CN108256407A - 一种以多种传感器联合采集与识别指纹的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无需区分干手指、湿手指和亮背景采集器、暗背景采集器，不需要一一对应，就能正确采集指纹并识别的技术。包括亮背景指纹头、暗背景指纹采集头和数据互译模块。亮背景采集的是指纹脊的数据，通过手指在棱镜上的按压，指纹的脊的汗液在棱镜上留下的纹路，通过背光灯把纹路投影到摄像头成像；暗背景采集的是指纹沟的数据，通过手指在放在棱镜上，通过侧光灯的照射，指纹沟与脊部产生阴影，摄像头捕抓到影像后生成指纹沟图像；使用者无论是干手指还是湿手指，在任一指纹头进行进按压，指纹头均采集数据。通过数据互译，能将指纹脊数据和指纹沟数据进行互译，达到相互识别的目的，大大提高识别速度和能力。
Description
技术领域
本发明涉及指纹采集和识别技术领域，特别是涉及一种以多种传感器联合采集与识别指纹的方法及其装置。
背景技术
在考勤、门禁等需要用到指纹验证的场景中，光学指纹采集器是目前使用最多和最普遍的。光学指纹采集器分为亮背景和暗背景采集器，亮背景的指纹采集器对湿手指采集灵敏，暗背景的采集器对干手指采集灵敏。人的手指会随季节和环境而变化，会有干与湿的转换，个体区别还是很大的。目前针对这种情况，我们的指纹采集器需要求使用者干手指通过“哈气”的方法让手指湿润，湿手指的在身上使劲擦，把手指擦干，在相应的指纹采集器才能进行采集，严重影响后面的人员进度。在这种情况下，如果只有一个指纹采集器，则对另外的一种指纹采集就比较困难，所以目前只有一种传感识别技术的指纹机，已经无法满足更高的要求。而就算是一个指纹采集器集合了亮背景和暗背景采集器，也需要使用人员在对应的指纹采集器上进行操作，给使用者带来麻烦，而且如果其中一个指纹采集器坏了，不能工作，就更加影响使用者了，必须“哈气”或擦干手指，带来使用不便。
指纹的纹路包括脊线和谷线两种纹路，脊线和谷线纹路交替排列，经过指纹采集仪采集后的指纹灰度图像中脊线纹路呈现为很深的颜色，谷线纹路呈现为较浅的颜色。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供无论是干手指还是湿手指均能正确采集指纹并识别的技术。
本发明的技术方案为：
一种以多种传感器联合采集与识别指纹的方法及其装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1初始数据采集步骤：考勤机第一次使用时，需要采集初始指纹数据并存储指纹特征，采集对象在具有亮背景和暗背景指纹采集仪上采集数据，湿手指在亮背景指纹采集仪上采集指纹，干手指在暗背景指纹采集仪上采集指纹，亮背景指纹采集仪采集的是指纹脊数据，暗背景指纹采集仪采集的是指纹谷数据；
S2考勤数据采集步骤：在取得初始指纹数据后，考勤对象根据手指的干、湿程度在对应的暗、亮背景指纹采集仪上采集指纹，亮背景指纹采集仪采集的是指纹脊数据，暗背景指纹采集仪采集的是指纹谷数据；
S3数据分析步骤：如若干手指在亮背景指纹采集仪或湿手指在暗背景指纹采集仪采集数据，考勤机将采集不到指纹数据图像，考勤机发出提示识别不成功并指示采集对象在另一个指纹采集仪上采集数据；
S4指纹数据特征比对：暗背景指纹采集仪采集到干手指指纹数据后，***遍历初始指纹数据库中的干手指指纹数据，如若寻找并比对到有此指纹数据则提示指纹识别成功，如若寻找不到此指纹数据库，则进入下一个指纹数据翻译步骤；亮背景指纹采集仪采集到湿手指指纹数据后，其处理方式与前面一致；
S5指纹数据翻译步骤：在所述S4步骤中，如若干手指或湿手指识别不成功，则表明当前采集的指纹数据与初始指纹数据不一致，需要进行指纹数据翻译，将采集到的干指纹数据翻译成湿手指数据或将采集到的湿手指数据翻译成干手指数据后再进行特征对比，也即进入S4步骤进行特征对比。
所述步骤S5包括如下具体步骤：
S52对经过S51处理后的数据进行纹路方向计算，采用基于梯度的纹路方向计算方法，通过将梯度矢量做平方，然后计算平方梯度矢量的平均方向，平均方向的二分之一即为该区域的平均纹路垂直方向，以像素(i, j)为中心，以 W 为边长的方形区域的纹路方向O(i,j) 的计算方法如下公式所示：
S53对经过S52处理后的数据进行指纹分割，指纹分割采用基于Log-Gabor滤波器的方向可靠性指纹分割；
S54对经过S53处理后的数据进行指纹增强，指纹增强采用基于Gabor滤波器实用平均频率和动态调整滤波器尺寸的指纹增强方法；
S55对经过S54处理后的数据进行纹线跟踪及后处理，首先进行灰度二值化并得到纹路图像，对纹路图像进行跟踪脊/谷线、检测节点，得到指纹纹线特征。
本发明还包括装置部分，包括按键、镜片、导光片、面盖、喇叭、指示灯、ID线圈、亮背景指纹头、电池、底盖、背板、暗背景指纹头、核心板、IC电路板和液晶屏，其特征在于：所述面盖和底盖组装为一体，所述底盖后部安装有背板，所述面盖中部安装有按键、液晶屏和指示灯，所述液晶屏外侧设置有镜片，所述面盖上安装有导光片和指示灯，所述面盖左右两侧分别安装有亮背景指纹头和暗背景指纹头，所述底盖内固定安装有核心板和电池，所述底盖内安装有喇叭且面盖上安装有喇叭孔，所述核心板分别与按键、指示灯、亮背景指纹头、暗背景指纹头、电池和喇叭线路连接。
进一步地，所述核心板上安装有IC电路板和ID线圈。
进一步地，所述按键为圆形硅胶按键。
进一步地，所述液晶屏为TFT液晶显示屏。
进一步地，所述亮背景指纹头和暗背景指纹头均为光学式指纹采集器。
本发明的有益效果为：为克服手指和指纹头对应采集的不便和困难提供了一种技术，提出了联合采集和识别指纹的技术，通过指纹数据互译的方法，实现上述目的。使用这样的技术的优点在于，在不改变现有指纹采集器硬件的情况下，解决了干手指只能在暗背景指纹头识别、湿手指只能在亮背景指纹头识别或者将手指擦干和“哈气”等方法再进行识别的问题，也即克服了手指和指纹头需一一对应的问题，无需重复采集，各感应器均可读取，提高采集效率，识别能力与速度大大提高。
附图说明
图1为本发明的模块框图；
图2为本发明装置部分的立体图；
图3为本发明装置部分的***图；
其中，1-按键，2-镜片，3-导光片，4-面盖，5-喇叭，6-指示灯，7-ID线圈，8-亮背景指纹头，9-电池，10-底盖，11-背板，12-暗背景指纹头，13-核心板，14-IC电路板，15-液晶屏。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1至3所示，一种以多种传感器联合采集与识别指纹的技术，包括亮背景指纹头8、暗背景指纹头12和数据互译模块，数据互译模块为运行在IC电路板14上的程序。亮背景指纹头8也即是亮背景指纹采集器，采集指纹脊的数据，对湿手指敏感。暗背景指纹头12也即是暗背景指纹采集器，采集指纹沟的数据，对干手指敏感。数据互译模块将亮指纹采集的数据进行翻译，翻译成其他传感器可识别的数据信号，使得采集对像无论在哪个传感器采集的数据都可以识别。根据手指情况和指纹头类别，有四种情况，如表1所示。
表1
实施例1
此种使用情况下，亮背景指纹头8采集干手指的指纹沟数据。由于亮背景指纹头受硬件上的限制，只能解码指纹脊的数据，所以无法直接解码指纹沟的数据，也即不能直接识别。此种情况，我们将指纹沟的数据翻译成指纹脊的数据再进行解码，解码成功也即识别成功。
实施例2、实施例3
这两种情况均为正常情况，只需按正常的指纹采集和解码，无需翻译即识别成功。
实施例4
此种使用情况下，暗背景指纹头12采集湿手指的指纹脊数据。由于亮背景指纹头8受硬件上的限制，只能解码指纹沟的数据，所以无法直接解码指纹脊的数据，也即不能直接识别。此种情况，我们将指纹脊的数据翻译成指纹沟的数据再进行解码，解码成功也即识别成功。
在所述的四个实施例1和实施例4两种情况下，均需要进行数据翻译，实现数据互译。
所述数据互译的过程为：
对经过上述步骤处理后的数据进行纹路方向计算，采用基于梯度的纹路方向计算方法，通过将梯度矢量做平方，然后计算平方梯度矢量的平均方向，平均方向的二分之一即为该区域的平均纹路垂直方向，以像素(i, j)为中心，以 W 为边长的方形区域的纹路方向O(i, j) 的计算方法如下公式所示：
对经过上述步骤处理后的数据进行指纹分割，指纹分割采用基于Log-Gabor滤波器的方向可靠性指纹分割；
对经过上述步骤处理后的数据进行指纹增强，指纹增强采用基于Gabor滤波器实用平均频率和动态调整滤波器尺寸的指纹增强方法；
对经过处理后的数据进行纹线跟踪及后处理，首先进行灰度二值化并得到纹路图像，对纹路图像进行跟踪脊/谷线、检测节点，得到指纹纹线特征。
本发明还包括装置部分，包括按键1、镜片2、导光片3、面盖4、喇叭5、指示灯6、ID线圈7、亮背景指纹头8、电池9、底盖10、背板11、暗背景指纹头12、核心板13、IC电路板14和液晶屏15，其特征在于：所述面盖4和底盖10组装为一体，所述底盖10后部安装有背板11，所述面盖4中部安装有按键1、液晶屏15和指示灯6，所述液晶屏15外侧设置有镜片，所述面盖4上安装有导光片3和指示灯6，所述面盖4左右两侧分别安装有亮背景指纹头8和暗背景指纹头12，所述底盖10内固定安装有核心板13和电池9，所述底盖10内安装有喇叭5且面盖4上安装有喇叭孔，所述核心板13分别与按键1、指示灯6、亮背景指纹头8、暗背景指纹头12、电池9和喇叭5线路连接。
进一步地，所述核心板13上安装有IC电路板14和ID线圈7。
进一步地，所述按键1为圆形硅胶按键1。
进一步地，所述液晶屏14为TFT液晶显示屏。
进一步地，所述亮背景指纹头8和暗背景指纹头12均为光学式指纹采集器。
以上说明仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，如本发明仅是在光学式指纹采集器内不同指纹头进行数据互译，并未在不同指纹采集器间，比如光学的和电容式的采集器间进行互译，若采用了和我们相同的精神和原则应该视为本发明，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种以多种传感器联合采集与识别指纹的装置，其特征在于：包括按键、镜片、导光片、面盖、喇叭、指示灯、ID线圈、亮背景指纹头、电池、底盖、背板、暗背景指纹头、核心板、IC电路板和液晶屏，其特征在于：所述面盖和底盖组装为一体，所述底盖后部安装有背板，所述面盖中部安装有按键、液晶屏和指示灯，所述液晶屏外侧设置有镜片，所述面盖上安装有导光片和指示灯，所述面盖左右两侧分别安装有亮背景指纹头和暗背景指纹头，所述底盖内固定安装有核心板和电池，所述底盖内安装有喇叭且面盖上安装有喇叭孔，所述核心板分别与按键、指示灯、亮背景指纹头、暗背景指纹头、电池和喇叭线路连接。
2.根据权利要求1所述的一种以多种传感器联合采集与识别指纹的技术及其装置，其特征在于：所述核心板上安装有IC电路板和ID线圈。
3.根据权利要求1所述的一种以多种传感器联合采集与识别指纹的技术及其装置，其特征在于：所述按键为圆形硅胶按键。
4.根据权利要求1所述的一种以多种传感器联合采集与识别指纹的技术及其装置，其特征在于：所述液晶为TFT液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种以多种传感器联合采集与识别指纹的技术及其装置，其特征在于：所述亮背景指纹头和暗背景指纹头均为光学式指纹采集器。
6.一种以多种传感器联合采集与识别指纹的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1初始数据采集步骤：考勤机第一次使用时，需要采集初始指纹数据并存储指纹特征，采集对象在具有亮背景指纹采集仪和暗背景指纹采集仪上采集数据，湿手指在亮背景指纹采集仪上采集指纹，干手指在暗背景指纹采集仪上采集指纹，亮背景指纹采集仪采集的是指纹脊数据，暗背景指纹采集仪采集的是指纹谷数据；
S2考勤数据采集步骤：在取得初始指纹数据后，考勤对象根据手指的干、湿程度在对应的暗、亮背景指纹采集仪上采集指纹，亮背景指纹采集仪采集的是指纹脊数据，暗背景指纹采集仪采集的是指纹谷数据；
S3数据分析步骤：如若干手指在亮背景指纹采集仪或湿手指在暗背景指纹采集仪采集数据，考勤机将采集不到指纹数据图像，考勤机发出提示识别不成功并指示采集对象在另一个指纹采集仪上采集数据；
S4指纹数据特征比对：暗背景指纹采集仪采集到干手指指纹数据后，***遍历初始指纹数据库中的干手指指纹数据，如若寻找并比对到有此指纹数据则提示指纹识别成功，如若寻找不到此指纹数据库，则进入下一个指纹数据翻译步骤；亮背景指纹采集仪采集到湿手指指纹数据后，其处理方式与前面一致；
S5指纹数据翻译步骤：在所述S4步骤中，如若干手指或湿手指识别不成功，则表明当前采集的指纹数据与初始指纹数据不一致，需要进行指纹数据翻译，将采集到的干指纹数据翻译成湿手指数据或将采集到的湿手指数据翻译成干手指数据后再进行特征对比，也即进入S4步骤进行特征对比。
7.根据权利要求6所述的一种以多种传感器联合采集与识别指纹的方法，其特征在于：所述指纹数据翻译步骤S5包括如下具体步骤：
S52对经过S51处理后的数据进行纹路方向计算，采用基于梯度的纹路方向计算方法，通过将梯度矢量做平方，然后计算平方梯度矢量的平均方向，平均方向的二分之一即为该区域的平均纹路垂直方向，以像素(i, j)为中心，以 W 为边长的方形区域的纹路方向O(i,j) 的计算方法如下公式所示 ：
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8.根据权利要求6所述的一种以多种传感器联合采集与识别指纹的方法，其特征在于：所述的指纹采集仪均为光学式指纹采集器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109376632A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-22 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 指纹识别方法、电子装置及计算机可读取介质 |
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| CN108256407B (zh) | 2023-08-04 |
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