CN112668540B - 生物特征采集识别系统及方法、终端设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物特征采集识别系统及识别方法、终端设备和存储介质，所述生物特征采集识别系统，包括，成像子系统，包括：成像模块，用于将生物特征采集识别的引导画面在空中目标区域成像显示；检测模块，用于在检测到所述空中目标区域存在目标物体且所述目标物体的姿态符合所述引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号；采集识别子系统，包括：图像采集模块，用于响应于所述采集触发信号，采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；图像存储模块，用于存储生物特征信息；图像处理模块，与所述图像采集模块连接，用于根据所述图像信息进行生物特征处理。该采集识别系统的操作方式更加方便，且可以避免用户操作时接触设备的风险。

Description

生物特征采集识别系统及方法、终端设备和存储介质

技术领域

本发明涉及成像识别技术领域，尤其是涉及一种生物特征采集识别系统、终端设备以及一种生物特征采集识别方法和存储介质。

背景技术

相关技术中，指纹识别系统通过采用接触式的光学传感器或电容传感器，以采集指纹图像，使用基于细节点匹配算法进行指纹匹配。其中，细节点匹配算法对指纹图像的质量十分敏感，但是，基于接触式传感器的指纹图像采集设备无法保证图像质量，有采集指纹面积小、分辨率低、特征点不足等缺点。此外，该方式依赖于手指和指纹传感设备之间的物理接触，但将手指放在扫描仪上的使用要求也引起了用户对卫生的担心。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种生物特征采集识别系统，该采集识别系统的操作方式更加方便，且可以避免用户操作时接触设备的风险。

本发明的目的之二在于提出一种终端设备。

本发明的目的之三在于提出一种生物特征采集识别方法。

本发明的目的之四在于提出一种存储介质。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例的生物特征采集识别系统，包括，成像子系统，包括：成像模块，用于将生物特征采集识别的引导画面在空中目标区域成像显示；检测模块，用于在检测到所述空中目标区域存在目标物体且所述目标物体与所述引导画面交互，所述目标物体的姿态符合所述引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号；采集识别子系统，包括：图像采集模块，用于响应于所述采集触发信号，采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；图像存储模块，用于存储生物特征信息；图像处理模块，与所述图像采集模块、所述图像存储模块连接，用于根据所述图像信息进行生物特征处理，将处理后的生物特征信息存储于所述图像存储模块，或者，将处理后的生物特征信息与所述图像存储模块存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份。

根据本发明实施例的生物特征采集识别系统，通过成像模块将生物特征采集识别的引导画面成像在空中目标区域，即以空中目标区域作为用户操作的基准面，从而用户可以根据在空中目标区域处呈现的引导画面进行操作，进而检测模块在检测到目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号至图像采集模块，图像采集模块对空中目标区域内目标物体进行图像捕捉，且图像处理模块根据该图像信息进行生物特征处理，以对该用户的生物特征进行存储或识别，从而实现对用户生物特征的非接触采集识别的目的，以及本发明实施例中通过用户触摸空中目标区域的引导画面，即可触发图像采集模块进行图像信息采集识别，无需设置额外的限制用户操作装置，且在采集识别的过程中无需接触到设备本体，从而使得用户在进行非接触生物特征采集识别操作时更加安全、高效。

在一些实施例中，所述成像模块包括：壳体，所述壳体形成有显示窗口且在内部形成有容纳腔；显示器，所述显示器设置于所述容纳腔中，用于显示所述生物特征采集识别的引导画面；光学组件，所述光学组件设置于所述容纳腔中，用于将所述显示器显示的所述引导画面的光线汇聚成像在所述空中目标区域，所述显示器设置于所述光学组件的光源侧，所述显示窗口在所述光学组件的成像侧；主控单元，所述主控单元设置在所述容纳腔中，所述主控单元用于控制所述显示器。

在一些实施例中，所述成像模块还包括：数据处理模块，与所述主控单元连接，所述数据处理模块用于在检测到所述目标物体的姿态与所述引导画面中的引导姿态不符时发出指引提示信息；所述主控单元控制所述显示器显示所述指引提示信息；所述光学组件将所述显示器显示的所述指引提示信息的光线汇聚成像在所述空中目标区域。

在一些实施例中，所述容纳腔的内壁上设置吸光层。

在一些实施例中，所述图像采集模块包括：至少一个图像采集单元，用于采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；控制单元，与每个所述图像采集单元连接，用于响应于所述采集触发信号控制所述图像采集单元启动。

在一些实施例中，所述图像采集单元设置在所述光学组件的成像侧，所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域的成像平面的法线呈预设角度。

在一些实施例中，所述图像采集单元设置在所述光学组件的成像侧，所述光学组件成像侧的表面上设置有分束器，所述分束器用于将所述空中目标区域目标物体的图像信息进行反射，以将所述图像信息传递给所述图像采集单元。

在一些实施例中，所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域的成像平面的法线垂直；所述分束器为对可见光半透半反的分束器。

在一些实施例中，所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域的成像平面的法线垂直；所述图像采集单元为红外图像采集单元；所述分束器为透射可见光且反射红外光的分束器。

在一些实施例中，所述红外图像采集单元的光入射侧设置有过滤可见光的滤光部件。

在一些实施例中，所述分束器完全覆盖所述光学组件成像侧的表面。

在一些实施例中，所述图像采集模块还包括：至少一个全反射单元，至少一个所述全反射单元用于对所述分束器反射的所述空中目标区域目标物体的图像信息进行全反射，以将所述图像信息传递给所述图像采集单元。

在一些实施例中，所述图像采集单元设置在所述光学组件的光源侧，且所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域所在平面呈预设角度。

在一些实施例中，所述图像采集单元为红外图像采集单元；所述红外图像采集单元的光入射侧设置有过滤可见光的滤光部件。

在一些实施例中，在所述光学组件上对应所述图像采集单元的光轴穿过的位置设置有通孔。

在一些实施例中，所述图像采集模块还包括：照明单元，所述照明单元与所述控制单元连接，用于响应于所述采集触发信号启动照明。

在一些实施例中，所述照明单元为所述显示器的背光组件；所述主控单元，还用于响应于所述采集触发信号控制所述显示器的背光组件以预设模式发射照明光。

在一些实施例中，所述照明单元设置在所述光学组件的光源侧，且与所述显示器相对设置。

在一些实施例中，所述显示器的表面设置有漫反射层；所述照明单元的照射面朝向所述显示器的表面。

在一些实施例中，所述照明单元的照射面朝向所述空中目标区域。

在一些实施例中，所述照明单元包括一个环形或圆形光源，或者，所述照明单元包括多个照射面朝向所述空中目标区域的光源，多个所述光源以预设间隔角度设置。

在一些实施例中，所述照明单元设置在所述显示器上。

在一些实施例中，所述照明单元包括围绕所述显示器设置的环形光源；或者，所述照明单元与所述显示器的背光组件集成设置。

在一些实施例中，所述照明单元设置在所述光学组件的成像侧，且所述照明单元的照射面朝向所述空中目标区域。

本发明第二方面实施例提供一种终端设备，包括：设备本体；上述实施例所述的生物特征采集识别系统，所述生物特征采集识别系统设置在所述设备本体上。

根据本发明实施例的终端设备，通过采用上述实施例提供的生物特征采集识别系统，来对用户的生物特征信息进行采集与识别，可以避免用户操作时接触设备的风险，且无需设置额外的限制用户操作装置，从而使得非接触指纹采集操作也更加安全、高效。

本发明第三方面实施例提供一种生物特征采集识别方法，包括：提供空中目标区域；将生物特征采集识别的引导画面成像在所述空中目标区域；检测到所述空中目标区域存在目标物体，且所述目标物体与所述引导画面交互，且所述目标物体的姿态符合所述引导画面中的引导姿态，采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；根据所述图像信息进行生物特征处理，并将处理后的生物特征信息进行存储，或者，将处理后的生物特征信息与存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份。

根据本发明实施例的生物特征采集识别方法，通过将生物特征采集识别的引导画面成像在空中目标区域，即以空中目标区域作为用户操作的基准面，用户可以根据在空中目标区域处呈现的引导画面进行操作，进而在检测到符合引导画面中的引导姿态时，则对空中目标区域内目标物体的图像信息进行采集，并根据该图像信息进行生物特征处理，以对处理后的生物特征信息进行存储或识别用户身份，从而实现对用户生物特征的非接触采集识别的目的，以及本发明实施例中通过用户触摸空中目标区域的引导画面，并在符合引导画面中的引导姿态时，即可采集图像信息的操作方式也更加方便直观，无需设置额外的限制用户操作装置，避免用户操作时接触设备本体的风险，从而使得用户在进行非接触识别操作时更加安全、高效。

在一些实施例中，根据所述图像信息进行生物特征处理，包括：获取所述图像信息中的生物特征感兴趣区域；对所述生物特征感兴趣区域进行预处理，以获得预处理图像；提取所述预处理图像中的特征点；对所述特征点进行相似度匹配，以确定目标生物特征。

在一些实施例中，在获取所述图像信息中的生物特征感兴趣区域之前，还包括：根据不同方位采集的所述空中目标区域内目标物体的图像信息获得所述目标物体的三维生物特征图像；将所述三维生物特征图像展开为等效的二维生物特征图像。

在一些实施例中，在对所述特征点进行相似度匹配之后，所述方法还包括：检测到所述目标物体的姿态与所述引导画面中的引导姿态不符发送指引提示信息；控制显示器显示所述指引提示信息，将所述显示器显示的所述指引提示信息的光线汇聚成像在所述空中目标区域。

在一些实施例中，所述生物特征采集识别方法还包括：检测所述空中目标区域内目标物体与所述引导画面的交互动作；根据所述目标物体与所述引导画面的交互动作提供生物特征交互画面；将所述生物特征交互画面成像在所述空中目标区域。

本发明第四方面实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的生物特征采集识别方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的生物特征采集识别系统的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的生物特征采集识别系统的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的人机交互的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的光学组件的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的第一光波导阵列和第二光波导阵列的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的光学组件沿厚度方向的正面结构示意图；

图7是根据本发明一个实施例的第一光波导阵列和第二光波导阵列的局部结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的光学组件的光路示意图；

图9是根据本发明另一个实施例的生物特征采集识别系统的结构示意图；

图10是根据本发明一个实施例的三个图像采集单元进行图像信息采集的示意图；

图11是根据本发明一个实施例的三个图像采集单元特征提取方式的示意图；

图12是根据本发明另一个实施例的三个图像采集单元特征提取方式的示意图；

图13是根据本发明一个实施例的图像采集单元的光轴与空中目标区域的成像平面的法线呈预设角度的示意图；

图14是根据本发明一个实施例的图像采集单元的光轴与空中目标区域的成像平面的法线垂直的示意图；

图15是根据本发明一个实施例的采用全反射单元进行图像信息采集的示意图；

图16是根据本发明一个实施例的图像采集单元设置在光学组件光源侧的示意图；

图17是根据本发明一个实施例的照明单元通过显示器表面进行漫反射的示意图；

图18是根据本发明一个实施例的照明单元的照射面朝向空中目标区域的示意图；

图19是根据本发明一个实施例的照明单元设置在显示器上的示意图；

图20是根据本发明一个实施例的终端设备的结构框图；

图21是根据本发明一个实施例的生物特征采集识别方法的流程图；

图22是根据本发明一个实施例的根据图像信息进行生物特征处理的流程图。

附图标记：

终端设备2000；

生物特征采集识别系统1000；设备本体300；

成像子系统100；采集识别子系统200；

成像模块110；检测模块120；图像采集模块210；图像处理模块220；图像存储模块230；空中目标区域11；数据处理模块111；

壳体10；显示器20；光学组件30；主控单元40；显示窗口1；容纳腔2；

图像采集单元21；控制单元22；分束器31；照明单元23；滤光部件24；全反射单元25；漫反射层26；

第一光波导阵列6；第二光波导阵列7；透明基板8；反射单元9；反射膜12；胶粘剂13。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

为了解决上述问题，下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例提供的生物特征采集识别系统，该生物特征采集识别系统的操作方式更加方便，且可以避免用户操作时接触设备存在的风险。

图1所示为本发明实施例的生物特征采集识别系统1000的结构框图，本发明实施例的生物特征采集识别系统1000包括成像子系统100和采集识别子系统200。其中，本发明实施例中所指的生物特征可以为指纹、面容、掌纹、虹膜等人体所共有的生理特征。

其中，成像子系统100包括成像模块110和检测模块120。成像模块110用于将生物特征采集识别的引导画面在空中目标区域成像显示；检测模块120用于在检测到空中目标区域存在目标物体且目标物体与引导画面交互，目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号。

采集识别子系统200包括图像采集模块210、图像处理模块220和图像存储模块230。图像采集模块210用于响应采集触发信号，采集空中目标区域内目标物体的图像信息，图像采集模块210的采集区域覆盖空中目标区域所在的三维空间；图像存储模块230用于存储生物特征信息；图像处理模块220与图像采集模块210及图像存储模块230连接，用于根据采集到的图像信息进行生物特征处理，将处理后的生物特征信息存储于图像存储模块230，或者，将处理后的生物特征信息与图像存储模块230存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份。

在本发明实施例中，通过成像模块110将生物特征采集识别的引导画面成像在空中目标区域，检测模块120在检测到目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号至图像采集模块210，图像采集模块210响应于采集触发信号，对空中目标区域内目标物体的图像信息进行采集，图像处理模块220根据该图像信息进行生物特征处理，图像存储模块230将图像处理模块220处理后的生物特征信息进行存储。即本发明实施例的生物特征采集识别系统1000采用的是以可交互空中成像技术和非接触生物特征采集识别技术相结合的方式进行生物特征采集识别。

优选地，本实施例中的生物特征采集识别可以是指纹采集识别，生物特征信息可以是指纹信息。成像子系统100在空中目标区域成像显示的引导画面，其位置是相对固定的，以便用户与浮空实像直接交互，即用户可以根据空中目标区域所呈现的引导画面进行实际操作。

例如，当需要采集用户指纹信息时，用户根据引导画面将手指放置到空中目标区域，当用户的手指放置到空中目标区域且符合引导画面中的引导姿态时，图像采集模块210对用户的指纹信息进行图像捕捉，图像处理模块220将捕捉到的图像信息进行处理后存储到图像存储模块230。此时，即完成对用户指纹信息的采集。

当需要对用户指纹信息识别时，用户根据引导画面将手指放置到空中目标区域，当用户的手指放置到空中目标区域且符合引导画面中的引导姿态时，图像采集模块210对用户的指纹信息进行图像捕捉，图像处理模块220将捕捉到的图像信息进行处理，并将处理后的指纹信息与存储在图像存储模块230中的指纹信息进行对比识别，并根据识别结果确定用户身份。

本发明通过触摸空中目标区域触发采集识别子系统200进行图像采集识别，无需设置额外的限制装置来引导用户操作，且在采集识别的过程中用户无需接触到设备本体，从而使用户在进行指纹采集识别时更加安全、方便、高效。

具体地，成像模块110在空中的确定位置处形成浮空实像即引导画面，覆盖浮空实像所在的三维空间即为空中目标区域，从而成像模块110在空中目标区域显示相关提示信息，以指引当前用户动作，完成对当前用户生物特征信息的采集识别。因此，用户通过与浮空实像直接交互，从而无需设置额外的限制机构来引导用户进行操作，减少了用户与设备本体接触的风险，提高了本发明生物特征采集识别系统1000进行非接触采集和识别的使用效果。

检测模块120用于检测用户对浮空实像的操作，在检测到空中目标区域存在目标物体且目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号至图像采集模块210，图像采集模块210接收到采集触发信号，采集空中目标区域内目标物体的图像信息，进而图像处理模块220根据图像信息进行生物特征处理，以实现生物特征的采集或识别。用户通过触摸空中目标区域触发图像采集模块210进行采集识别的操作方式，更加方便、直观。

在实施例中，检测模块120可以周期性检测用户与浮空实像的交互操作，例如在指纹采集识别过程中，交互操作包括交互位置、手掌方向等。在检测到用户手部触摸浮空实像区域且触摸位置及手部方向与引导画面对应时，检测模块120发送采集触发信号，图像采集模块210接收到采集触发信号则对浮空实像区域用户手部进行图像捕捉，图像处理模块220对手部图像进行处理以获得指纹信息，并将指纹信息与存储的指纹信息进行比较，以确定用户身份。

在实施例中，检测模块120可以为光学传感器，其感应形式可以包括但不限于远近红外、超声波、激光干涉、光栅、编码器、光纤式或CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)等。检测模块120的感应区域与引导画面位于同一平面且包含引导画面所处三维空间。在实际应用时，可以根据安装空间、观看角度和使用环境选择最佳的感应形式，从而方便用户以最佳的姿态在空中目标区域进行操作，提高用户体验。

图像采集模块210的采集区域覆盖引导画面所处位置，即空中目标区域，该区域构成生物特征采集区。具体地，在进行生物特征采集识别时，引导画面的显示位置是相对固定的，检测模块120检测到用户与引导画面直接交互时，发送采集触发信号以触发图像采集模块210对引导画面位置处的用户生物特征进行图像采集，图像处理模块220对生物特征图像进行处理，将处理后的生物特征信息存储于图像存储模块230，以实现生物特征采集；或者，将处理后的生物特征信息与存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份，从而实现用户非接触生物特征采集识别的目的。

图像采集模块210在进行图像采集时，可以根据无介质引导的浮空实像准确地拟合目标物体的放置姿态，同时可以快速的搜索目标物体轮廓，并拟合出目标物体位置，从而准确提取出图像中目标物体的中心位置，并在围绕中心位置的合适范围内进行主要特征提取。从而在图像采集时降低因为尺度、平移、旋转对图像产生的影响，降低图像算法带来的不可靠性，并降低生物特征提取、生物特征匹配潜在的图像的算法误差。

此外，由于浮空实像所处位置是确定的，因此，本发明实施例在保证图像采集模块210的采集区域覆盖浮空实像位置的情况下，可以根据实际情况尽可能地将图像采集模块210的光圈设置的更大，以增加采集过程中目标物体散射光的进光量，从而获得更加清晰的目标物体图像。

在一些实施例中，图像采集模块210可以用以获取空中目标区域用户的多个生物特征信息，其采集方法不限于结构光、立体视觉、光飞行时间法(Time of flight，TOF)。例如，对于指纹信息的采集识别，可以通过两个高速相机进行采集，两个高速相机以预定的基线(如摄像头间距)距离设置，通过采用立体视觉方法获得用户手掌中至少一个手指的不同部位的指纹图像，并根据手指不同部位对应的至少两个视差图获得指纹深度信息，从而拼接构建出手指部位表面的3D指纹图像，再展开为等效的2D指纹图像，从而获得与当前通过其他方式获取并归档的大量指纹数据库兼容的指纹信息，例如通过接触式方法获得指纹信息。可以理解的是，如果不考虑与其他平面指纹信息的兼容性，仅根据获得的3D指纹图像来识别和验证用户身份也是可行的。

图像处理模块220用以对图像采集模块210采集的图像信息进行生物特征处理，以完成对生物特征的采集识别。其中，对图像信息进行处理包括感兴趣区域的提取、图像的灰度化、图像的增强、图像的二值化与细化、特征点的提取、特征点的匹配。通过一系列的图像预处理操作与特征提取操作，记录下关键点的特征数据，并将该关键点的特征数据存入图像存储模块230中，从而实现对用户身份进行采集的目的。或者，将关键点的特征数据与图像存储模块230中已存储的特征数据进行比对，通过算法判断相似度，最后判定生物特征的匹配程度，以确定用户生物特征是否通过，从而实现对用户身份进行验证的目的。

图像存储模块230可以是预先集成在系统内的存储装置，也可以是通过wifi、蓝牙等方式远程连接的具有存储功能的云端服务器，也可以是可拆卸的便携式设备如SD卡或硬盘等，对此不作限制。通过图像存储模块230对用户的生物特征信息进行存储，便于后续进行提取以用于识别用户身份。

根据本发明实施例的生物特征采集识别系统1000，通过成像模块110将生物特征采集识别的引导画面成像在空中目标区域，即以空中目标区域作为用户操作的基准面，用户可以根据在空中目标区域处呈现的引导画面进行操作；检测模块120在检测到目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号至图像采集模块210；图像采集模块210对空中目标区域内目标物体进行图像捕捉，图像处理模块220根据该图像信息进行生物特征处理，以完成对该用户的生物特征进行采集或者对用户身份的识别，从而实现对用户非接触生物特征采集识别的目的。本发明实施例中用户触摸空中目标区域，即可触发图像采集模块210进行图像信息采集识别，无需设置额外的限制用户操作装置，且在采集识别的过程中无需接触到设备本体，从而使得用户在进行非接触生物特征采集识别操作时更加安全、高效。

在一些实施例中，如图2所示，本发明实施例的成像模块110包括壳体10、显示器20、光学组件30以及主控单元40。

其中，如图2所示，壳体10形成有显示窗口1且在内部形成有容纳腔2；显示器20设置于容纳腔2中，用于显示生物特征采集识别的引导画面；光学组件30设置于容纳腔2中，用于将显示器20显示的引导画面的光线汇聚成像在空中目标区域11，显示器20设置于光学组件30的光源侧，显示窗口1在光学组件30的成像侧，显示窗口1用于透出光学组件30折射后的光线，具体来说，光学组件30可以设置在显示窗口1处，光学组件30将显示器20发出的光线进行折射，折射光线透过显示窗口1汇聚成像在空中目标区域11；主控单元40设置在容纳腔2中，主控单元40用于控制显示器20。

具体地，如图3所示，在光学组件30的一侧即光源侧放置显示器20，控制显示器20显示引导画面，显示器20显示的引导画面的光线通过光学组件30成像显示在空中目标区域11。引导画面的三维空间即为空中目标区域11。检测模块220用于检测用户与引导画面的交互操作，并将检测到的操作信号反馈至主控单元40，主控单元40触发图像采集模块210进行图像采集，并通过图像处理模块220对采集的图像信息进行生物特征处理，以用于采集生物特征信息或识别用户身份。

在实施例中，显示器20的成像模式可以包括RGB(红色、绿色、蓝色)发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、LCOS(LiquidCrystal on Silicon，液晶附硅)器件、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)阵列、投影、激光、激光二极管或任何其他合适的显示器或立体显示器，对此不作限制。显示器20可以提供清晰、明亮且高对比度的动态图像光源，主控单元40控制显示器20显示引导画面，并经光学组件30汇聚成像，可以在空中目标区域位置呈现出清晰的浮空实像，从而便于用户操作。

在实施例中，可以设置显示器20的亮度不低于500cd/m²，从而可以降低光路传播中由亮度损失造成的影响。当然，实际应用时，可以根据环境光的亮暗来调整显示器20的显示亮度。

在实施例中，可以对显示器20的显示图像表面进行可视角控制处理，以减轻空中目标区域11的残影，提高画面质量，同时也可以防止他人窥视，便于广泛应用于其他需要隐私信息保护的输入装置。

下面对本发明实施例的光学组件30的结构及其实现成像的原理进行说明。

在一些实施例中，光学组件30可以采用平板透镜，平板透镜固定于壳体10上，如图4所示，平板透镜包括两个透明基板8，以及置于两个透明基板8之间的第一光波导阵列6和第二光波导阵列7。其中，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7在同一平面紧密贴合且正交布置。优选地，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7的厚度相同，便于设计和生产。

具体地，如图4所示，平板透镜从显示器20一侧到空中目标区域11一侧依次包括第一透明基板8、第一光波导阵列6、第二光波导阵列7和第二玻璃基板8。

其中，第一透明基板8和第二透明基板8均具有两个光学面，透明基板8对波长在390nm至760nm之间的光线具有90％—100％的透射率。透明基板8的材料可以为玻璃、塑料、聚合物和丙烯酸树脂中的至少一个，用于保护光波导阵列及滤去多余光线。需要说明的是，如果第一光波导阵列6和第二光波导阵列7紧密正交贴合后的强度足够，或安装的环境有厚度限制，则也可以只配置一个透明基板8或完全不配置透明基板8。

光学组件30实现空中成像的原理为，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7由多个横截面为矩形的反射单元9组成，各反射单元9的长度由光波导阵列外围尺寸限制从而长短不一。如图5所示，第一光波导阵列6中反射单元9的延伸方向为X，第二光波导阵列7的反射单元9的延伸方向为Y，Z方向为光波导阵列的厚度方向。第一光波导阵列6和第二光波导阵列7中反射单元9的延伸方向(光波导阵列方向)相互垂直，即从Z方向(厚度方向)看，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7之间正交布置，从而使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于平板透镜对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。

在一些实施例中，如图6所示，第一光波导阵列6或第二光波导阵列7由以用户视角偏转45°斜向布置的多个平行排布的反射单元9组成。具体地，第一光波导阵列6可由呈左下方向45°并排且横截面为矩形的反射单元9组成，第二光波导阵列7可由呈右下方向45°并排且横截面为矩形的反射单元9组成，两组光波导阵列中反射单元9的排列方向可以互换。例如，第一光波导阵列6中反射单元9的延伸方向为Y，第二光波导阵列7的反射单元9的延伸方向为X，Z方向为光波导阵列的厚度方向，从Z方向(厚度方向)看，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7之间正交布置，使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于平板透镜对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。其中，光波导材料具有光学折射率n1，在一些实施例中，n1>1.4，例如n1取值为1.5、1.8、2.0等。

如图7所示，对于第一光波导阵列6和第二光波导阵列7，各反射单元9与其相邻的反射单元9之间存在两个交接面，各交接面之间由透光性较好的胶粘剂13接合。优选地，胶粘剂13可以选择光敏胶或热固胶，胶粘剂13的厚度为T1，且满足T1>0.001mm，例如，T1＝0.002mm或者T1＝0.003mm或者T1＝0.0015mm，具体厚度可以依据具体需要设置。平板透镜中相邻的光波导阵列之间以及光波导阵列与透明基板8之间均设置有胶粘剂13，增加牢固性。

在一些实施例中，反射单元9的横截面可以为矩形，且沿反射单元9的排布方向的一侧或两侧面设置有反射膜12。具体地，在光波导阵列排布方向上，各反射单元9两侧均镀有反射膜12，该反射膜12的材料可以为实现全反射的铝、银等金属材料或其他非金属化合物材料。反射膜12的作用是防止光线因没有全反射而进入相邻光波导阵列中形成杂光影响成像。或者，各反射单元9也可以在反射膜12上添加介质膜，介质膜的作用是提高光反射率。

单个反射单元9的横截面宽a和横截面长b，满足0.1mm≤a≤5mm，0.1mm≤b≤5mm例如a＝2mm，b＝4mm；或者，a＝3mm，b＝5mm。在大屏幕显示时可以通过拼接多块光波导阵列来实现大尺寸需求。光波导阵列的整体形状根据应用场景需要设置，本实施例中，两组光波导阵列整体呈矩形结构，两对角的反射单元9为三角形，中间的反射单元9为梯形结构。单个反射单元9的长度不等，位于矩形对角线的反射单元9长度最长，两端的反射单元9长度最短。

此外，平板透镜还可以包括增透部件和视角控制部件，增透部件可以提高平板透镜的整体透过率，提高成像于空中目标区域11的引导画面的清晰度和明亮度。视角控制部件可以用于消除成像于空中目标区域11的引导画面的残像，降低观察者的眩晕感，同时防止观察者从其他角度窥视到装置内部，提升装置整体的美观度。其中，增透部件和视角控制部件可以组合，或者也可以分别独立设置在透明基板8与波导阵列的之间、两层波导阵列之间或透明基板8的外层。

下面参考图8对平板透镜的成像原理进行说明，具体内容如下。

在微米尺度上，使用相互正交的双层波导阵列结构，来对任意光信号进行正交分解。原始信号投射在第一光波导阵列6，以原始信号投射点作为原点、垂直于第一光波导阵列6为x轴建立直角坐标系，在该直角坐标系内原始信号被分解为位于x轴的信号X和位于y轴的信号Y两路相互正交信号。其中，信号X在经过第一光波导阵列6时，按照与入射角相同的反射角在反射膜12表面进行全反射；此时，信号Y保持平行于第一光波导阵列6，穿过第一光波导阵列6后，在第二光波导阵列7表面按照与入射角相同的反射角在反射膜12表面进行全反射，反射后的信号Y与信号X组成的反射后的光信号便与原始光信号成镜面对称。因此任意方向的光线经过此平板透镜均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此平板透镜便会在对称位置重新汇聚成浮空实像，即在空中目标区域11处成像引导画面，浮空实像的成像距离与平板透镜到像源即显示器20的距离相同，为等距离成像，且浮空实像的位置在空中，不需要具体载体，而是直接在空气中呈现实像。因此，使用者所看到的空间中的影像即是显示器20发出的图像。

在本发明实施例中，显示器20光源发出的光线在穿过平板透镜时，在平板透镜上发生上述过程。具体地，如图8所示，光线在第一光波导阵列6上的入射角分别为α₁、α₂和α₃，光线在第一光波导阵列6上的反射角为β₁、β₂和β₃，其中α₁＝β₁，α₂＝β₂，α₃＝β₃，经过第一光波导阵列6反射后，在第二光波导阵列7上的入射角分别为γ₁、γ₂和γ₃，在第二光波导阵列7上的反射角分别为δ₁、δ₂和δ₃，其中，γ₁＝δ₁，γ₂＝δ₂，γ₃＝δ₃。

进一步地，汇聚成像后的入射角分别为α₁，α₂，α₃…α_n，显示器20的光源与平板透镜的距离为L，则浮空实像的成像位置与平板透镜的距离也为L，且该浮空实像的可视角度ε为2倍max(α)。

可以理解的是，若光波导阵列的尺寸较小，则仅在距离光波导阵列成像侧的一定距离才可看到影像；而若光波导阵列的尺寸变大，即可实现更大的成像距离，从而增大视野率。

优选地，平板透镜与显示器20的夹角设置为45°±5°的范围，从而可以有效利用平板透镜的尺寸，提高成像质量和降低残像影响。此外，如果对成像位置有其他需求，则也可以在牺牲部分成像质量的情况下选择其他角度，优选地，平板透镜的大小设置为可以显示整个显示器20所呈现的浮空实像的画面。但如果实际使用时仅需要看到显示器20的部分画面，则平板透镜的尺寸也可以根据实际显示画面自由调整大小和位置，对此不作限制。

另外，以上主要表述采用双层光波导阵列结构的平板透镜的成像原理，在另一些实施例中，若将四周面均设为附有反射膜12的多个立方柱状反射单元9，且多个立方柱状反射单元9均在一层光波导阵列结构中沿X和Y方向呈阵列排布，即将两层光波导阵列合并成一层，其成像原理与双层光波导阵列结构的成像原理相同，也可以作为平板透镜的结构。

在实施例中，第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的厚度相同，从而可以简化第一光波导阵列6与第二光波导阵列7结构的复杂度，降低第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的制造难度，提升第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的生产效率，减少第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的生产成本。需要注意的是，此处的厚度相同为一个相对的范围，并非是绝对相同，即以提高生产效率为目的，在不影响空中成像质量的前提下，光波导阵列之间可以存在一定的厚度差。

在实施例中，主控单元40与检测模块120之间可以采用有线或无线方式连接，以传输数字或模拟信号，从而可以灵活控制整体装置的体积，而且可以增强生物特征采集识别系统1000的电气稳定性。

如图9所示，本发明实施例的成像模块110还包括数据处理模块111，数据处理模块111与主控单元40连接，数据处理模块111用于在检测模块120检测到目标物体的姿态与引导画面中的引导姿态不符时发出指引提示信息；以及主控单元40控制显示器20显示指引提示信息，进而通过光学组件30将显示器20显示的指引提示信息的光线汇聚成像在空中目标区域11，用户根据指引提示信息调整交互姿态，从而更好地实现交互，完成对用户生物特征信息的采集与识别。

本发明实施例中容纳腔2的内壁上设置吸光层，也就是，在壳体10内除显示器20显示面以外的部分均做黑色吸光处理，如喷涂吸光涂料或张贴吸光膜，以用于消除壳体10内部构件对光线的漫反射，提高浮空实像的显示效果。

如图9所示，本发明实施例的图像采集模块210包括至少一个图像采集单元21和控制单元22。其中，图像采集单元21用于采集空中目标区域11内目标物体的图像信息；控制单元22与每个图像采集单元21连接，用于响应于采集触发信号控制图像采集单元21启动。

图像采集单元21可以为单个或多个高速CMOS相机，如图10所示，图像采集单元21包括三个相机，每个相机的采集区域均覆盖引导画面所在区域。将每个相机的焦平面位置设定为空中目标区域11，从而可以清晰拍摄到目标物体不同部位的图像信息。例如，当用户手掌位于空中目标区域11时，各相机可以清晰拍摄到至少一个手指的不同部位的指纹图像。此外在满足上述条件情况下，优选地，图像采集单元21可以采用定焦大光圈的相机，从而可以省去拍摄图像时对目标物体位置处进行对焦的过程，提高图像采集识别的速度、成功率和可靠性，且大光圈也可以保证足够的通光量，提高拍摄的清晰度和亮度。

需要注意的是，当图像采集单元21单个焦段的采集区域无法覆盖整个浮空实像所在区域，或即使覆盖整个浮空实像所在区域，但对目标物体进行图像采集时，无法一次性获取所有需要的图像信息时，图像采集单元21需要保留必要的调焦功能。同时，由于以空中目标区域11作为基准面，考虑此调焦范围较小的情况，因此图像采集单元21可以获取目标物体的可见光图像，也可以获取目标物体的红外图像。此外，图像采集单元21也可增加相应波段光线的滤光片，以排除环境光的影响。

图像采集单元21在围绕目标物体中心的合适范围内提取主要特征的方式有多种，对此不作限制。下面列举两种特征提取方式，以图像采集单元21包括三个高速CMOS相机为例，具体如下。

如图11所示，以采集识别指纹信息为例，通过设置三个不同方位的高速CMOS相机，来获得不同方位的目标物体的图像，对应采集通道1、采集通道2和采集通道3，并通过图像处理模块220分别对每个采集通道的图像进行特征提取和匹配，将三组匹配的结果通过均值融合算法进行融合，得到最终的比对结果。或者，如图12所示，通过设置三个不同方位的高速CMOS相机，来获得不同方位的目标物体的图像，图像处理模块220根据目标物体不同部位对应的至少两个视差图获得目标物体深度信息，并进行拼接以构建出目标物体表面的3D图像，再展开为等效的2D目标物体图像，从而在2D图像的基础上进行特征提取和特征匹配，得到最终比对的结果。

下面参考附图9以识别用户指纹信息为例对本发明实施例的生物特征采集识别系统1000进行说明，具体内容如下。

初始状态下，主控单元40令显示器20显示引导画面，并经光学组件30使得引导画面在空中目标区域11处成像显示，如图3所示，光学组件30如平板透镜将显示器20中的手掌型图案成像至平板透镜的另一侧的空气中即空中目标区域11处，以指导用户在正确区域进行指纹采集识别，同时检测模块120例如光学传感器周期性检测用户的交互操作，包括交互位置，手掌方向等。用户根据显示的引导画面放置手掌，当检测模块120检测到用户手掌触摸空中目标区域且位置与方向正确时，检测模块120发送采集触发信号至主控单元40，主控单元40发送控制信号至控制单元22，控制单元22控制图像采集单元21开始采集用户手掌指纹的图像，并将图像信息传递至图像处理模块220进行处理分析，并与图像存储模块230存储的内部指纹库进行对比，以验证用户身份是否通过。此外，若图像采集单元21采集图像信息失败时，数据处理模块111分析失败原因，如用户手掌朝向不对、移动过快或位置偏移等，并生成指引提示信息并发送至主控单元40，由主控单元40控制显示器20显示指引提示信息，以引导用户手掌动作，正确完成对指纹信息的采集，实现对用户身份的识别。

此外，检测模块120如光学传感器也可以检测用户的其他操作，包括点击、滑动等，并将交互操作信息传递至主控单元40，主控单元40根据内部指令集，判断用户的具体操作内容，如选择指纹录取模式、查看指纹信息等，同时将相关控制按钮和设置等UI(UserInterface，用户界面)操作界面传输至显示器20中，以在空中目标区域处进行图像显示，指引用户操作。

可以理解的是，图9仅为本发明实施例生物特征采集识别系统1000的一个示例，其中，图像处理模块220可以直接与成像模块110中的数据处理模块111集成设置，或者图像处理模块220与成像模块110中的数据处理模块111也可以单独分离设置，对此不作限制，但两者均可以用于在图像信息未识别出有效生物特征时生成指引提示信息。以及，本发明实施例提出的主控单元40和控制单元22可以集成设置，也可以单独分离设置，对此不作限制。

在实施例中，主控单元40可以直接与显示器20集成设置，或者主控单元40与显示器20也可以单独分离设置。主控单元40的控制指令内容也可以传递至外部其他装置，以用于处理或控制外部其他装置，如控制指纹锁、打卡机等。此外，可以理解的是，本发明实施例的图像采集单元21、控制单元22、图像处理模块220，也可以由外部装置实现控制，而不需要经过主控单元40。

本发明实施例的图像采集单元21设置为正对着空中目标区域11方向，例如图像采集单元21为高速CMOS相机时，令相机光轴垂直于引导画面所在平面，但是在实际使用时，由于光学组件30的存在，图像采集单元21的光轴与引导画面的法线存在一个倾斜角度，使得图像采集单元21的光轴无法垂直于引导画面所在平面，导致采集的图像出现失真的问题。对此，本发明实施例提出多种图像采集单元21的布置方式，以减少图像失真的问题，以及出现失真时的应对方式。以下具体说明本发明实施例优选的几种布置方案。

在一些实施例中，如图13所示，图像采集单元21设置在光学组件30的成像侧，图像采集单元21的光轴与空中目标区域11的成像平面的法线呈预设角度θ(0°<θ<90°)。也就是，将图像采集单元21布置于光学组件30上方，即图像采集单元21与引导画面位于光学组件30同一侧。在此设置方式下，由于图像采集单元21避开光学组件30后，图像采集单元21的光轴与引导画面法线存在确定的角度θ，所以，本发明实施例在对图像进行处理时，可以通过对θ角所带来的变形失真因素进行校正，来获得清晰的图像信息。

在另一些实施例中，如图14所示，图像采集单元21设置在光学组件30的成像侧，同时在光学组件30的上表面即成像侧布置分束器31。具体地，分束器31可以令穿过的光一部分透射，另一部分反射从而通过分束器31将空中目标区域11目标物体的图像信息进行反射，以将图像信息传递给图像采集单元21，来获得清晰的图像信息。

下面结合附图14举例说明对光学组件成像侧的表面上设置有分束器31的两种优选方案。

在一些实施例中，如图14所示，图像采集单元21的光轴与空中目标区域11的成像平面的法线垂直，图像采集单元21采用可见光图像采集单元。分束器31为对可见光半透半反的分束器，即对于可见光具有50％透射比和50％反射比的分束器。图像采集单元21被设置为光轴经过分束器31反射后，与引导画面所在平面垂直。从而，当图像采集单元21需要获取可见光目标物体图像时，图像采集单元21通过分束器31的反射可以获取未变形失真的目标物体图像。

在另一些实施例中，如图14所示，图像采集单元21的光轴与空中目标区域11的成像平面的法线垂直，图像采集单元21采用红外图像采集单元。分束器31为透射可见光且反射红外光的分束器。由于透射可见光而反射红外光的分束器31对可见光波段的透光性好，因此采用此分束器31可以解决浮空实像亮度降低的问题，且由于分束器31完全反射红外光，从而使得在捕获红外图像时基本没有光通量损失，图像采集单元21可以获取清晰的目标物体图像。

在一些实施例中，如图14所示，在红外图像采集单元的光入射侧设置有可以过滤可见光的滤光部件24，以进一步避免可见光的干扰。

在一些实施例中，本发明实施例的分束器31可以设置为覆盖整个光学组件30的尺寸大小，或者也可以根据实际图像获取需求来自由设定其大小。例如，如图14所示，分束器31完全覆盖光学组件30成像侧的表面。

在一些实施例中，如图15所示，本发明实施例的图像采集模块210还包括至少一个全反射单元25如全反射镜，至少一个全反射单元25用于对分束器31反射的空中目标区域11目标物体的图像信息进行全反射，以将图像信息传递给图像采集单元21。例如，图15所示采用一块全反射镜，令空中目标区域11处目标物体散射的光经过多次全反射后，最终进入图像采集单元21，从而通过采用全反射单元25，使得在布置图像采集单元21位置时更加自由，如为减少占用空间可以令设备的高度更低，且全反射单元25也不会改变最终光轴与引导画面的角度状态。

在另一些实施例中，如图16所示，本发明实施例中图像采集单元21设置在光学组件30的光源侧，且图像采集单元21的光轴与空中目标区域11所在平面可以垂直也可以呈其它角度。例如，图像采集单元21布置在光学组件30下方，即图像采集单元21与显示器20位于同一侧，并令图像采集单元21的光轴与空中目标区域11所在平面垂直，有效利用光学组件30具备一定透光性，从而可以获取无变形失真的目标物体图案。可以理解的是，图像采集单元21的光轴与空中目标区域11所在平面也可以呈预设角度θ，在后期处理过程中通过对θ角所带来的变形失真因素进行校正，来获得清晰的图像信息。

其中，在图像采集单元21位于光学组件30光源侧时，通过利用光学组件30的透光性来获取图像信息。但在获取目标物体图像时，由于光学组件30具有大量微结构，使得光线容易受微结构干扰，因此在进行图像处理时需要剔除这些干扰。以下是本发明实施例提出两种优选的解决方案。

在一些实施例中，图像采集单元21采用红外图像采集单元，对目标物体图像进行拍摄，且红外图像采集单元的光入射侧设置有过滤可见光的滤光部件24，以避免微结构的干扰。

在另一些实施例中，本发明实施例在光学组件30上对应图像采集单元21的光轴穿过的位置设置有通孔，使得图像采集单元21可以直接通过通孔，完成对目标物体图像的拍摄，从而减少光学组件30微结构的干扰。

在一些实施例中，如图9所示，本发明实施例的图像采集模块210还包括照明单元23，照明单元23与控制单元22连接，用于响应于采集触发信号启动照明。具体地，控制单元22用以控制开启或关闭图像采集单元21与照明单元23，可以理解的是，控制单元22既可以同时控制两者开启或关闭，以避免照明单元23一直处于开启状态，减少能耗，或者控制单元22也可以对图像采集单元21与照明单元23单独进行控制，对此不作限制。本发明实施例通过采用照明单元23对目标物体进行均匀照明，可以增强目标物体图像中脊线的对比度和清晰度。

在实施例中，本发明实施例可以根据照明需求灵活配置照明单元23的位置，对此不作限制。需要注意的是，由于光源的方向直接决定目标物体脊线阴影的方向，在不同方向光源照射下，采集的目标物体图像的脊线有多至2到3倍脊线宽度的位移。因此，本发明实施例通过设计多种照明单元的布置方案，以提高采集图像的质量。以下具体说明本发明实施例优选的几种布置方案。

在一些实施例中，照明单元23为显示器20的背光组件，主控单元40还用于响应于采集触发信号控制显示器20的背光组件以预设模式发射照明光。具体地，由于显示器20的成像模式可以包括RGB发光二极管、LCOS器件、OLED阵列、投影、激光、激光二极管或任何其他合适的显示器或立体显示器，且显示器20的亮度不低于500cd/m²。因此，本发明实施例中可以利用显示器20本身作为照明单元23，当用户在空中目标区域11处进行操作时，利用检测模块120感应到目标物体的存在，将发送采集触发信号至主控单元40，主控单元40则发送控制命令至显示器20，控制显示器20发出高亮蓝光频闪一次，高亮频闪光通过光学组件30后同样可以在引导画面位置处汇聚，从而在目标物体表面形成均匀漫反射。此时，控制单元22同步控制图像采集单元21立即对目标物体的脊线和谷线的阴影进行拍摄，以采集目标物体图像并传输入图像处理模块220中，由图像处理模块220对目标物体图像信息进行生物特征处理，以对处理后的生物特征信息进行存储，完成特征采集；或者，将处理后的生物特征信息与图像存储模块230存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份，从而实现对用户生物特征非接触采集识别的目的。

在一些实施例中，如图16所示，本发明实施例的照明单元23布置于光学组件30下方，即照明单元23设置在光学组件30的光源侧，且与显示器20相对设置。

需要注意的是，对于照明单元23位于光源侧的设置方式，由于壳体10内部除显示器20的显示面外其余部分均已作吸光处理，因此，为提高目标物体图像的质量，照明单元23可以有以下优选的三种布置方法。

在一些实施例中，如图17所示，显示器20的表面设置有漫反射层26；照明单元23的照射面朝向显示器20的表面。也就是，本发明实施例中将照明单元23放置在显示器20对侧，同时对显示器20表面进行漫反射处理，如张贴透明的漫反射膜以形成漫反射层26，基于此在不影响显示光线透过的情况下，可对照明单元23发出的光进行散射。当控制单元22触发照明单元23点亮时，照明单元23发射的光线经过显示器20表面漫反射层26发生散射并经光学组件30反射后，同样在引导画面位置处汇聚，形成均匀的光照平面，以照亮目标物体脊线，从而获得高对比度的目标物体图像。

在另一些实施例中，如图18所示，本发明实施例中照明单元23的照射面朝向空中目标区域11。也就是，本发明实施例将照明单元23放置在显示器20对侧，此时无需对显示器20表面进行漫反射处理，而是通过设置照明单元23的光源照射面朝向引导画面的位置，且利用光学组件30具有透射的效应，使得照明单元23的光源可以直接透过光学组件30，以为目标物体提供照明。

在实施例中，照明单元23包括一个环形或圆形光源，或者，照明单元23包括多个照射面朝向空中目标区域11的光源，且多个光源以预设间隔角度设置。也就是，对于图18所示的照明单元23的布置方案，此时照明单元23的数量可以是一个，也可以是多个，对此不作限制。其中，多个照明单元23的位置可以布置成通过不同角度，来照射至少一个目标物体的不同部位，例如指纹的左侧、右侧、前侧等，同时照明单元23的照明区域可以重叠，对此不作限制。

在实施例中，照明单元23提供的光源形式不限于显示器20本身光源、装置内部光源或装置外部光源等。光源可以选择可见光源，优选波长为450nm-470nm的蓝光LED光源，目标物体在此波段光源照射下可获得高对比度的图像，或者，光源还可以选用红外波段的光源，以避免可见光对引导画面显示效果的干扰。需要注意的是，由于全方向强光光源会减弱目标物体脊线形成的阴影，进而影响目标物体图像的清晰度，因此，本发明实施例优选使用环形光源，以获取清晰的目标物体图像。优选地，也可以在光源前增加光学部件，如透镜、匀光板等，以增加照明效果。

在另一些实施例中，照明单元23设置在显示器20上，例如，照明单元23包括围绕显示器20设置的环形光源；或者，照明单元23与显示器20的背光组件集成设置。

如图19所示，本发明实施例中照明单元23使用环形LED光源将显示器20围绕一圈，在照明单元23点亮时，环形LED光源发射的光线经光学组件30反射后，为引导画面位置提供照明。或者，直接将照明单元23与显示器20背光组件集成在一起，例如，以LCD显示器为例，在触发LED照明时，可控制LCD显示器为令光线全部通过，从而使照明单元23发出的光线透过LCD显示器，并再次经光学组件30反射后，照亮引导画面位置。

对于照明单元23位于成像侧的设置，在一些实施例中，照明单元23可以设置在光学组件30的成像侧，且照明单元23的照射面朝向空中目标区域11。也就是，照明单元23布置于光学组件30上方，即照明单元23与引导画面位于光学组件30同一侧，如图16所示。在此布置方式下，使得照明单元23的布置方式更加自由，例如可以采用一种环形蓝光LED光源，以均匀围绕多个图像采集单元21。再例如，采用三个图像采集单元21和三个照明单元23同步布置为呈不同角度来照射和拍摄目标物体的不同部位，三个图像采集单元21在同平面内分别以夹角45°摆放，从而保证采集的图像可以完全覆盖目标物体的有效面积。可以理解的是，照明单元23也可以脱离图像采集单元21独立照明，数量可以是一个或多个，优选采用环形LED光源，以有效覆盖目标物体的不同部位。

因此，根据本发明实施例的生物特征采集识别系统1000，通过将可交互空中成像技术与非接触采集识别技术结合，基于成像子系统100在空中显示引导画面的位置是确定的，将覆盖引导画面所在的三维空间即空中目标区域作为采集识别子系统200图像采集的基准面。当用户触摸引导画面时，由检测模块120发送采集触发信号，以触发图像采集单元21对用户生物特征信息进行采集，从而无需设置额外的限制用户操作装置，且用户在操作时无碰触设备本体的风险，使得非接触生物特征采集识别操作更加方便、安全、高效。此外，本发明实施例中在图像采集单元21的光圈满足景深覆盖实像位置的情况下，可以根据实际情况尽可能的将光圈设置的更大，以增加采集过程中目标物体部位散射光的进光量，从而获取更加清晰的目标物体图像，同时也可以减少对照明单元23光源亮度的需求。

本发明第二方面实施例提供一种终端设备，如图20所示，本发明实施例的终端设备2000包括设备本体300以及上述实施例提供的生物特征采集识别系统1000。其中，生物特征采集识别系统1000设置在设备本体300上。

根据本发明实施例的终端设备2000，通过采用上述实施例提供的生物特征采集识别系统1000，来对用户的生物特征信息进行采集与识别，可以避免用户操作时接触设备的风险，且无需设置额外的限制用户操作装置，从而使得非接触指纹采集操作也更加安全、高效。

本发明第三方面实施例提供一种生物特征采集识别方法，如图21所示，本发明实施例的方法至少包括步骤S1-S4。

步骤S1，提供空中目标区域。

为了解决现有非接触式指纹识别操作不便与卫生隐患的问题，本发明实施例采用以可交互空中成像技术与非接触生物特征采集识别技术相结合的方式，用以高效完成对空中指纹的采集识别过程。

在实施例中，本发明实施例方法通过采用可交互空中成像技术，可以在空中的确定位置处形成浮空实像，而浮空实像位置在空中是相对固定的，从而可以将覆盖浮空实像所在的三维空间作为空中目标区域。

步骤S2，将生物特征采集识别的引导画面成像在空中目标区域。

在实施例中，引导画面可以理解为用于引导用户操作的浮空实像，通过采用可交互空中成像技术可以将生物特征采集识别的引导画面在空中目标区域成像显示。用户通过与浮空实像的直接交互，可以无需设置额外的限制机构来引导用户进行操作，避免了用户与设备本体接触的风险。

步骤S3，检测到空中目标区域存在目标物体，且目标物体与引导画面交互，且目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态，采集空中目标区域内目标物体的图像信息。

在实施例中，基于采用可交互空中成像技术生成的引导画面位置在空中是相对固定的，用户可以根据引导画面进行操作，将图像采集的采集区域调整为空中目标区域。在检测到空中目标区域存在目标物体，且目标物体的姿态符合引导画面中的引导姿态时，对空中目标区域内目标物体的图像信息进行采集。例如，在进行指纹采集识别时，用户在引导画面位置处放置手掌，当检测到用户手掌触摸浮空实像区域且位置与方向正确时，触发采集动作，以获取用户的指纹信息。

在实施例中，在进行图像采集时，根据无介质引导的浮空实像准确地拟合目标物体的放置姿态，同时可以快速的搜索目标物体轮廓，并拟合出目标物体位置，从而准确提取出图像中目标物体的中心位置，并在围绕中心位置的合适范围内进行主要特征提取。从而在图像采集时降低因为尺度、平移、旋转对图像产生的影响，降低图像算法带来的不可靠性，并降低生物特征提取、生物特征匹配潜在的图像的算法误差。

步骤S4，根据图像信息进行生物特征处理，并将处理后的生物特征信息进行存储，或者，将处理后的生物特征信息与存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份。

在实施例中，通过对获取的图像信息进行处理分析，并将处理后的图像信息进行存储，从而完成对用户生物特征的采集。

当需要对用户生物特征信息进行识别时，在检测到用户与引导画面的直接交互时，对用户的生物特征进行图像捕捉，以及对捕捉后的图像信息进行处理，并与已存储的生物特征信息进行比对，以此来验证用户身份是否通过，从而实现对用户生物特征的非接触采集识别。

根据本发明实施例的生物特征采集识别方法，通过将生物特采集征识别的引导画面成像在空中目标区域，即以空中目标区域作为用户操作的基准面，用户可以根据在空中目标区域处呈现的引导画面进行操作，在检测到符合引导画面中的引导姿态时，对空中目标区域内目标物体的图像信息进行采集，并根据该图像信息进行生物特征处理，以对处理后的生物特征信息进行存储或识别用户身份，从而实现对用户生物特征的非接触采集识别的目的。通过该方法可以使采集图像信息的操作方式更加方便直观，无需设置额外的限制用户操作装置，避免用户操作时接触设备本体的风险，从而使得用户在进行非接触识别操作时更加自然、安全。

在一些实施例中，本发明实施例的方法对于根据图像信息进行生物特征处理，如图22所示，至少包括步骤S5-S8。

步骤S5，获取图像信息中的生物特征感兴趣区域。

其中，生物特征感兴趣区域可以理解为从图像信息中选择的生物特征图像区域，通过圈定生物特征感兴趣区域以作进一步处理，从而可以减少处理时间，增加精度。

在实施例中，首先，剔除图像信息中的非生物特征背景，如可以通过颜色空间从图像信息中提取生物特征，其中，颜色空间可以采用HSV颜色模型(Hue,Saturation,Lightness)或YcbCr模型(Y指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，Cr指红色色度分量)等。

举例说明，在HSV颜色空间中，皮肤HSV的取值分别是26<H<34、43<S<255、46<V<255，其中，H指色调，S指饱和度，V指明度。通过HSV颜色空间可以剔除非生物特征背景，以指纹为例，通过在图像信息中利用H、S、V三个参数，将图像信息中符合手指颜色要求的部分保留，去除背景部分，完成对指尖特征的提取。

其次，对于未剔除的接近皮肤的背景，可以使用轮廓检测，并通过计算闭合轮廓中的面积，以剔除较小面积的轮廓。其中，轮廓可以理解为将连续的点连接后的曲线，具有相同的颜色或灰度。此外，在寻找轮廓之前，可以进行阈值化处理或者采用Canny边缘检测算子进行边界检测，以使轮廓检测更加准确。

进一步地，通过深度信息提取生物特征感兴趣区域，如图3所示，光学传感器周期性检测用户的交互操作，包括交互位置、目标物体方向等，因此采集到的目标物体深度信息为定值，通过剔除深度信息一定范围以外的数据，即可获得生物特征感兴趣区域。例如，通过深度摄像头获得的图像信息为具有4个通道的数字，分别为颜色通道的RGB以及深度通道的D，即组合成RGB-D的图像信息，通过遍历图像信息中行和列的值，可以对每个像素的深度信息就行判断，若深度值取值范围为20cm到40cm内，为满足目标物体要求的数据信息，则保留图像信息中的RBG值，作为生物特征感兴趣区域，其他未满足要求的深度值置为黑色。

步骤S6，对生物特征感兴趣区域进行预处理，以获得预处理图像。

在实施例中，对生物特征感兴趣区域进行预处理，包括图像的灰度化、图像的增强、图像的二值化与细化等操作，以获得预处理图像。

其中，对于图像的灰度化，由于彩色图像运算量较大，因此将彩色图转为灰度图，即将RGB三个通道转化为一个通道，以减少运算量，提高系统的执行速度，减少处理延时，保证系统的实时性。图像灰度化就是使图像色彩的三种颜色分量R、G、B的值相同，由于颜色值的取值范围是[0，255]，所以灰度的级别只有256种，即灰度图象仅能表现256种灰度颜色。图像灰度化可以采用分量法、最大值法、平均值法或加权平均法等，对此不作限定。例如，以平均值法为例，使用R、G、B颜色分量的平均值进行处理，计算各个通道值的公式为I(x,y)＝1/3*I_R(x,y)+1/3*I_G(x,y)+1/3*I_B(x,y)。

对于图像的增强，可以使得目标物体的脊线更加明显，且脊线之间的间隔也更加清晰。例如，对图像的增强过程可以采用Gabor特征提取，Gabor为用于边缘提取的线性滤波器，其频率和方向的表达方式与人类视觉系统相类似，可以为图像增强提供良好的方向选择和尺度选择，且Gabor对于光照变化不敏感，适用于纹理分析。

为进一步减少计算量，可以对增强后的灰度图进行二值化和细化处理。其中，二值化是指将灰度图中每个通道0-255数值二值化为0和1。例如，对灰度图像进行二值化处理，可以设定阈值，将在设定阈值中的像素值变为1(如白色部分)，而不在设定阈值中的像素值变为0(如黑色部分)，以区分需要识别的生物特征感兴趣区域，同时使用一个2*2的矩形为模板对二值化后的图像做细化操作。

步骤S7，提取预处理图像中的特征点。

具体地，特征点提取是基于预处理后的图像，在生物特征感兴趣区域中寻找可以描述该生物特征的特征点，例如寻找指纹的特征点。在实施例中，特征点围绕脊线展开，包括脊线中间点、终结点、分叉点、交叉点等。为了更好的描述特征点，可以使用SIFT特征提取算法提取生物特征感兴趣区域的SIFT特征描述子，同时可以采用专门用于描述脊线特点的滑动窗口，如使用3*3的窗口扫描整个图像，并对窗口中的像素点的值、位置、数量进行分析，以判断是否有终结点或是否有分叉点等。

步骤S8，对特征点进行相似度匹配，以确定目标生物特征。

在实施例中，本发明实施例通过以上对图像的预处理操作与特征提取操作后，记录下特征点的特征数据，以与另外一组特征数据进行比对，通过算法判断相似度，最后判定生物特征的匹配程度。

例如，在预处理图像中采用SIFT特征提取的特征点均具有方向、尺度和位置信息，并且此时的特征点具有平移、缩放和旋转不变性，从而通过对比该预处理图像与已存储的图像中目标物体特征点的相似度，来判断是否属于同一个人。其中，对于目标物体不同部位的图像中，通过算法如重心距离法或者曲率分析法等将目标物体多个部位裁剪到不同的区域图像中，以便对每个部位单独进行特征提取和匹配算法。

在一些实施例中，在获取图像信息中的生物特征感兴趣区域之前，根据图像信息进行生物特征处理，还包括，根据不同方位采集的空中目标区域内目标物体的图像信息获得目标物体的三维生物特征图像，并将三维生物特征图像展开为等效的二维生物特征图像，从而获得与当前通过其他方式获取并归档的大量目标物体数据库兼容的生物特征信息。

在一些实施例中，本发明实施例的方法还包括，检测到目标物体的姿态与引导画面中的引导姿态不符发送指引提示信息，并控制显示器显示指引提示信息，将显示器显示的指引提示信息的光线汇聚成像在空中目标区域。也就是，在图像信息采集失败时，通过分析失败原因，如用户手掌朝向不对、移动过快或位置偏移等，以生成指引提示信息，并将指引提示信息成像在空中目标区域，以指引用户动作，正确完成对图像信息的采集。

本发明实施例的方法还包括，检测空中目标区域内目标物体与引导画面的交互动作，根据目标物体与引导画面的交互动作提供生物特征交互画面；将生物特征交互画面成像在空中目标区域。例如，通过检测用户的交互动作，包括点击、滑动等操作，以根据交互动作与内部指令集的对应关系，判断用户的具体操作内容，如选择指纹录取模式、查看指纹信息等，并将对应的生物特征交互画面，如相关控制按钮和设置等UI操作界面，在空中目标区域处进行图像显示。

本发明第四方面实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例的生物特征采集识别方法。

在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (29)

1.一种生物特征采集识别系统，其特征在于，包括：

成像子系统，包括：

成像模块，用于将生物特征采集识别的引导画面在空中目标区域成像显示，其中，所述生物特征至少包括指纹、面容、掌纹、虹膜；

检测模块，用于在检测到所述空中目标区域存在目标物体且所述目标物体与所述引导画面交互，所述目标物体的姿态符合所述引导画面中的引导姿态时，发送采集触发信号；

采集识别子系统，包括：

图像采集模块，用于响应于所述采集触发信号，采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；

图像存储模块，用于存储生物特征信息；

图像处理模块，与所述图像采集模块、所述图像存储模块连接，用于根据所述图像信息进行生物特征处理，将处理后的生物特征信息存储于所述图像存储模块，或者，将处理后的生物特征信息与所述图像存储模块存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份；

其中，所述成像模块包括：

壳体，所述壳体形成有显示窗口且在内部形成有容纳腔；

显示器，所述显示器设置于所述容纳腔中，用于显示所述生物特征采集识别的引导画面；

光学组件，所述光学组件设置于所述容纳腔中，用于将所述显示器显示的所述引导画面的光线汇聚成像在所述空中目标区域，所述显示器设置于所述光学组件的光源侧，所述显示窗口在所述光学组件的成像侧，其中，所述光学组件为平板透镜，且所述光学组件固定于所述壳体上；

主控单元，所述主控单元设置在所述容纳腔中，所述主控单元用于控制所述显示器；

数据处理模块，与所述主控单元连接，所述数据处理模块用于在所述检测模块检测到所述目标物体的姿态与所述引导画面中的引导姿态不符时发出指引提示信息；

所述主控单元控制所述显示器显示所述指引提示信息；

所述光学组件将所述显示器显示的所述指引提示信息的光线汇聚成像在所述空中目标区域。

2.根据权利要求1所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述容纳腔的内壁上设置吸光层。

3.根据权利要求1所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述图像采集模块包括：

至少一个图像采集单元，用于采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；

控制单元，与每个所述图像采集单元连接，用于响应于所述采集触发信号控制所述图像采集单元启动。

4.根据权利要求3所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述图像采集单元设置在所述光学组件的成像侧，所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域的成像平面的法线呈预设角度。

5.根据权利要求3所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述图像采集单元设置在所述光学组件的成像侧；

所述光学组件成像侧的表面上设置有分束器，所述分束器用于将所述空中目标区域目标物体的图像信息进行反射，以将所述图像信息传递给所述图像采集单元。

6.根据权利要求5所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域的成像平面的法线垂直；

所述分束器为对可见光半透半反的分束器。

7.根据权利要求5所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域的成像平面的法线垂直；

所述图像采集单元为红外图像采集单元；

所述分束器为透射可见光且反射红外光的分束器。

8.根据权利要求7所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述红外图像采集单元的光入射侧设置有过滤可见光的滤光部件。

9.根据权利要求5-8任一项所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述分束器完全覆盖所述光学组件成像侧的表面。

10.根据权利要求5所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述图像采集模块还包括：

至少一个全反射单元，至少一个所述全反射单元用于对所述分束器反射的所述空中目标区域目标物体的图像信息进行全反射，以将所述图像信息传递给所述图像采集单元。

11.根据权利要求3所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述图像采集单元设置在所述光学组件的光源侧，且所述图像采集单元的光轴与所述空中目标区域所在平面呈预设角度。

12.根据权利要求11所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述图像采集单元为红外图像采集单元；

所述红外图像采集单元的光入射侧设置有过滤可见光的滤光部件。

13.根据权利要求11所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，在所述光学组件上对应所述图像采集单元的光轴穿过的位置设置有通孔。

14.根据权利要求3所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述图像采集模块还包括：

照明单元，所述照明单元与所述控制单元连接，用于响应于所述采集触发信号启动照明。

15.根据权利要求14所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述照明单元为所述显示器的背光组件；

所述主控单元，还用于响应于所述采集触发信号控制所述显示器的背光组件以预设模式发射照明光。

16.根据权利要求14所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述照明单元设置在所述光学组件的光源侧，且与所述显示器相对设置。

17.根据权利要求16所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述显示器的表面设置有漫反射层；

所述照明单元的照射面朝向所述显示器的表面。

18.根据权利要求16所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述照明单元的照射面朝向所述空中目标区域。

19.根据权利要求18所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述照明单元包括一个环形或圆形光源，或者，所述照明单元包括多个照射面朝向所述空中目标区域的光源，多个所述光源以预设间隔角度设置。

20.根据权利要求14所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，所述照明单元设置在所述显示器上。

21.根据权利要求20所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述照明单元包括围绕所述显示器设置的环形光源；

或者，所述照明单元与所述显示器的背光组件集成设置。

22.根据权利要求14所述的生物特征采集识别系统，其特征在于，

所述照明单元设置在所述光学组件的成像侧，且所述照明单元的照射面朝向所述空中目标区域。

23.一种终端设备，其特征在于，包括：

设备本体；

权利要求1-22任一项所述的生物特征采集识别系统，所述生物特征采集识别系统设置在所述设备本体上。

24.一种生物特征采集识别方法，其特征在于，用于权利要求1-22任一项所述的生物特征采集识别系统，所述方法包括：

提供空中目标区域；

将生物特征采集识别的引导画面成像在所述空中目标区域；

检测到所述空中目标区域存在目标物体，且所述目标物体与所述引导画面交互，且所述目标物体的姿态符合所述引导画面中的引导姿态，采集所述空中目标区域内目标物体的图像信息；

根据所述图像信息进行生物特征处理，并将处理后的生物特征信息进行存储，或者，将处理后的生物特征信息与存储的生物特征信息进行比较，以识别用户身份。

25.根据权利要求24所述的生物特征采集识别方法，其特征在于，根据所述图像信息进行生物特征处理，包括：

获取所述图像信息中的生物特征感兴趣区域；

对所述生物特征感兴趣区域进行预处理，以获得预处理图像；

提取所述预处理图像中的特征点；

对所述特征点进行相似度匹配，以确定目标生物特征。

26.根据权利要求25所述的生物特征采集识别方法，其特征在于，在获取所述图像信息中的生物特征感兴趣区域之前，还包括：

根据不同方位采集的所述空中目标区域内目标物体的图像信息获得所述目标物体的三维生物特征图像；

将所述三维生物特征图像展开为等效的二维生物特征图像。

27.根据权利要求24所述的生物特征采集识别方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测到所述目标物体的姿态与所述引导画面中的引导姿态不符发送指引提示信息；

控制显示器显示所述指引提示信息，将所述显示器显示的所述指引提示信息的光线汇聚成像在所述空中目标区域。

28.根据权利要求24所述的生物特征采集识别方法，其特征在于，所述生物特征采集识别方法还包括：

检测所述空中目标区域内目标物体与所述引导画面的交互动作；

根据所述目标物体与所述引导画面的交互动作提供生物特征交互画面；

将所述生物特征交互画面成像在所述空中目标区域。

29.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求24-28任一项所述的生物特征采集识别方法。