CN110610161B - 一种多模态生物特征融合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模态生物特征融合装置，其结构包括有生物特征获取单元、特征参数提取单元、参数归一化处理单元、特征参数融合单元、生物特征识别单元，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：获取五个生物特征可组合成十组组合式生物特征，任意进行一组识别，避免单一生物特征的验证，提高识别的安全性及准确性，能防止因部分生物特征受损无法识别而导致身份识别失败，为身份识别提供更多的选择，在指纹采集后，利用透明胶带的粘面具有粘性，将指纹清除掉，使得指纹传感器表层无指纹印，防止灰指甲的间接性传染，能够保证指纹传感器表层的洁净度，利于下次的指纹采集，有助于提高指纹采集、识别的准确性。

Description

一种多模态生物特征融合装置

技术领域

本发明涉及生物特征识别技术领域，具体地说是一种多模态生物特征融合装置。

背景技术

生物特征识别技术可通过人脸特征、指纹特征、静脉特征、掌纹特征、声纹特征乃至虹膜特征等来进行个人身份鉴定的技术，目前最为便捷与安全的，且易于配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理，而被广泛使用，但是随着仿真头套、全息投影、人脸跟踪等高科技手段的出现，利用单一生物特征进行身份识别认证的方法，其在准确性、安全性已经大大降低了，故多模态是生物识别的必然趋势。

目前的多模态生物识别技术是通过获取两种及以上的生物特征来融合，从而验证时，只能用获取的生物特征两种及以上的生物特征来识别验证，若两种及以上的生物特征中有一项受损，会导致总的身份识别验证失败，如指纹识别成功，而人脸因为化妆、受伤等原因发生改变而导致人脸特征识别失败，从而身份识别验证失败，对于身份验证具有一定的局限性；

此外，生物特征中，指纹特征是最为广泛使用，故指纹特征相对于其他生物特征识别的几率会比较高，因指纹采集中手指需要与指纹传感器表层接触，故会导致指纹印在指纹传感器表层，若有灰指甲，会导致间接性传染，且残留的指纹印一定程度上会影响后续的指纹采集，会大大降低指纹采集的准确性，导致指纹识别失败或许多次进行指纹采集。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种多模态生物特征融合装置。

本发明采用如下技术方案来实现：一种多模态生物特征融合装置，其结构包括有生物特征获取单元、特征参数提取单元、参数归一化处理单元、特征参数融合单元、生物特征识别单元，所述生物特征获取单元、特征参数提取单元、参数归一化处理单元、特征参数融合单元、生物特征识别单元依次连接在一起；

所述生物特征获取单元包括有与特征参数提取单元连接的指纹特征获取组件、掌纹特征获取组件、虹膜特征获取组件、人脸特征获取组件、声纹特征获取组件；

所述指纹特征获取组件包括有活体指纹仪，所述活体指纹仪包括有残留指纹去除装置、旋转式仪体、指纹采集识别组件、连杆、导气管、打气筒、连接板，所述旋转式仪体内设有指纹采集识别组件，所述指纹采集识别组件的一端固定连接有连接板，所述连接板与打气筒的活塞杆连接，所述打气筒的气筒两端垂直连接有连杆，所述打气筒呈弧形结构设置且底部连通有导气管，所述导气管出气口朝向残留指纹去除装置，所述残留指纹去除装置及连杆均连接于外部设备。

作为优化，所述残留指纹去除装置包括有指纹粘附组、导向辊、弹簧组、防反转卡位组、动力组，所述指纹粘附组与动力组相连接且两者的下方设有导向辊、弹簧组，所述动力组下设有与之相配合的防反转卡位组。

作为优化，所述指纹粘附组包括有透明胶带、限位罩、从动轴、从动齿轮，所述限位罩内设有透明胶带，所述透明胶带安装在从动轴上，所述从动轴上过度配合有从动齿轮，所述从动齿轮与透明胶带为同心圆结构设置，所述从动齿轮与动力组相配合，所述透明胶带的一端通过导向辊、弹簧组与动力组连接。

作为优化，所述动力组包括有扇叶片、主动齿轮、主动轴、安装环，所述主动轴上过盈配合有安装环，所述安装环的三等分位上均固定连接有扇叶片，所述主动轴还过度配合有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合，所述主动轴通过卷带轮与透明胶带的一端连接。

作为优化，所述防反转卡位组包括有固定支座、卡位块、扭簧轴，所述扭簧轴上装有卡位块，所述卡位块的一侧设有与扭簧轴相配合的固定支座，所述卡位块与主动齿轮配合。

作为优化，所述旋转式仪体包括有导向圆环、窗口、基体、型开口、转轴，所述基体呈圆柱状结构设置，所述基体的两侧中心均垂直连接有转轴，还开设有型开口，所述型开口与连杆采用间隙配合，所述基体与指纹采集识别组件固定连接且两者为同心结构设置。

作为优化，所述指纹特征获取组件用于获取指纹特征，所述掌纹特征获取组件用于获取掌纹特征，所述虹膜特征获取组件用于获取虹膜特征，所述人脸特征获取组件用于获取人脸特征，所述声纹特征获取组件用于获取声纹特征。

作为优化，所述参数归一化处理单元用于将指纹特征、获取掌纹特征、虹膜特征、人脸特征、声纹特征两两归一化为十种不同组合式生物特征参数。

作为优化，所述组合式生物特征参数包括有指纹-掌纹特征参数、指纹-虹膜特征参数、指纹-人脸特征参数、指纹-声纹特征参数、掌纹-虹膜特征参数、掌纹-人脸特征参数、掌纹-声纹特征参数、虹膜-人脸特征参数、虹膜-声纹特征参数、人脸-声纹特征参数。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种多模态生物特征融合装置，具备以下有益效果：

（I）本发明通过生物特征获取单元获取指纹、掌纹、虹膜、人脸、声纹的生物特征，通过特征参数提取单元提取采集获得的生物特征参数，通过参数归一化处理单元将提取的项生物特征参数进行两两归一化成十组不同的组合式生物特征参数，通过特征参数融合单元对十组组合式生物特征参数进行加权融合，通过生物特征识别单元对身份进行识别，十组组合式生物特征参数任意一组识别通过，即身份验证通过，避免单一生物特征的验证，提高识别的安全性及准确性，能防止因部分生物特征受损无法识别而导致身份识别失败，为身份识别提供更多的选择；

（II）本发明通过活体指纹仪通过残留指纹去除装置、旋转式仪体、指纹采集识别组件、连杆、导气管、打气筒、连接板的结合设置，在需要指纹采集、识别时，窗口才外露显现，防止粘附粉尘杂质，对指纹采集提高洁净的环境，有助于提高指纹采集、识别的准确性，在指纹采集后，通过打气筒以旋转式仪体的旋转为动力对残留指纹去除装置导气，利用透明胶带的粘面具有粘性，将指纹清除掉，使得指纹传感器表层无指纹印，防止灰指甲的间接性传染，能够保证指纹传感器表层的洁净度，利于下次的指纹采集。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种多模态生物特征融合装置的结构示意图。

图2为本发明的生物特征获取单元的结构示意图。

图3为本发明的生物特征归一化融合的结构示意图。

图4为本发明的活体指纹仪的工作时的结构示意图。

图5为本发明的活体指纹仪的闲置时的结构示意图。

图6为本发明的残留指纹去除装置的左侧视结构示意图。

图7为本发明的残留指纹去除装置的右侧视结构示意图。

图8为本发明的防反转卡位组的结构示意图。

图9为本发明的旋转式仪体的立体结构示意图。

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

生物特征获取单元1、特征参数提取单元2、参数归一化处理单元3、特征参数融合单元4、生物特征识别单元5、指纹特征获取组件11、掌纹特征获取组件12、虹膜特征获取组件13、人脸特征获取组件14、声纹特征获取组件15、活体指纹仪110、残留指纹去除装置111、旋转式仪体112、指纹采集识别组件113、连杆114、导气管115、打气筒116、连接板117、指纹粘附组1111、导向辊1112、弹簧组1113、防反转卡位组1114、动力组1115、透明胶带1Q1、限位罩1Q2、从动轴1Q3、从动齿轮1Q4、扇叶片5Q1、主动齿轮5Q2、主动轴5Q3、安装环5Q4、固定支座4Q1、卡位块4Q2、扭簧轴4Q3、导向圆环1121、窗口1122、基体1123、C型开口1124、转轴1125、指纹特征a、虹膜特征c、人脸特征d、声纹特征e、组合式生物特征参数f、指纹-掌纹特征参数ab、指纹-虹膜特征参数ac、指纹-人脸特征参数ad、指纹-声纹特征参数ae、掌纹-虹膜特征参数bc、掌纹-人脸特征参数bd、掌纹-声纹特征参数be、虹膜-人脸特征参数cd、虹膜-声纹特征参数ce、人脸-声纹特征参数de。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-9，本发明提供一种多模态生物特征融合装置技术方案：其结构包括有生物特征获取单元1、特征参数提取单元2、参数归一化处理单元3、特征参数融合单元4、生物特征识别单元5，所述生物特征获取单元1、特征参数提取单元2、参数归一化处理单元3、特征参数融合单元4、生物特征识别单元5依次连接在一起，所述特征参数提取单元2的设置在于提取各项生物特征参数，所述参数归一化处理单元3的设置在于将各项生物特征参数两两归一化，所述特征参数融合单元4的设置在于将归一化的生物特征参数进行加权融合，所述生物特征识别单元5的设置在于对生物特征参数进行识别；

所述生物特征获取单元1包括有与特征参数提取单元2连接的指纹特征获取组件11、掌纹特征获取组件12、虹膜特征获取组件13、人脸特征获取组件14、声纹特征获取组件15；

所述指纹特征获取组件11包括有活体指纹仪110，所述活体指纹仪110包括有残留指纹去除装置111、旋转式仪体112、指纹采集识别组件113、连杆114、导气管115、打气筒116、连接板117，所述旋转式仪体112内设有指纹采集识别组件113，所述指纹采集识别组件113的一端固定连接有连接板117，所述连接板117与打气筒116的活塞杆连接，所述打气筒116的气筒两端垂直连接有连杆114，所述打气筒116呈弧形结构设置且底部连通有导气管115，所述导气管115出气口朝向残留指纹去除装置111，所述残留指纹去除装置111及连杆114均连接于外部设备，所述打气筒116的设置在于能够在旋转式仪体112的旋转动力下进行打气，导出的气流经导气管115能够作用于残留指纹去除装置111，为残留指纹去除装置111提高动力。

所述残留指纹去除装置111包括有指纹粘附组1111、导向辊1112、弹簧组1113、防反转卡位组1114、动力组1115，所述指纹粘附组1111与动力组1115相连接且两者的下方设有导向辊1112、弹簧组1113，所述动力组1115下设有与之相配合的防反转卡位组1114，所述弹簧组1113的设置能够保证指纹采集识别组件113的指纹传感器表层与透明胶带的粘面贴合、

所述指纹粘附组1111包括有透明胶带1Q1、限位罩1Q2、从动轴1Q3、从动齿轮1Q4，所述限位罩1Q2内设有透明胶带1Q1，所述透明胶带1Q1安装在从动轴1Q3上，所述从动轴1Q3上过度配合有从动齿轮1Q4，所述从动齿轮1Q4与透明胶带1Q1为同心圆结构设置，所述从动齿轮1Q4与动力组1115相配合，所述透明胶带1Q1的一端通过导向辊1112、弹簧组1113与动力组1115连接，所述透明胶带1Q1的设置在于利用其粘面具有粘性，从而能将指纹采集识别组件113的指纹清除掉，能够保证指纹传感器表层的洁净度，利于下次的指纹采集。

所述动力组1115包括有扇叶片5Q1、主动齿轮5Q2、主动轴5Q3、安装环5Q4，所述主动轴5Q3上过盈配合有安装环5Q4，所述安装环5Q4的三等分位上均固定连接有扇叶片5Q1，所述主动轴5Q3还过度配合有主动齿轮5Q2，所述主动齿轮5Q2与从动齿轮1Q4相啮合，所述主动轴5Q3通过卷带轮与透明胶带1Q1的一端连接，所述动力组1115的设置不仅能带动指纹粘附组1111转动释放胶带，还能将用过的胶带进行回卷。

所述防反转卡位组1114包括有固定支座4Q1、卡位块4Q2、扭簧轴4Q3，所述扭簧轴4Q3上装有卡位块4Q2，所述卡位块4Q2的一侧设有与扭簧轴4Q3相配合的固定支座4Q1，所述卡位块4Q2与主动齿轮5Q2配合，所述卡位块4Q2的设置在于能够有效防止主动齿轮5Q2回转，避免胶带倒回。

所述旋转式仪体112包括有导向圆环1121、窗口1122、基体1123、C型开口1124、转轴1125，所述基体1123呈圆柱状结构设置，所述基体1123的两侧中心均垂直连接有转轴1125，还开设有C型开口1124，所述C型开口1124与连杆114采用间隙配合，所述基体1123与指纹采集识别组件113固定连接且两者为同心结构设置，所述C型开口1124的设置在于基体1123旋转时不受连杆114的限制，所述窗口1122的设置在于正朝向前时，手指可以伸入进行指纹采集，所述导向圆环1121的设置对基体1123的旋转起到导向、限位的作用。

所述指纹特征获取组件11用于获取指纹特征a，所述掌纹特征获取组件12用于获取掌纹特征b，所述虹膜特征获取组件13用于获取虹膜特征c，所述人脸特征获取组件14用于获取人脸特征d，所述声纹特征获取组件15用于获取声纹特征e。

所述参数归一化处理单元3用于将指纹特征a、获取掌纹特征b、虹膜特征c、人脸特征d、声纹特征e两两归一化为十种不同组合式生物特征参数f。

所述组合式生物特征参数f包括有指纹-掌纹特征参数ab、指纹-虹膜特征参数ac、指纹-人脸特征参数ad、指纹-声纹特征参数ae、掌纹-虹膜特征参数bc、掌纹-人脸特征参数bd、掌纹-声纹特征参数be、虹膜-人脸特征参数cd、虹膜-声纹特征参数ce、人脸-声纹特征参数de。

本发明的工作原理：对同一个人的生物特征数据进行采集，通过指纹特征获取组件11获取指纹特征a，通过掌纹特征获取组件12获取掌纹特征b，通过在虹膜特征获取组件13获取虹膜特征c，通过人脸特征获取组件14获取人脸特征d，通过在声纹特征获取组件15获取声纹特征e；

各个生物特征通过特征参数提取单元2进行提取，经参数归一化处理单元3将指纹特征a、获取掌纹特征b、虹膜特征c、人脸特征d、声纹特征e两两归一化为指纹-掌纹特征参数ab、指纹-虹膜特征参数ab、指纹-人脸特征参数ad、指纹-声纹特征参数ae、掌纹-虹膜特征参数bc、掌纹-人脸特征参数bd、掌纹-声纹特征参数be、虹膜-人脸特征参数cd、虹膜-声纹特征参数ce、人脸-声纹特征参数de；

后通过特征参数融合单元4加权融合，生物特征识别单元5进行识别时，任意两个特征参数中的一个特征参数识别失败，则身份识别不通过，只有五个特征参数中的任意两个特征参数均识别通过的，身份方才识别通过；

指纹采集时，通过转轴1125的逆时针转动，使得基体1123在导向圆环1121的导向作用下逆时针自转，指纹采集识别组件113的位置随着基体1123的自转而发生改变，基体1123旋转的同时带动连接板117旋转，从而连接板117对打气筒116的活塞杆产生拉力进行集气，为后续打气做准备，旋转直至窗口1122正朝前时，可通过指纹采集识别组件113上进行指纹采集，采集后，通过转轴1125的顺时针转动，使得基体1123顺时针自转，自转时通过连接板117对打气筒116的活塞杆产生推力，使得打气筒116进行打气，气体经导气管115吹向扇叶片5Q1，使得安装环5Q4逆时针旋转，从而通过主动轴5Q3使得主动齿轮5Q2发生联动，卡位块4Q2的设置在于能够有效防止主动齿轮5Q2回转，而导致胶带倒回，主动齿轮5Q2带动与之相啮合的从动齿轮1Q4旋转，透明胶带1Q1释放透明胶带，而主动轴5Q3上的卷带轮将胶带内卷，直至窗口1122完全内隐时，弹簧组1113的设置能够保证指纹采集识别组件113的指纹传感器表层与透明胶带的粘面贴合，从而能将指纹采集识别组件113的指纹清除掉，能够保证指纹传感器表层的洁净度，利于下次的指纹采集。

综上所述，本发明相对现有技术获得的技术进步是：

（1）获取5个生物特征，可组合成十组组合式生物特征，十组组合式生物特征参数任意一组识别通过，即身份验证通过，避免单一生物特征的验证，提高识别的安全性及准确性，能防止因部分生物特征受损无法识别而导致身份识别失败，为身份识别提供更多的选择；

（III）在需要指纹采集、识别时，窗口才外露显现，防止粘附粉尘杂质，对指纹采集提高洁净的环境，有助于提高指纹采集、识别的准确性，在指纹采集后，通过打气筒以旋转式仪体的旋转为动力对残留指纹去除装置导气，利用透明胶带的粘面具有粘性，将指纹清除掉，使得指纹传感器表层无指纹印，防止灰指甲的间接性传染，能够保证指纹传感器表层的洁净度，利于下次的指纹采集。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多模态生物特征融合装置，其结构包括有依次连接在一起的生物特征获取单元（1）、特征参数提取单元（2）、参数归一化处理单元（3）、特征参数融合单元（4）、生物特征识别单元（5），其特征在于：

所述生物特征获取单元（1）包括有与特征参数提取单元（2）连接的指纹特征获取组件（11）、掌纹特征获取组件（12）、虹膜特征获取组件（13）、人脸特征获取组件（14）、声纹特征获取组件（15）；

所述指纹特征获取组件（11）包括有活体指纹仪（110），所述活体指纹仪（110）包括有残留指纹去除装置（111）、旋转式仪体（112）、指纹采集识别组件（113）、连杆（114）、导气管（115）、打气筒（116）、连接板（117），所述旋转式仪体（112）内设有与连接板（117）相连的指纹采集识别组件（113），所述连接板（117）连有与连杆（114）相接的打气筒（116），所述打气筒（116）连通有朝向残留指纹去除装置（111）的导气管（115），所述残留指纹去除装置（111）及连杆（114）均连于外部设备。

2.根据权利要求1所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述残留指纹去除装置（111）包括有指纹粘附组（1111）、导向辊（1112）、弹簧组（1113）、防反转卡位组（1114）、动力组（1115），所述指纹粘附组（1111）与动力组（1115）连接且两者下设有导向辊（1112）、弹簧组（1113），所述动力组（1115）与防反转卡位组（1114）配合。

3.根据权利要求2所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述指纹粘附组（1111）包括有透明胶带（1Q1）、限位罩（1Q2）、从动轴（1Q3）、从动齿轮（1Q4），所述限位罩（1Q2）内设有与从动轴（1Q3）连接的透明胶带（1Q1），所述从动轴（1Q3）上设有与动力组（1115）配合的从动齿轮（1Q4），所述透明胶带（1Q1）通过导向辊（1112）、弹簧组（1113）与动力组（1115）连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述动力组（1115）包括有扇叶片（5Q1）、主动齿轮（5Q2）、主动轴（5Q3）、安装环（5Q4），所述主动轴（5Q3）上装有带扇叶片（5Q1）的安装环（5Q4）及与从动齿轮（1Q4）配合的主动齿轮（5Q2），所述主动轴（5Q3）通过卷带轮与透明胶带（1Q1）一端连接。

5.根据权利要求2所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述防反转卡位组（1114）包括有固定支座（4Q1）、卡位块（4Q2）、扭簧轴（4Q3），所述扭簧轴（4Q3）上装有与主动齿轮（5Q2）配合的卡位块（4Q2），所述扭簧轴（4Q3）还配合有固定支座（4Q1）。

6.根据权利要求1所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述旋转式仪体（112）包括有导向圆环（1121）、窗口（1122）、基体（1123）、C型开口（1124）、转轴（1125），所述基体（1123）两侧设有转轴（1125）、C型开口（1124），端面上开设有窗口（1122），所述C型开口（1124）与连杆（114）配合，所述基体（1123）与指纹采集识别组件（113）连接。

7.根据权利要求1所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述指纹特征获取组件（11）用于获取指纹特征（a），所述掌纹特征获取组件（12）用于获取掌纹特征（b），所述虹膜特征获取组件（13）用于获取虹膜特征（c），所述人脸特征获取组件（14）用于获取人脸特征（d），所述声纹特征获取组件（15）用于获取声纹特征（e）。

8.根据权利要求1所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述参数归一化处理单元（3）用于将指纹特征（a）、获取掌纹特征（b）、虹膜特征（c）、人脸特征（d）、声纹特征（e）两两归一化为十种不同组合式生物特征参数（f）。

9.根据权利要求8所述的一种多模态生物特征融合装置，其特征在于：所述组合式生物特征参数（f）包括有指纹-掌纹特征参数（ab）、指纹-虹膜特征参数（ac）、指纹-人脸特征参数（ad）、指纹-声纹特征参数（ae）、掌纹-虹膜特征参数（bc）、掌纹-人脸特征参数（bd）、掌纹-声纹特征参数（be）、虹膜-人脸特征参数（cd）、虹膜-声纹特征参数（ce）、人脸-声纹特征参数（de）。

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