阅读说明：本技术 一种基于手指静脉识别的地铁售票系统 (Subway ticketing system based on finger vein recognition ) 是由 杨健 谢侃 谢胜利 谢振东 于 2019-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于手指静脉识别的地铁售票系统,系统设备包括服务器和与服务器连接的用户端,用户端包括具有手指静脉图像提取、身份证识别功能的自助式注册机以及具有手指静脉识别模块的自助式售票机。自助式注册机包括第一主控板、身份证扫描模块、第一手指静脉采集识别模块、显示屏、第一语音模块、网络摄像头；身份证扫描模块、第一手指静脉采集识别模块、显示屏、第一语音模块、网络摄像头分别与第一主控板连接。自助式售票机包括第二主控板、第二手指静脉采集识别模块、触摸屏、第二语音模块、出票模块；第二手指静脉采集识别模块、触摸屏、第二语音模块、出票模块分别与第二主控板连接。本发明具有支付便捷、安全性高、可靠性好等优点。(The invention discloses a subway ticket selling system based on finger vein recognition, which comprises a server and a user side connected with the server, wherein the user side comprises a self-service registration machine with finger vein image extraction and identity card recognition functions and a self-service ticket selling machine with a finger vein recognition module. The self-service registration machine comprises a first main control board, an identity card scanning module, a first finger vein acquisition and identification module, a display screen, a first voice module and a network camera; identity card scanning module, first finger vein gather identification module, display screen, first voice module, network camera are connected with first main control board respectively. The self-service ticket vending machine comprises a second main control board, a second finger vein acquisition and identification module, a touch screen, a second voice module and a ticket drawing module; the second finger vein acquisition and recognition module, the touch screen, the second voice module and the ticket drawing module are respectively connected with the second main control board. The invention has the advantages of convenient payment, high safety, good reliability and the like.)

一种基于手指静脉识别的地铁售票系统

技术领域

本发明涉及地铁售票的技术领域，尤其涉及到一种基于手指静脉识别的地铁售票系统。

背景技术

轨道交通的飞速成长，使得地铁这种便利的出行方式逐渐成为人们出行的首选。地铁内使用人群广泛而复杂，为方便乘客而设置的公共设施显得尤为重要，尤其在购票环节上，自助售票机的使用无疑为节省人力、方便乘客、提高效率起到了关键性作用。

目前，地铁站内的售票机通常是以二维码支付和现金支付为主。

二维码支付的缺点：第一，受手机性能影响交易速度较慢；第二，对网络的依赖性高，手机可能出现没电或者欠费停网的情况，导致无法进行交易。现金支付的缺点：互联网时代的到来让电子支付成为一种主流交易方式，零钱支付显然背离时代标准，装带零钱不方便容易丢失，而且以现金支付为主的售票系统经常出现误识别现象(纸币无法识别)，导致交易速度很慢。地铁站属于人员密集型场所，交易方式不便捷，导致交易速度慢，容易出现人员拥堵现象，不利于人流疏散。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种支付便捷、安全性高、可靠性好的基于手指静脉识别的地铁售票系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种基于手指静脉识别的地铁售票系统，系统架构包括采集层、数据层、支撑层、功能层、应用层；

所述采集层用于采集用户的身份信息、照片、手指静脉图像；

所述数据层用于存储采集层所采集到的用户的信息，包括手指静脉识别对比索引库、会员基础信息库、手指静脉图像模板库；

所述支撑层用于负责从手指静脉血管图像中提取出手指静脉图像数据，并对静脉图像数据进行建模和局部分析，对局部特征作结构化处理；以及进行静脉识别比对，作用是负责完成从获取的静脉血管图像与数据库中的静脉血管图像进行特征比对和检索；

所述功能层用于会员建库、手指静脉图像特征提取、实时数据上传、手指静脉图像对比分析；

所述应用层用于自助售票、地铁会员管理、黑名单布控；

系统设备包括用于存储手指静脉图像特征信息、个人信息的服务器和与服务器连接的用户端，所述用户端包括具有手指静脉图像提取功能、身份证识别功能的自助式注册机以及具有手指静脉识别模块的自助式售票机。

进一步地，所述自助式注册机包括第一主控板、身份证扫描模块、第一手指静脉采集识别模块、显示屏、第一语音模块、网络摄像头；其中，身份证扫描模块、第一手指静脉采集识别模块、显示屏、第一语音模块、网络摄像头分别与第一主控板连接。

进一步地，所述自助式售票机包括第二主控板、第二手指静脉采集识别模块、触摸屏、第二语音模块、出票模块；其中，第二手指静脉采集识别模块、触摸屏、第二语音模块、出票模块分别与第二主控板连接。

进一步地，所述第一主控板和第二主控板均搭载ARM9TDMI系列的MCU。

进一步地，所述身份证扫描模块为身份证扫描仪。

进一步地，所述第一手指静脉采集识别模块和第二手指静脉采集识别模块均包括DSP处理器、生物识别传感器、CCD摄像头以及红外点阵灯；其中，所述生物识别传感器、CCD摄像头以及红外点阵灯分别与DSP处理器连接。

进一步地，所述DSP处理器为TMS320C6000系列的DSP处理器。

进一步地，所述CCD摄像头为带有红外滤镜的CCD摄像头。

进一步地，所述出票模块包括步进式电机、储币容器、硬币导轨、出币卡口；储币容器内存储硬币，且通过硬币导轨与出币卡口连接，硬币通过自身重力滑入出币卡口，当用户交易成功后，第二主控板控制步进式电机机械联动出币卡口的弹簧，使出币卡口打开。

与现有技术相比，本方案原理及优点如下：

1.通过静脉识别的方式进行自助式购票，保证了整体运作的安全性。

2.在不用手指完全接触感应器的情况下就可以被准确识别，既提高了识别的准确性，又卫生环保。

3.与虹膜识别相比，手指静脉识别的操作过程在用户感官层面来说和指纹识别相似，因此用户几乎没有抗拒心里，能够将此项技术在市场中的进行大规模推广。

4.用户采用手指静脉识别方式进行买票，操作简洁，减少排队时间，而且可以减少用户对手机的依赖性，真正做到了“一指走遍天下”。

5.以地铁运营方的角度来看，地铁站是高密集人群场所，用户买票操作过程简洁，排队时间减少，间接的缓解了地铁站人员拥堵现象。

6.通过自助式注册机让用户自行完成身份注册，缓解了地铁站工作人员的工作压力

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的服务作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明一种基于手指静脉识别的地铁售票系统的逻辑架构图；

图2为本发明一种基于手指静脉识别的地铁售票系统设备的结构示意图；

图3为本发明一种基于手指静脉识别的地铁售票系统中自助式注册机的结构示意图；

图4为自助式注册机的工作流程图；

图5为注册身份时用户数据在系统逻辑框架中的处理流程图；

图6为本发明一种基于手指静脉识别的地铁售票系统中自助式售票机的结构示意图

图7为第一、二手指静脉采集识别模块的结构示意图；

图8为使用自助式售票机进行买票时的静脉识别流程图；

图9为买票时用户数据在系统逻辑框架中的处理流程图。

附图标记如下：

1-第一主控板，2-身份证扫描模块，3-第一手指静脉采集识别模块，4-显示屏，5-第一语音模块，6-网络摄像头，7-第二主控板，8-第二手指静脉采集识别模块，9-触摸屏，10-第二语音模块，11-出票模块，2-1-DSP处理器，2-2-生物识别传感器，2-3-CCD摄像头，2-4-红外点阵灯。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本实施例所述的一种基于手指静脉识别的地铁售票系统，该系统架构包括采集层、数据层、支撑层、功能层、应用层；

采集层，用于采集用户的身份信息、照片、手指静脉图像；

数据层，用于存储采集层所采集到的用户的信息，包括手指静脉识别对比索引库、会员基础信息库、手指静脉图像模板库；

支撑层，用于负责从手指静脉血管图像中提取出手指静脉图像数据，并对静脉图像数据进行建模和局部分析，对局部特征作结构化处理；以及进行静脉识别比对，作用是负责完成从获取的静脉血管图像与数据库中的静脉血管图像进行特征比对和检索；

功能层，用于会员建库、手指静脉图像特征提取、实时数据上传、手指静脉图像对比分析；

应用层，用于自助售票、地铁会员管理、黑名单布控。

如图2所示，系统设备包括用于存储手指静脉图像特征信息、个人信息的服务器和与服务器连接的用户端，所述用户端包括具有手指静脉图像提取功能、身份证识别功能的自助式注册机以及具有手指静脉识别模块的自助式售票机。

其中，如图3所示，自助式注册机包括第一主控板1、身份证扫描模块2、第一手指静脉采集识别模块3、显示屏4、第一语音模块5、网络摄像头6；身份证扫描模块2、第一手指静脉采集识别模块3、显示屏4、第一语音模块5、网络摄像头6分别与第一主控板1连接。

如图6所示，自助式售票机包括第二主控板7、第二手指静脉采集识别模块8、触摸屏9、第二语音模块10、出票模块11；其中，第二手指静脉采集识别模块8、触摸屏9、第二语音模块10、出票模块11分别与第二主控板7连接。

具体地，第一主控板1和第二主控板7均搭载ARM9TDMI系列的MCU。

身份证扫描模块2为身份证扫描仪。

出票模块11包括步进式电机、储币容器、硬币导轨、出币卡口；储币容器内存储硬币，且通过硬币导轨与出币卡口连接，硬币通过自身重力滑入出币卡口，当用户交易成功后，第二主控板7控制步进式电机机械联动出币卡口的弹簧，使出币卡口打开。

如图7所示，第一手指静脉采集识别模块3和第二手指静脉采集识别模块8均包括DSP处理器2-1、生物识别传感器2-2、CCD摄像头2-3以及红外点阵灯2-4；生物识别传感器2-2、CCD摄像头2-3以及红外点阵灯2-4分别与DSP处理器2-1连接。

更进一步地，DSP处理器2-1为TMS320C6000系列的DSP处理器。

CCD摄像头2-3为带有红外滤镜的CCD摄像头。

如图4所示，使用自助式身份注册机的流程如下：

第一步，身份证扫描模块2对用户身份证进行扫描，如果扫描成功则进行第二步，否则第一语音模块5和显示屏4提示用户进行重新扫描身份证；

第二步，第一语音模块5和显示屏4提示用户网络摄像头6已开启，遵照系统指令完成相应的面部动作，系统在此期间截取用户照片，若照片截取成功，则进入第三步，否则第一语音模块5和显示屏4提示用户重新拍摄视频；

第三步，进行手指静脉图像采集，第一语音模块5和显示屏4提示用户将手指放入第一静脉识别采集模块3，若成功系统将提示用户注册成功，否则，返回上一步重新进行手指静脉图像采集。

如图5所示，注册身份时用户数据在系统逻辑框架中的处理流程如下：

第一步，用户在使用自助式注册机时所提供的个人身份证基本信息和手指静脉血管图像首先进入数据，将用户的基础个人信息和照片加入基础信息库，再将用户的手指静脉血管图像加入手指静脉图像模板库，最后会员基础信息库、手指静脉图像模板库与手指静脉识别索引库建立映射关系。

第二步，用户个人基本信息和手指静脉血管图像进入功能层，个人基本信息进行会员建库，手指静脉血管图像进行图像特征提取。

第三步，所提取的图像特征进入支撑层，进行图像建模并进行数据更新。第四步，数据更新信息反馈给自助式注册机。

自助式售票机具体的工作流程如下：

S1：用户通过触摸屏9选择目的地；

S2：第二语音模块10提示用户将手指放入第二手指静脉采集识别模块8，进行手指静脉识别；

S3：通过第二手指静脉采集识别模块8采集用户手指静脉血管图像，并对采集到的图像质量进行判断，若合格，则进入步骤S4，否则第二语音模块10提示用户重新进行静脉识别扫描，并返回步骤S1；

S4：将合格的用户手指静脉血管图像传送至服务器；

S5：远程服务器对图像进行识别，并反馈识别结果给第二主控板7，若识别结果为合格，则第二主控板7控制出票模块11进行出票操作，用户取票，完成整套流程，否则，返回步骤S1，用户将重新进行静脉识别。

如图8所示，上述步骤S3中，通过第二手指静脉采集识别模块8采集用户手指静脉血管图像，并对采集到的图像质量进行判断识别的具体过程如下：

A：用户将手指放入第二手指静脉采集识别模块8的采集口，生物识别传感器2-2检测生物信号，若检测成功，则进行步骤B，否则用户将重新检测；

B：生物信号检测成功后唤醒DSP处理器2-1；

C：DSP处理器2-1启动红外点阵灯2-4对用户手指进行扫描；

D：带有红外滤镜的CCD摄像头2-3对用户手指进行拍照

E：DSP处理器2-1对采集到的用户手指静脉血管图像做图像质量分析，若手指静脉血管图像质量合格则进行步骤F，否则用户将重新进行手指静脉血管图像采集；

F：将采集到的手指静脉血管图像传送给服务器，手指静脉图像采集成功。

如图9所示，买票时用户数据在系统逻辑框架中的处理流程如下：

第一步，用户的手指静脉血管图像传输至功能层，对其进行图像特征提取。

第二步，进行手指静脉图像特征对比，并在功能层生成图像特征对比分析报告。

第三步，将手指静脉图像对比的分析报告反馈给自助式售票机，自助式售票机向用户显示对比结果。

本实施例具有如下优点：

本实施例采用非接触型手指静脉识别技术，由于手指静脉血管图像隐藏于手指皮肤内部，想盗取手指静脉血管图像必须在相对黑暗的条件下利用特定波长的红外光源照射手指，再利用专业的红外摄像头进行拍摄，如此苛刻的条件使手指静脉识别技术具有较高的可靠性、安全性和可操作性，进一步将手指静脉识别技术是通过专业型设备将用户的手指静脉图像进行采集，每种设备会因不同的运用场景而导致设备的相应参数有所不同，图像采集后识别程序会提取手指静脉图像相应的图像特征，用户每一次乘车进行手指静脉识别实质上是比较注册时保存的手指静脉图像特征与现场提取的图像特征的相似度，当相似度超过了程序中设定好相似度阈值时，识别才会成功。通过上述理论分析，可得出结论：纵使盗取了手指静脉图像但因设备不够专业，而导致了盗取的不合格图像的部分特征丢失，同样也通不过手指静脉识别验证这一步流程。正因为如此，手指静脉图像几乎不可复制，所以保证了整体运作的安全性。

另外，在不用手指完全接触感应器的情况下就可以被准确识别，既提高了识别的准确性，又卫生环保。

再者，与虹膜识别相比，手指静脉识别的操作过程在用户感官层面来说和指纹识别相似，因此用户几乎没有抗拒心里，能够将此项技术在市场中的进行大规模推广。

还有的是，用户采用手指静脉识别方式进行买票，操作简洁，减少排队时间，而且可以减少用户对手机的依赖性，真正做到了“一指走遍天下”。

最后，以地铁运营方的角度来看，地铁站是高密集人群场所，用户买票操作过程简洁，排队时间减少，间接的缓解了地铁站人员拥堵现象。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。