CN104834895A - 紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，包括紫外灯、紫外探测器、可见光探测器、FPGA降噪板、DSP融合板、存储显示模块、显示器、SD卡和电源模块；紫外灯设置在紫外探测器上方，紫外探测器与FPGA降噪板相连，FPGA降噪板对紫外图像实时降噪，FPGA降噪板与DSP融合板相连；可见光探测器与紫外探测器水平设置，且可见光探测器的输出端与DSP融合板相连，DSP融合板将指纹目标红色显示在融合图像中。本发明运用光学方法，无需使用任何试剂，节约成本，不破坏现场，可重复多次探测；在探测指纹的同时，提供可视化的背景信息，能够精确有效地标定出指纹所在的位置。

Description

紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器

技术领域

本发明属于刑侦现场指纹采集装置领域，特别是一种紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器。

背景技术

指纹具有人各不同、终生不变和触物留痕的特点，是刑事诉讼中的物证之一，已被广泛地运用到刑事案件中,并在侦破案件中起到了积极有效的作用。犯罪现场汗潜指纹作为寻找作案人的一个重要的线索，已成为当今侦查活动中的一项重要的环节。

汗潜指纹显现是一项综合性很强、技术手段复杂、涉及多学科的技术，纵观国内外指纹显现技术,传统方法主要有粉末显现法、熏染显现法、茚三酮显现法和硝酸银显现法等。这些方法需要使用化学试剂，操作复杂，破坏现场，有些试剂对人体有害。受限于这些缺点，这些方法不能够用于现场大范围地搜索采集指纹，只能根据经验针对可能会有指纹的位置进行局部采集，这样就很有可能遗漏重要的犯罪证据。

随着光学技术的发展，诸多光学方法被用于指纹采集，主要有红外辐射探测、窄带激光探测、全息成像以及紫外探测。然而，红外辐射探测需要将物件放入箱体中加热，不便于采集大型或不可移动物件上的指纹；窄带激光探测和全息成像通常设备较为复杂，需要将物件置于固定的工作台面，操作不方便；紫外探测无需加热、设备简单，可做成小型化便携式的***，操作方便，但是紫外图像与人眼日常所见场景差异较大，不利于辨识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，不仅能在紫外波段采集到清晰的指纹图像，还能融合可见光背景，直观地标定出指纹的位置。

实现本发明目的的技术方案为：一种紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，包括紫外灯、紫外探测器、可见光探测器、FPGA降噪板、DSP融合板、存储显示模块、显示器、SD卡和电源模块；

所述紫外灯设置在紫外探测器正上方，所述紫外探测器与FPGA降噪板相连，FPGA降噪板对紫外探测器采集的紫外图像进行实时降噪，FPGA降噪板的输出端与DSP融合板的输入端相连；所述可见光探测器与紫外探测器水平设置，且可见光探测器的输出端与DSP融合板的输入端相连，DSP融合板将FPGA降噪板输出的紫外图像与可见光探测器采集的可见光图像融合，形成融合图像；

所述DSP融合板的输出端与存储显示模块的输入端相连，存储显示模块的输出端同时与显示器和SD卡相连，将采集到的图像显示在显示器上，同时存储在SD卡中；

所述电源模块为指纹探测器供电。

本发明与现有技术相比，其显著效果为：

1)本发明的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器运用光学方法，在紫外日盲波段探测、采集刑侦现场指纹，无需使用任何试剂，节约成本，无毒无害，不破坏现场，可重复多次探测；

2)本发明的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器采用图像融合技术，在探测指纹的同时，提供可视化的背景信息，能够精确有效地标定出指纹所在的位置，为刑侦现场快***提供极大的帮助。

3)本发明紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器体积小、重量轻，可方便地手持使用，能够适应刑侦现场的需要，实现全面的地毯式的指纹搜索采集；且配备有专用的电源模块，可长时间稳定工作。

附图说明

图1为本发明紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器的电路原理图。

图2为本发明紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器的主视图。

图3为本发明紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器的后视图。

图4(a)为本发明紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器采集到的可见光图像；图4(b)为采集的原始紫外指纹图像，图4(c)为降噪处理后的紫外指纹图像，图4(d)为分割后的指纹图像，图4(e)为融合图像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

结合图1、图2，一种紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，包括紫外镜头、紫外ICCD、紫外灯103、FPGA降噪板、光楔、可见光镜头、CCD、DSP融合板、存储显示模块、控制按钮、显示器111、SD卡112和电源模块113；其中，紫外镜头和紫外ICCD沿光路依次相连构成紫外探测器201；所述紫外镜头的视场角为11.8°(H)×9.5°(V),焦距为77.55mm，最小成像距离为0.4m；紫外镜头在200-365nm波段内实现对应百万像素的优良聚光成像性能，对250-450nm波段内的颜色畸变可修正为良好画质；所述紫外ICCD(紫外增强型电荷耦合器件)采用CsTe阴极紫外像增强器耦合CCD，有效像素数为752(H)×582(V)，通常指纹的宽度约为0.3mm，指纹纹线在紫外图像中的宽度约为3个像素，明暗相间，紫外探测器可以对指纹清晰地成像；

光楔、可见光镜头和CCD(图像传感器)沿光路依次相连构成可见光探测器202，所述光楔由两个相同光楔片组成，两个光楔片共光轴偏转180°放置，相距1cm，通过对光线的两次等角度的偏转实现光轴的平移，用于补偿紫外镜头与可见光镜头之间的光轴轴距造成的视场差，提高视场重合度；可见光镜头视场角为12.5°(H)×10°(V)，与所述紫外镜头视场角相匹配，最小成像距离为0.3m；

所述紫外灯103设置在紫外镜头上方，光谱峰值265nm，为翻盖式结构，使用时根据实际需要调节到适合的角度照射被探测物体表面，可调整照射角度0°～130°，不用时可闭合；

所述紫外探测器201与FPGA降噪板相连，FPGA降噪板采用时域递归滤波算法，能有效针对紫外图像噪声空间、时间分布随机不相关的特征进行实时降噪，提高指纹清晰度；FPGA降噪板的输出端与DSP融合板的输入端相连；

所述可见光探测器202与紫外探测器201在水平面平行设置，构成平行光轴***，实现异类图像的快速实时配准；可见光探测器202的输出端与DSP融合板的输入端相连，DSP融合板将FPGA降噪板输出的紫外图像与可见光探测器202采集的可见光图像融合，形成融合图像；DSP融合板采用基于目标分割的伪彩色融合算法，首先对紫外指纹图像进行分析，利用灰度值、方差以及方向性等特征，得到紫外指纹图像中指纹信息的分割参数矩阵，然后在RGB彩色空间中进行图像融合；对于可见光图像，为保持其原有的直观可视性，将其等值映射到R、G、B三个通道，形成融合图像中的黑白的背景图像；而紫外图像则与分割参数矩阵进行运算后映射到R通道，将指纹目标以醒目的红色显示在融合图像中。

所述DSP融合板的输出端与存储显示模块的输入端相连，存储显示模块将采集到的图像显示在显示器111上，同时将图像存储在SD卡112中；

结合图3，所述显示器111设置在探测器顶部后方，3.5英寸LED屏，分辨率为720×576，采用翻盖式结构，可调角度为0°～135°，便于在各种角度采集指纹时进行观察，不用时可闭合，防止损坏；

所述SD卡112设置在探测器侧面，可弹出，支持热插拔，能够方便及时地将采集到的指纹资料拷贝到电脑中；

所述电源模块113设置在探测器侧面，可插拔更换，也可通过位于探测器后面的所述充电接口301充电；电源模块包括3.3V直流电源、5V直流电源、8V直流电源和12V直流电源；3.3V直流电源为紫外像增强器供电，5V直流电源为FPGA降噪板供电，8V直流电源为显示器供电，12V直流电源为紫外灯、CCD、DSP融合板和存储显示模块供电。

指纹探测器顶部还设置有控制按钮，所述控制按钮包括第一按键203，第二按键204，第三按键205和第四按键206，所述第一按键203为模式切换键，控制可见光图像、紫外图像、融合图像循环显示；所述第二按键204为拍照键，用于拍摄各种模式下的照片；所述第三按键205为录像键，录制各种模式下的视频；所述第四按键206为回放键，切换到回放模式查看已拍摄的照片和已录制的视频，在回放模式下，所述第一按键203可实现删除功能，所述第二按键204可实现上翻供功能，所述第三按键205可实现下翻功能；长按第一按键203可实现开关机功能。

本实施例的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器采集和处理后的图像如图4(a)～图4(e)所示，目标指纹所在位置为玻璃表面，玻璃背后有一副图画；

图4(a)为可见光图像，从图中可看出当前探测器探测的位置为图画中人脸部位，但可见光图像中无法看见指纹；

图4(b)为原始紫外指纹图像，由于存在噪声，指纹不清晰；

图4(c)为FPGA降噪板降噪处理后的紫外指纹图像，通过降噪处理，指纹的清晰度明显提高；

图4(d)为DSP融合板对降噪后的紫外指纹图像进行分割得到分割后的指纹图像，通过分割处理，去除了冗余信息，得到了一个纹理清晰的指纹图像；然而，从紫外图像中我们很分辨出当前探测器所探测的位置，无法确定指纹锁在的具***置；

图4(e)为通过图像融合处理，分割后的指纹图像和可见光图像为彩色融合得到融合图像，图中可以看到清晰的红色的指纹位于人脸左侧。

本实施例的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器采用小型化手持式的结构，体积为210mm×140mm×75mm、重量为9KG，总功率15W，可方便地探测刑侦现场各个角落；采用紫外与可见光双波段融合探测的方式，在紫外波段探测指纹痕迹，并融入可见光背景，能够直观的显示出指纹的位置，对于快速侦查破案具有极大的帮助；同时配备专用的电源模块，可稳定工作2小时以上。

本发明运用光学方法，无需使用任何试剂，节约成本，不破坏现场，可重复多次探测；在探测指纹的同时，提供可视化的背景信息，能够精确有效地标定出指纹所在的位置。

Claims (10)

1.一种紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，包括紫外灯(103)、紫外探测器(201)、可见光探测器(202)、FPGA降噪板、DSP融合板、存储显示模块、显示器(111)、SD卡(112)和电源模块(113)；

所述紫外灯(103)设置在紫外探测器(201)正上方，所述紫外探测器(201)与FPGA降噪板相连，FPGA降噪板对紫外探测器(201)采集的紫外图像进行实时降噪，FPGA降噪板的输出端与DSP融合板的输入端相连；所述可见光探测器(202)与紫外探测器(201)水平面平行设置，且可见光探测器(202)的输出端与DSP融合板的输入端相连，DSP融合板将FPGA降噪板输出的紫外图像与可见光探测器(202)采集的可见光图像融合，形成融合图像；

所述DSP融合板的输出端与存储显示模块的输入端相连，存储显示模块的输出端同时与显示器(111)和SD卡(112)相连，将采集和融合后的图像显示在显示器(111)上，同时存储在SD卡(112)中；

所述电源模块(113)为指纹探测器供电。

2.根据权利要求1所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述紫外探测器(201)包括沿光路依次相连的紫外镜头和紫外ICCD，紫外镜头汇聚目标反射的紫外光于紫外ICCD上形成紫外图像；所述可见光探测器(202)包括沿光路依次相连的光楔、可见光镜头和CCD，光楔将光线平移后由可见光镜头汇聚于CCD上形成可见光图像。

3.根据权利要求2所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述光楔(105)由两个相同光楔片组成，两个光楔片共光轴偏转180°放置，相距1cm。

4.根据权利要求1所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述指纹探测器顶部还设置有控制按钮，所述控制按钮包括第一按键(203)，第二按键(204)，第三按键(205)和第四按键(206)，分别为模式切换键、拍照键、录像键和回放键；

模式切换键用于切换显示可见光图像、紫外图像和融合图像；

拍照键用于拍摄可见光、紫外光和融合模式下的照片；

录像键用于录制可见光、紫外光和融合模式下的视频；

回放键用于切换到回放模式，查看已拍摄的照片和已录制的视频。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述DSP融合板将FPGA降噪板输出的指纹图像红色显示在可见光探测器(202)采集的可见光图像上。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述紫外灯(103)为翻盖式结构，可调角度为0°～130°。

7.根据权利要求2或3所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述可见光镜头视场角为12.5°(H)×10°(V)，最小成像距离为0.3m。

8.根据权利要求2或3所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述紫外镜头的视场角为11.8°(H)×9.5°(V),焦距为77.55mm，最小成像距离为0.4m；所述紫外ICCD采用CsTe阴极紫外像增强器耦合CCD，有效像素数为752(H)×582(V)。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述显示器(111)为翻盖式结构，设置在探测器顶部后方，采用3.5英寸LED屏，可调角度为0°～135°。

10.根据权利要求2或3所述的紫外与可见光双波段融合便携式指纹探测器，其特征在于，所述电源模块113包括3.3V直流电源、5V直流电源、8V直流电源和12V直流电源；3.3V直流电源为紫外ICCD供电，5V直流电源为FPGA降噪板供电，8V直流电源为显示器111供电，12V直流电源为紫外灯103、CCD、DSP融合板和存储显示模块供电。