CN102982324B - 多光谱指纹识别传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多光谱指纹识别传感器，包括多光谱光源、滤光片、第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜、图像传感器、侦测光源、侦测透镜、单片机，多光谱光源、滤光片、第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜依次设置于图像传感器的前侧；图像传感器通过信号线连接单片机；第二反射镜的前侧设置有侦测透镜，侦测透镜的前侧设置有侦测光源；侦测光源电连接单片机；侦测光源发射特定光线，经过侦测透镜获取图像判别生物特征。本发明在空间有限的条件下，能够保证侦测光路与成像光路相互不响应，从而获得具有良好的高对比、高清晰度的图像。

Description

多光谱指纹识别传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器，具体涉及一种多光谱指纹识别传感器。
背景技术
光学指纹传感器是由LED光源、平板玻璃、透镜以及CCD/CMOS成像器构成的，LED光源的前方设置有平板玻璃，平板玻璃的前方设置有透镜，透镜通过信号线连接CCD/CMOS成像器。
光学指纹传感器的工作原理是：LED光源发出特定波长的光线，照向平板玻璃，将手指放在平板玻璃的中心位置处，LED光源均匀照明手指，由于指纹脊线和谷线的凸凹部位的光反射率不同而产生的指纹图像通过透镜到达CCD/CMOS成像器，形成清晰的指纹图像。该指纹图像进一步送入后续信号处理系统，实现指纹识别。
这种光学指纹传感器，由于采用透镜直接成像的方式，需要较大的成像空间，小型化非常困难。
并且，在平板玻璃上，如有外界光射入，会影响到采指纹图像通过透镜到达CCD/CMOS成像器上的数据收集，使得指纹识别的效率降低，导致常常出现要手指按多遍才会正确识别的现象发生。其实质就是容易受到外界光的干扰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多光谱指纹识别传感器，它可以去除外界光线对图像传感器的干扰，提供高质量的成像，从而提升识别效率。
为解决上述技术问题，本发明多光谱指纹识别传感器的技术解决方案为：
包括多光谱光源、滤光片、第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜、图像传感器、侦测光源、侦测透镜、单片机，多光谱光源、滤光片、第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜依次设置于图像传感器的前侧；图像传感器通过信号线连接单片机；所述多光谱光源与滤光片在数量上一对一匹配，且多光谱光源位于图像传感器前侧周边位置；第二反射镜的前侧设置有侦测透镜，侦测透镜的前侧设置有侦测光源；侦测光源电连接单片机；侦测光源发射特定光线，经过侦测透镜获取图像判别生物特征；当图像传感器采集到图像信息发生变化，通过单片机启动侦测光源，侦测光源通过侦测透镜形成一束长条状光源，经过第二反射镜射出来；图像传感器采集侦测光源光束范围内的图像，将图像信息传输至单片机；单片机对图像信息进行分析处理，若图像信息符合生物特征，通过单片机启动多光谱光源，多光谱光源经过滤光片过滤掉杂光，然后依次通过第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜，成像于图像传感器；图像传感器获取不同位置的多光谱光源照射下的图像存储，进行图像合成，获取更多的图像信息辨别生物特征。
所述双远心物镜的有效焦距为15mm～30mm，全视场相对畸变＜1%。
所述图像传感器的调制传递函数MTF值为：低频90线对/毫米时，MTF＞0.5，高频120线对/毫米时MTF＞0.3。
所述多光谱光源采用红色、蓝色、绿色三种波长光线的LED光源组成。
所述特定波长光线由滤光片过滤之后得到。
所述LED光源强度大于外界光源强度，以保证图像获取时无需遮挡外界的杂光，使采集到的图像不受外界光照的影响。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明在空间有限的条件下，能够保证侦测光路与成像光路相互不响应，从而获得具有良好的高对比、高清晰度的图像。
本发明能够获得等精度的图像，对于提高识别精度有利。
本发明能够获得非常好的成像质量，并且能够实现批量生产。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明多光谱指纹识别传感器的示意图。
图中附图标记说明：
1为平板玻璃，2为照明装置，
3为成像装置，4为CMOS成像器。
具体实施方式
如图1所示，本发明多光谱指纹识别传感器，包括多光谱光源、滤光片、第一反射镜1、平板玻璃、第二反射镜2、双远心物镜、图像传感器3、侦测光源、侦测透镜、单片机4，多光谱光源、滤光片、第一反射镜1、平板玻璃、第二反射镜2、双远心物镜依次设置于图像传感器3的前侧；图像传感器3通过信号线连接单片机4；所述多光谱光源与滤光片在数量上一对一匹配，且多光谱光源位于图像传感器3的前侧周边位置；
多光谱光源采用红色、蓝色、绿色三种波长光线的LED光源组成。
第二反射镜2的前侧设置有侦测透镜，侦测透镜的前侧设置有侦测光源；侦测光源电连接单片机4；侦测光源发射特定光线，经过侦测透镜获取图像判别生物特征；
当图像传感器3采集到图像信息发生变化，通过单片机4启动侦测光源，侦测光源通过侦测透镜形成一束长条状光源，经过第二反射镜2射出来；图像传感器3采集侦测光源光束范围内的图像，将图像信息传输至单片机4；单片机4对图像信息进行分析处理，若图像信息符合生物特征，通过单片机4启动多光谱光源，多光谱光源经过滤光片过滤掉杂光，然后依次通过第一反射镜1、平板玻璃、第二反射镜2、双远心物镜，成像于图像传感器3；图像传感器3获取不同位置的多光谱光源照射下的图像并进行存储，图像传感器3将图像信号传输至单片机4，由单片机4进行图像合成。
多光谱识别系统获取图像时无需遮挡外界的杂光，因单片机4内具有图像合成程序，可以将多幅图像的清晰部位进行图片合成，这就保证了采集到的图像不会受到外界光照的影响。
图像传感器3用于将手指的指纹图像成像在单片机4上；双远心物镜的有效焦距为15mm～30mm，全视场相对畸变＜1%，以保证最后图像不发生变形失真，避免误识别；
图像传感器3的调制传递函数MTF值为：低频90线对/毫米时，MTF＞0.5，高频120线对/毫米时MTF＞0.3；
为实现低畸变光学成像，本发明的图像传感器3采用基于双远心(telecentric)物镜的设计；本发明的双远心光路的优点是倾斜物面造成投影畸变的梯形畸变可以得到克服，正方形的物经光学系统成像为矩形图像，虽然长宽方向的倍率不同，但可以很容易获得高精度校正；同时系统离焦造成的倍率影响很小，系统的测量精度可以很高。
为了缩小体积，前组为摄远系统的光路，前组由三片透镜构成的正组和一片透镜构成的负组组成，后组为三片两组的双高斯结构。
本发明的前组中的正组主要平衡倍率色差和畸变，副组起缩短筒长并平衡慧差、像散、场曲的作用。
本发明的传递函数在120lp/mm时达0.3以上。
当图像传感器3进入工作状态后，系统不知道当前是否有手指需要采集指纹，因此不能启动单片机4采集图像，否则会导致错误图像进入后续信号处理系统而产生系统错误；本发明采用特定波长的光来确定是否有手指存在。
本发明的工作原理如下：
系统在等待状态下，多光谱光源的LED光源发出特定波长的光线，单片机4检测到周围的光线；当有手指按住平板玻璃时，手指会挡住周围的光线而反射LED光源发出的特定波长的光线；因此，只要单片机4检测到该波长的光线时，就表明有手指按住了平板玻璃，需要进入指纹采集流程；
光源在照射时，以多角度的反射光对指纹进行采集，多幅图像采集后，再由单机将图像合成处理，这样就解决了外界光线在指纹采集时对采集指纹光线在图像传感器上不均引起指纹不明显的使得指纹识别率不高的问题。即不管外界光线如何干扰，处单片机4图像合成片理之后都能得到一个清晰的指纹，增加指纹识别效率。

Claims (6)

1.一种多光谱指纹识别传感器，其特征在于：包括多光谱光源、滤光片、第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜、图像传感器、侦测光源、侦测透镜、单片机，多光谱光源、滤光片、第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜依次设置于图像传感器的前侧；图像传感器通过信号线连接单片机；所述多光谱光源与滤光片在数量上一对一匹配，且多光谱光源位于图像传感器前侧周边位置；
第二反射镜的前侧设置有侦测透镜，侦测透镜的前侧设置有侦测光源；侦测光源电连接单片机；侦测光源发射光线，经过侦测透镜获取图像判别生物特征；
当图像传感器采集到图像信息发生变化，通过单片机启动侦测光源，侦测光源通过侦测透镜形成一束长条状光源，经过第二反射镜射出来；图像传感器采集侦测光源光束范围内的图像，将图像信息传输至单片机；单片机对图像信息进行分析处理，若图像信息符合生物特征，通过单片机启动多光谱光源，多光谱光源经过滤光片过滤掉杂光，然后依次通过第一反射镜、平板玻璃、第二反射镜、双远心物镜，成像于图像传感器；图像传感器获取不同位置的多光谱光源照射下的图像存储，进行图像合成，获取更多的图像信息辨别生物特征。
2.根据权利要求1所述的多光谱指纹识别传感器，其特征在于：所述双远心物镜的有效焦距为15mm～30mm，全视场相对畸变＜1%。
3.根据权利要求1所述的多光谱指纹识别传感器，其特征在于：所述图像传感器的调制传递函数MTF值为：低频90线对/毫米时，MTF＞0.5，高频120线对/毫米时MTF＞0.3。
4.根据权利要求1所述的多光谱指纹识别传感器，其特征在于：所述多光谱光源采用红色、蓝色、绿色三种波长光线的LED光源组成，用于发出相应波长的光线。
5.根据权利要求4所述的多光谱指纹识别传感器，其特征在于：所述相应波长光线由滤光片过滤之后得到。
6.根据权利要求4所述的多光谱指纹识别传感器，其特征在于：所述LED光源强度大于外界光源强度，以保证图像获取时无需遮挡外界的杂光，使采集到的图像不受外界光照的影响。
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