第二代生物识别技术的重要代表。与第一代生物识别技术中广泛使用的指纹识别、DNA识别相比，手指静脉识别技术具有活体性、非接触性、内部特征三大特性。活体性是指手指静脉纹路图像只有在活体时才能采集。非接触性是指在进行手指静脉识别时，无需手指接触仪器，这样给识别者带了极大方便并减少了抗拒心理。内部特征是指静脉纹路图像存在于体内，手指磨损、皮肤干燥等并不改变手指静脉纹路图像，然而对于指纹识别技术，手指皮肤的磨损对识别精度影响巨大。这三大特性使得手指静脉识别技术具有高识别精度、易于被接受、比较方便、非常安全、很难被他人冒充。手指静脉图像采集的效果直接影响手指静脉识别系统的性能，目前手指静脉图像采集使用的控制器是ARM、DSP或PC机。与DSP、ARM相比，现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）是基于硬件的处理器，具有处理速度快的特点。因此，采用FPGA进行手指静脉图像采集，实时性和稳定性会更好。
技术实现思路
本技术的目的在于针对目前使用的基于ARM、DSP或PC机的手指静脉图像采集系统，提出一种基于FPGA的手指静脉图像采集系统，属于手指静脉认证系统的前端模块，旨在提高采集图像样本的质量和稳定性，以减轻后端图像处理环节的负担。本技术采取的技术方案是：一种基于FPGA的手指静脉图像采集系统，包括手指静脉图像采集装置、FPGA核心板和LCD显示器。所述FPGA核心板以FPGA为主控芯片，具有图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块和缓存介质SDRAM，采用Verilog语言设计图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块，通过信号引脚绑定设置，将图像采集控制模块、图像缓存控制模块和图像显示控制模块依次信号连接，缓存介质SDRAM与图像缓存控制模块信号连接；图像显示控制模块的输出端连接LCD显示器，图像采集控制模块的输入端连接手指静脉图像采集装置的摄像头的信号输出线。所述手指静脉图像采集装置包括壳体和安装在壳体内的红外二极管、光源控制电路、手指孔、指尖定位槽、红外滤光片、摄像头固定板和摄像头。在壳体中上部开有手指孔，手指孔由塑料板加工制作而成，在与指尖对应的位置设置指尖定位槽。红外二极管和光源控制电路组成红外光源模块，红外光源模块固定在手指孔正上方。在手指孔的正下方安装摄像头，并用摄像头固定板将摄像头固定。将红外滤光片放在摄像头和手指孔之间，用于滤除可见光，得到更清晰的手指静脉图像。本系统以FPGA为主控芯片，SDRAM为缓存介质，通过手指静脉采集装置中的红外光源模块发出的近红外光照射手指背面，MT9V034摄像头采集的静脉图像经过SDRAM缓存，通过TFT LCD 液晶显示屏实时显示出来。以FPGA为主控芯片来进行手指静脉图像采集可以有效提高采集手指静脉图像样本的质量和稳定性，以减轻后端图像处理环节的负担。同时，本技术体积小，使用起来简洁、方便，采集实时性强，显示的手指静脉图像纹路清晰，具有良好的稳定性。附图说明图1是手指静脉图像采集系统的结构框图。手指静脉采集装置、FPGA核心板、图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块、SDRAM、LCD显示器。图2是手指静脉图像采集装置的结构示意图。外壳、红外二极管、光源控制电路、手指孔、指尖定位槽、红外滤光片、摄像头固定板、MT9V034摄像头。图3是手指静脉成像原理模型。红外二极管、静脉血管、红外滤光片、摄像头。具体实施方式以下结合附图进一步详细说明本技术的结构：人体血液中的血红蛋白对850nm附近的近红外光有较强的吸收作用，当用该种近红外光照射手指时，会形成有静脉纹路的手指静脉图像。手指静脉成像模型如图3所示，本技术采用透射方式，将峰值为850nm的近红外光从手指背部照射手指，手指正面的静脉血管会吸收一部分近红外光，而手指的骨骼和肌肉没有这种特性，摄像头从手指正面拍照，并在摄像头与手指孔之间放置红外滤光片，滤除可见光，这样会得到静脉暗影的手指静脉图像。本系统的结构参见图1，包含手指静脉采集装置、FPGA核心板和LCD显示器三部分。其中，FPGA核心板以FPGA为主控芯片，采用Verilog语言设计图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块。通过信号引脚绑定设置，将图像采集控制模块、图像缓存控制模块和图像显示控制模块依次信号连接，缓存介质SDRAM与图像缓存控制模块信号连接；图像显示控制模块的输出端连接LCD显示器，图像采集控制模块的输入端连接手指静脉图像采集装置的摄像头的信号输出线。参见图2，根据手指静脉成像模型以及人手指、MT9V034摄像头镜头的形状和大小，设计了手指静脉采集装置。手指静脉采集装置由壳体1和安装在壳体内的红外二极管2、光源控制电路3、手指孔4、指尖定位槽5、红外滤光片6、摄像头固定板7、MT9V034摄像头8组成。在壳体中上部开有手指孔，手指孔由塑料板加工制作而成，在手指孔的底部安装指尖定位槽。红外二极管和光源控制电路组成红外光源模块，红外光源模块固定在手指孔正上方壳体顶部。在手指孔的正下方安装摄像头，并用摄像头固定板将摄像头固定，摄像头的信号输出线9与FPGA核心板的摄像头接口相连。将红外滤光片放在摄像头和手指孔之间，用于滤除可见光，得到更清晰的手指静脉图像。本系统的FPGA主控芯片为Cyclone IV系列的EP4CE15E17C8N，缓存介质SDRAM为Hynix公司的HY57V283220T-6。本系统的红外光源模块采用24个红外二极管和2个130欧的电阻，将24个红外二极管并成四排，每排6个，中间两排的6个红外二极管之间没有间距，旁边两排的6个红外二极管之间有1.5mm的间距。红外二极管型号选用厦门华联电子有限公司的HIR503XDX系列，因为该红外二极管发出红外光的峰值波长为850nm，而且每一个二极管体积适中，适合并排在一起制作成红外光源模块。本系统通过手指静脉采集装置中的红外光源模块发出的近红外光照射手指背面，MT9V034摄像头采集静脉图像数据经过SDRAM缓存，通过TFT LCD 液晶显示屏实时显示出来。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的手指静脉图像采集系统，包括手指静脉图像采集装置，其特征在于：还包括FPGA核心板和LCD显示器；所述FPGA核心板以FPGA为主控芯片，具有图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块和缓存介质SDRAM，通过信号引脚绑定设置，将图像采集控制模块、图像缓存控制模块和图像显示控制模块依次信号连接，缓存介质SDRAM与图像缓存控制模块信号连接；图像显示控制模块的输出端连接LCD显示器，图像采集控制模块的输入端连接手指静脉图像采集装置的摄像头的信号输出线；所述手指静脉图像采集装置包括壳体和安装在壳体内的红外二极管、光源控制电路、手指孔、指尖定位槽、红外滤光片、摄像头固定板和摄像头；在壳体中上部开有手指孔，在与指尖对应的位置设置指尖定位槽，红外二极管和光源控制电路组成红外光源模块，红外光源模块固定在手指孔正上方，在手指孔的正下方安装摄像头，将红外滤光片放在摄像头和手指孔之间，用于滤除可见光，得到更清晰的手指静脉图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的手指静脉图像采集系统，包括手指静脉图像采集装置，其特征在于：还包括FPGA核心板和LCD显示器；所述FPGA核心板以FPGA为主控芯片，具有图像采集控制模块、图像缓存控制模块、图像显示控制模块和缓存介质SDRAM，通过信号引脚绑定设置，将图像采集控制模块、图像缓存控制模块和图像显示控制模块依次信号连接，缓存介质SDRAM与图像缓存控制模块信号连接；图像显示控制模块的输出端连接LCD显示器，图像采集控制模块的输入端连接手指静脉图像采集装置的摄像头的信号输出线；所述手指静脉图像采集装置包括壳体和安装在壳体内的红外二极管、光源控制电路、手指孔、指尖定位槽、红外滤光片、摄像头固定板和摄像头；在壳体中上部开有手指孔，在与指尖对应的位置设置指尖定位槽，红外二极管和光源控制电路组成红外光源模块，红外光源模块固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：余成波，余玉洁，刘彦飞，余奕佳，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：新型
国别省市：重庆;50