CN103136507A

CN103136507A - 指纹形混合识别装置

Info

Publication number: CN103136507A
Application number: CN2011103998321A
Authority: CN
Inventors: 陈亘朝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-26
Filing date: 2011-11-26
Publication date: 2013-06-05

Abstract

指纹形混合识别装置，采用光学成像原理和红外光感应成像技术，设计出一种装置，在采集手指指纹的同时采集手指的红外热图，从而形成手指指形图，同时也提取了手指的温度梯度等温线信息，通过指形数据、指纹数据、温度梯度等温线数据的混合比对，从而实现可靠的指纹指形活体识别；指纹形混合识别方法克服了单一指纹或单一指形识别的局限性，是一种可靠、稳定、方便的、无损伤的活体辨识方法。

Description

指纹形混合识别装置

1、技术领域：

生物识别领域，应用于系统安全登入、银行柜员安全、银行POS机、银行ATM机的生物识别。

2、技术背景

在所有的生物识别技术中，指纹识别是最成熟的、应用最广泛的技术，然而，指纹识别技术也有它的局限性，表现在以下几点：(1)、有一定比例的人群不能登录指纹；(2)、指纹受气候的影响较大，冬天干手指，夏天湿手指，会影响它的识别率；(3)、现有活体指纹传感器成本高，抗静电能力差，因此，使用成本也高；(4)、现有的电容式、电感式指纹传感器，是通过发射电信号或超声波到手指上，这样，就会伤害人体手指，长期使用会引发皮肤脱皮，影响人们的健康。因为有以上四方面的原因，使得指纹识别技术难以真正地普及。指纹形混合识别装置采用指纹形混合识别方法在识别指纹的同时，也识别指形，指纹形混合识别方法可以弥补单独指纹识别技术的缺陷，以促进生物识别技术的普及，给人们的生活带来安全和方便。

3、发明内容

(一)、指纹形混合识别装置通过设计一种装置，在采集手指指纹的同时，还采集该手指的指形。在装置下方，设置有指纹采集机构，运用光学成像的原理，通过光路，和光学CMOS采集指纹图像；同时，在装置上方，设置有指形采集机构，运用红外成像的原理，通过光路，和红外感应面，将红外的热图转换为可视的图像，得到相应的指形图。

(二)、光学指纹图像的采集路线是：

(1)、将手指放置在三棱镜上的镜面上；(2)、在LED光的照射下，将手指指纹面的反射光通过三棱镜平行地照在透镜上；(3)、平行光通过透镜的折射，变成聚焦光；(4)、聚焦光通过光孔，到达另一个小透镜上；(5)、小透镜将折射光还原成面积较小的平行光；(6)、该平行光照射在光学CMOS的感光面上；(7)、在光学CMOS上形成的指纹图像，输出到高速处理器DSP作处理。

(三)、红外指形图的采集路线是：

(1)、将手指发出的不可见红外光，通过光学透镜的的调整，将平行光通过透镜的折射，变成聚焦光；(2)、聚焦光通过光孔，到达另一个小透镜上；(3)、小透镜将折射光还原成面积较小的平行光；(4)、该平行光照射在红外感应传感器的感光面阵上；(5)、红外感应传感器将红外光转换为电信号，并通过逐行扫描方式，输出点阵信息；(6)、高速处理器DSP通过逐行扫描方式，得到红外感应传感器的感光面阵上的整个图像，从而得到该指形的热图。

(四)、指纹形混合识别装置的组成：

图1是指纹形混合识别装置示意图，由以下部分组成：

(1)、⑧指纹处理板；

(2)、⑧_1光学CMOS芯片；

(3)、⑦散光透镜部件1#；

(4)、⑥聚光透镜部件1#；

(5)、⑤三棱镜；

(6)、①指形处理板；

(7)、②红外感应传感器；

(8)、③散光透镜部件2#；

(9)、④聚光透镜部件2#；

(10)、⑨LED光源；

(11)、⑩板间通讯线。

(五)、指纹特征的提取步骤：

(1)、图像的归一化预处理；(2)、指纹图像的二值化；(3)、指纹图像的细化；(4)、提取特征点；(5)、去伪特征。

(六)、指形特征的提取：

(1)、红外图像的非均匀性校正；(2)、盲元检测和补偿及图像增强，红外图像的温度梯度等温线数据的获取，该数据和手指毛细血管分布和血流情况相关联，作为判断活体手指的依据；因为是测量手指自然发出的红外光信号，这样避免对人体手指产生伤害；(3)、红外图像的二值化；(4)、红外图像的细化；(5)、指形外形点阵数据的提取。

(七)、指纹指形特征的存储方式：

将指纹分成4类：(1)、无指纹特征；(2)、指纹特征点小于5点；(3)、有奇异点的指纹；(4)、特征点大于5点的正常指纹；以此生成手指类别信息。

指纹指形特征信息组成：

总信息＝SZTYPE+WDMSG+ZXMSG+ZWMSG+16字节ID号+4字节核验。

其中：

SZTYPE＝手指类别，为2字节的信息；

WDMSG＝温度梯度等温线，为30字节的信息；

ZXMSG＝指形特征，为48字节的信息；

ZWMSG＝指纹特征，为300字节的信息；

将总信息400字节存储在存储介质中。

(八)、活体指纹指形的比对方法：

(1)、取当前手指的指形点阵图，和已存的指形进行边缘特征比对，比对成功接下一步，否则，就退出；(2)、取该手指的温度梯度等温线数据，和已存的温度梯度等温线数据比对，以此判断该手指是否活体手指，比对成功接下一步，否则，就退出；(3)、指纹特征点比对，取该手指的特征点数据，和已存的特征点数据比对，比对成功就说明当前手指和已存的手指是同一手指，并且是活体指纹，否则，就比对失败。

(九)、活体指纹指形的识别方法：

(1)、取当前手指的指形点阵图，取已存的指纹形数据库中的指形信息，用边缘特征比对方法进行搜索，搜索出N个匹配的手指，N值大于系统总手指数的1/100，小于等于1000，搜索成功接下一步，否则，就退出；(2)、指纹识别，取该手指的特征点数据，从上面搜索出的N个匹配的手指中找出相匹配的指纹，搜索成功接下一步，否则，就退出；(3)、取该手指的温度梯度等温线数据，和已存的温度梯度等温线数据比对，以此判断该手指是否活体手指，比对成功就完成搜索，否则，就搜索失败。

(十)、无损伤活体辨识法：

传统的电容、电感测量法，它们是通过对手指发射电信号或超声波信号来获得图像，这些方法对手指会造成伤害；本装置通过测量手指自然发出的红外光信号，以此获得手指的热图像，然后经过处理获得手指的温度信息，根据温度信息分离出温度梯度等温线数据，温度梯度等温线数据和手指毛细血管分布和血流情况相关联，它用来作为判断该手指是活体手指的依据；取当前手指的温度梯度等温线数据和已存在数据库中的温度梯度等温线数据比对，以此判断该手指是和原先已登入的手指相匹配的活体手指，由于手指的温度梯度等温线数据是无法复制的，这样就大大的增加了识别的可靠性，同时也避免了对人体手指产生伤害，该方法就称无损伤活体辨识法。

4、附图说明

图1是指纹形混合识别装置的示意图，如图1，由以下部分组成：①指形处理板；②红外感应传感器；③散光透镜部件2#；④聚光透镜部件2#；⑤三棱镜；⑥聚光透镜部件1#；⑦散光透镜部件1#；⑧指纹处理板；⑧_1光学CMOS芯片；⑨LED光源；⑩板间通讯线。

其中，①、②、③、④这四部分实现指形图像的采集和处理，⑤、⑥、⑦、⑧、⑧_1、⑨这六部分实现指纹图像的采集和处理，⑩实现指纹数据和指形数据的传递，⑧同时也实现指纹形的比对和识别。

图2是指形轮廓和等温线的示意图，如图2：①为指形轮廓，②、③、④这三部分为等温线。

5、具体实施方式

如图1，①指形处理板在装置的顶端，下面是②红外感应传感器，②红外感应传感器通过焊接方式固定在①指形处理板上面，①指形处理板和②红外感应传感器固定在模具注塑件上；③散光透镜部件2#放置在②红外感应传感器的正下方，③散光透镜部件2#和②红外感应传感器中心点对齐，③散光透镜部件2#的侧面固定在模具注塑件上；④聚光透镜部件2#放置在③散光透镜部件2#的正下方，④聚光透镜部件2#和③散光透镜部件2#中心点对齐，④聚光透镜部件2#的侧面固定在模具注塑件上；⑧指纹处理板在装置的最底端，上面焊接有⑧_1光学CMOS芯片，⑧_1光学CMOS芯片正上面是⑦散光透镜部件1#，⑧_1光学CMOS芯片和⑦散光透镜部件1#中心对齐固定在模具注塑件上；⑨LED光源焊接在⑧指纹处理板上；⑥聚光透镜部件1#放置在⑦散光透镜部件1#的正上方，⑥聚光透镜部件1#和⑦散光透镜部件1#中心对齐国定在模具注塑件上；⑤三棱镜放置在⑥聚光透镜部件1#的正上方，⑤三棱镜和⑥聚光透镜部件1#的中心对齐国定在模具注塑件上；①指形处理板和⑧指纹处理板通过⑩板间通讯线相连；整个装置被封闭包围在模具注塑件上，只在④聚光透镜部件2#和⑤三棱镜之间留有一个空隙，可让手指可自由的放置。

Claims

1.指纹形混合识别装置通过设计一种装置，在采集手指指纹的同时，还采集该手指的指形。在装置下方，设置有指纹采集机构，运用光学成像的原理，通过光路，和光学CMOS采集指纹图像；同时，在装置上方，设置有指形采集机构，运用红外成像的原理，通过光路，和红外感应面，将红外的热图转换为可视的图像，得到相应的指形图。

2.指纹指形特征的存储方式：

将指纹分成4类：①无指纹特征；②指纹特征点小于5点；③有奇异点的指纹；④特征点大于5点的正常指纹；以此生成手指类别信息。