CN108388893A - 一种指纹采集仪 - Google Patents

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郭振华
桂灏
何永红
周杰
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Abstract

本发明公开了一种指纹采集仪，包括外壳、光源、图像采集器，所述外壳上具有容纳手指的容纳空间，所述容纳空间的底面为透明的平面，所述光源和所述图像采集器置于所述外壳内并位于所述透明的平面的下方，所述容纳空间用于供手指的指纹面以非接触的方式在所述透明的平面上方滑动，所述光源用于照亮手指的指纹面以使所述图像采集器采集手指的指纹。

Description

一种指纹采集仪
技术领域
本发明涉及生物识别技术领域，具体涉及一种指纹采集仪。
背景技术
传统的身份认证方法主要通过身份标识物品和知识来证明身份。由于主要借助体外物，一旦证明身份的标识物品和知识被盗或遗忘，其身份就容易被他人冒充或取代。特别是在当今信息社会，高技术犯罪的频率和危害呈现出快速上升的势头。
人体生物特征是我们人体所固有的各种生理特征或行为特征的总称，具有唯一性、终生不变性，且不会被遗忘和丢失，不易伪造或被盗，随身“携带”以及随时随地可用等优点，比传统的身份认证方法更具安全、保密和方便性。生理特征多为先天性的，不随外在条件和主观意愿发生改变，如指纹、掌纹、虹膜、人脸等；行为特征则是人们长期生活养成的行为习惯，很难改变，如笔迹、步态等。
其中，人的指纹具有唯一性和终身基本不变的特性，并且其复杂度足以提供用于鉴别的特征。每个人的指纹都是基本固定的，很难发生变化，易于获取指纹样本、易于开发识别***、实用性强。一个人的十指都不相同，可提高***的安全性，识别指纹的模板不是指纹图，而是从指纹图中提取的关键特征。这样，使得存储指纹模板的存储量要远小于存储指纹图；根据法律规定，指纹图像的采集分辨率为500dpi，图像的灰度级为256，图像采集允许误差小于1％。
目前的接触按压式指纹采集仪在应对潮湿的手指时的效果非常差，当手指湿润时，指纹表面有一层水膜，这个水膜填平了纹线之间的凹陷部分，这样，当手指按压到玻璃板上时，就不会出现明暗相间的条纹了，指纹自然无法识别；并且接触按压式指纹采集仪容易在接触玻璃板上留下潜指纹，这样也会不安全且对识别造成一定的干扰。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种指纹采集仪，以解决接触按压式指纹识别受潮湿手指等干扰以及接触时潜指纹的产生的问题。
本发明提供的指纹采集仪采用如下技术方案：
一种指纹采集仪，包括外壳、光源、图像采集器，所述外壳上具有容纳手指的容纳空间，所述容纳空间的底面为透明的平面，所述光源和所述图像采集器置于所述外壳内并位于所述透明的平面的下方，所述容纳空间用于供手指的指纹面以非接触的方式在所述透明的平面上方滑动，所述光源用于照亮手指的指纹面以使所述图像采集器采集手指的指纹。
优选地，所述图像采集器为线阵CCD，其通过线扫描的方式采集手指的指纹。
优选地，所述图像采集器的景深与手指的厚度相匹配。
优选地，所述光源采用绿色光源，波长在500-565nm。
优选地，所述指纹采集仪还包括采集控制器和光源控制器，所述光源控制器与所述光源连接，所述采集控制器与所述图像采集器连接用于控制所述图像采集器的开启/关闭，所述采集控制器还与所述光源控制器连接，用于控制所述光源控制器的开启/关闭从而控制所述光源的开启/关闭。
优选地，所述指纹采集仪还包括储存器、图像处理器和指纹识别器；所述储存器分别与所述图像处理器和所述图像采集器连接，用于储存所述图像采集器采集的指纹图像和标准指纹图像；所述图像处理器与所述图像采集器连接，用于处理所述图像采集器采集到的指纹图像；所述指纹识别器与所述图像处理器连接，用于将图像处理器处理后的指纹图像和标准指纹图像的相似度进行识别。
优选地，所述容纳空间仅允许手指以与所述容纳空间的底面呈0～10°的方式滑过。
优选地，所述外壳包括上壳和下壳，所述光源和所述图像采集器置于所述下壳内，所述上壳和所述下壳之间形成有所述容纳空间，所述下壳的上表面作为所述容纳空间的底面。
本发明的有益效果包括：本发明通过非接触式进行指纹采集，可以避免潮湿的手指的干扰以及避免接触时潜指纹的产生。
附图说明
图1是本发明具体实施例中的指纹采集仪的结构示意图；
图2是本发明另一具体实施例中的指纹采集仪的结构示意图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明进一步说明。
本发明提供一种指纹采集仪，包括外壳、光源、图像采集器，所述外壳上具有容纳手指的容纳空间，所述容纳空间的底面为透明的平面，所述光源和所述图像采集器置于所述外壳内并位于所述透明的平面的下方，所述容纳空间用于供手指的指纹面以非接触的方式在所述透明的平面上方滑动，所述光源用于照亮手指的指纹面以使所述图像采集器采集手指的指纹。
在其他实施方式中，还可以优选以下方案中的一种或在不冲突的情况下优选以下方案中的任意组合：
所述图像采集器为线阵CCD，其通过线扫描的方式采集手指的指纹。
所述图像采集器的景深与手指的厚度相匹配。
所述光源采用绿色光源，波长在500-565nm。
所述指纹采集仪还包括采集控制器和光源控制器，所述光源控制器与所述光源连接，所述采集控制器与所述图像采集器连接用于控制所述图像采集器的开启/关闭，所述采集控制器还与所述光源控制器连接，用于控制所述光源控制器的开启/关闭从而控制所述光源的开启/关闭。
所述指纹采集仪还包括储存器、图像处理器和指纹识别器；所述储存器分别与所述图像处理器和所述图像采集器连接，用于储存所述图像采集器采集的指纹图像和标准指纹图像；所述图像处理器与所述图像采集器连接，用于处理所述图像采集器采集到的指纹图像；所述指纹识别器与所述图像处理器连接，用于将图像处理器处理后的指纹图像和标准指纹图像的相似度进行识别。
所述容纳空间仅允许手指以与所述容纳空间的底面呈0～10°的方式滑过。
所述外壳包括上壳和下壳，所述光源和所述图像采集器置于所述下壳内，所述上壳和所述下壳之间形成有所述容纳空间，所述下壳的上表面作为所述容纳空间的底面。
在一个具体实施例中，如图1所示，指纹采集仪包括上壳20、下壳10，光源31a和31b、图像采集器60，光源31a、31b和图像采集器60置于下壳10内，上壳20和下壳10之间形成有一容纳空间70，下壳10的上表面作为容纳空间的底面40，底面40是透明的平面，容纳空间70用于供手指的指纹面以非接触的方式在底面40上方滑动，光源31a和31b共同用于照亮手指的指纹面以使图像采集器60采集手指的指纹。其中，在指纹采集时，底面40与手指的指纹面相对且容纳空间70限制了手指与容纳空间的底面近似平行(角度在0～10°之间)，手指以非接触的近似平行的方式在底面40上方滑动，光源照亮手指的指纹面，经透明的底面反射后由图像采集器60采集得到手指的正面的指纹图像。图像采集器采用线阵CCD，通过线扫描的方式采集手指的指纹，其获得的指纹图像的分辨率和清晰度都高于面扫描的指纹图像。通过线扫描的非接触式进行指纹采集，可以避免潮湿的手指的干扰以及避免接触时潜指纹的产生。由于手指成微拱型，整个手指的指纹面为曲面，导致得到的指纹图像可能会存在失真，为避免指纹面为曲面导致的图像失真问题，本例中，优选图像采集器的景深与手指的厚度相匹配，即将图像采集器的景深适当加大，以避免拍摄的指纹图像失真，从而根据扫描的速度关系高速得到高分辨率、高质量的指纹图像。光源采用绿色的线光源，波长在500-565nm之间，对人体伤害小。
在另一个具体实施例中，如图2所示，其与图1所示的实施例的区别在于，指纹采集仪还包括光源控制器50、采集控制器(图中未示意)、储存器(图中未示意)、图像处理器(图中未示意)和指纹识别器(图中未示意)，光源控制器50可以置于下壳10内，其与光源连接，采集控制器、储存器、图像处理器和指纹识别器均可以集成在计算机30内(当然，在其他例子中，采集控制器、储存器、图像处理器和指纹识别器还可以集成在上壳或下壳内)，采集控制器与图像采集器连接用于控制图像采集器的开启/关闭，采集控制器还与光源控制器连接，用于控制光源控制器的开启/关闭从而控制光源的开启/关闭，储存器分别与图像处理器和图像采集器连接，用于储存图像采集器采集的指纹图像和标准指纹图像；图像处理器与图像采集器连接，用于处理图像采集器采集到的指纹图像；指纹识别器与图像处理器连接，用于将图像处理器处理后的指纹图像和标准指纹图像的相似度进行识别。
进行指纹采集并识别的方法包括如下步骤：
(1)、获取手指的指纹图像：开启指纹采集仪和计算机30，通过采集控制器启动采集程序，在采集程序的指令控制下光源控制器50控制光源31a和31b打开，待采集指纹的用户手指朝下，在容纳空间中从左(右)到右(左)匀速在底面40上方平行滑动，手指滑过底面的时间控制在设定的阈值范围之内，光源31a和31b照亮手指的指纹面，图像采集器采集指纹的图像，并发送到储存器和图像处理器。
(2)、图像处理器将采集的指纹图像处理成指纹细节图，再根据指纹细节点的生物特性对细化指纹图进行细节点提取；图像处理包括归一化、去噪、二值化、细化等处理，所述细节点提取可以根据指纹的生物特征如以脊线存在分叉点、端点以及其方向作为特征点进行提取并标注。
(3)、指纹识别器将经图像处理器处理的指纹图像和标准指纹图像(如之前已登记过的指纹)的相似度进行识别，最终判断两个指纹是否是同一指纹，当相似度大于一设定的阈值，则识别成功，反之则失败。
本发明的指纹采集仪还可以用于多个手指的指纹的同时采集，在步骤(1)中可以同时采集多个手指的指纹，在步骤(2)中的图像处理器将采集的指纹图像处理成指纹细节图之前，还包括将指纹图像进行分割成一个个感兴趣的区域(例如，若同时采集除大拇指外的四个手指的指纹，则分割成四个感兴趣的区域，即四个手指各自的指纹块)，然后对这些区域进行细节点提取和处理。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变形，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种指纹采集仪，其特征在于：包括外壳、光源、图像采集器，所述外壳上具有容纳手指的容纳空间，所述容纳空间的底面为透明的平面，所述光源和所述图像采集器置于所述外壳内并位于所述透明的平面的下方，所述容纳空间用于供手指的指纹面以非接触的方式在所述透明的平面上方滑动，所述光源用于照亮手指的指纹面以使所述图像采集器采集手指的指纹。
2.如权利要求1所述的指纹采集仪，其特征在于：所述图像采集器为线阵CCD，其通过线扫描的方式采集手指的指纹。
3.如权利要求1所述的指纹采集仪，其特征在于：所述图像采集器的景深与手指的厚度相匹配。
4.如权利要求1所述的指纹采集仪，其特征在于：所述光源采用绿色光源，波长在500-565nm。
5.如权利要求1～4任意一项所述的指纹采集仪，其特征在于：所述指纹采集仪还包括采集控制器和光源控制器，所述光源控制器与所述光源连接，所述采集控制器与所述图像采集器连接用于控制所述图像采集器的开启/关闭，所述采集控制器还与所述光源控制器连接，用于控制所述光源控制器的开启/关闭从而控制所述光源的开启/关闭。
6.如权利要求5所述的指纹采集仪，其特征在于：所述指纹采集仪还包括储存器、图像处理器和指纹识别器；
所述储存器分别与所述图像处理器和所述图像采集器连接，用于储存所述图像采集器采集的指纹图像和标准指纹图像；
所述图像处理器与所述图像采集器连接，用于处理所述图像采集器采集到的指纹图像；
所述指纹识别器与所述图像处理器连接，用于将图像处理器处理后的指纹图像和标准指纹图像的相似度进行识别。
7.如权利要求1～4任意一项所述的指纹采集仪，其特征在于：所述容纳空间仅允许手指以与所述容纳空间的底面呈0～10°的方式滑过。
8.如权利要求1～4任意一项所述的指纹采集仪，其特征在于：所述外壳包括上壳和下壳，所述光源和所述图像采集器置于所述下壳内，所述上壳和所述下壳之间形成有所述容纳空间，所述下壳的上表面作为所述容纳空间的底面。
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