CN117831086A - 无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端 - Google Patents
无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端，设置了可在空中形成指纹采集交互界面的全息光学显示组件，并基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据控制全息光学显示组件在空中显示交互界面引导用户将手指放置于指纹识别区域位置，控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将用户指纹信息保存。本发明实现了指纹采集识别全流程无接触，并且用户得到清晰明确的指引可以顺利的完成采集流程，提高了指纹采集效率；同时整个指纹采集识别流程都是手指悬空完成，没有任何和设备的直接接触，且没有任何生物指标的残留，提供了卫生及安全保障。
Description
技术领域
本发明涉及指纹采集领域，特别是涉及一种无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端。
背景技术
现阶段对指纹采集及识别的需求增多，目前的主要采用的指纹采集方式是手指直接接触传感器表面，通过光电信号等方式完成指纹图像的采集及后台识别。存在的问题主要是指纹采集装置大部分是公共场所使用，大量人员的接触会带来不可控的传染源扩散风险；同时，手指直接接触传感器也会残留生物指标，从某种程度上说，存在可被破解的安全风险。特别是在一些特殊场合，比如高卫生风险的医疗环境，或高安全风险的金融环境等，需要一种无接触的指纹采集装置。
为解决上述问题，市场上已经有少部分无接触指纹采集设备，但是这些设备还存在一定问题。比如这些设备多需要使用一个半密闭腔体完成指纹图像的采集，但是实际使用时，在大部分情况下，使用者都会触碰到腔体。同时，使用者往往反馈，由于不清楚指纹需要放置的位置，会导致多次采集不成功。整体看来现有的无接触指纹采集设备的使用效果不佳。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端，用于解决以上现有技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无接触全息指纹采集系统，所述系统包括：全息光学显示组件、图像采集装置、手势传感器以及控制装置；其中，所述全息光学显示组件，用于在空中形成指纹采集交互界面；其中，所述指纹采集交互界面显示有供用户手指放置的全息指纹区域图标；所述手势传感器，用于采集用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据；所述图像采集装置，用于采集用户手指的指纹图像；所述控制装置，连接所述全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置，用于基于由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据，控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像，且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。
于本发明的一实施例中，所述手势传感器用于基于由用户手指反射的红外信号实时获取的三维空间坐标信息构建手指数字模型，并统计随时间变化的手指数字模型构建手指数字模型的时间函数。
于本发明的一实施例中，所述控制装置包括：误触检测控制单元，用于基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测；空间模型偏差检测控制单元，连接所述误触检测单元，用于在误触检测合格的情况下，根据由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测；在空间模型偏差检测合格的情况下控制所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像，并控制所述全息光学显示组件在空中显示位置维持时间提醒界面；在空间模型偏差检测不合格的情况下控制全息光学显示组件在空中显示位置偏差说明引导界面，以供引导用户调整手指位置并再次进行空间模型偏差检测，直至用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合；拍摄偏差检测控制单元，连接所述空间模型偏差检测单元，用于基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测，并在拍摄偏差检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件在空中显示拍摄偏差说明界面；指纹质量检测控制单元，连接所述拍摄偏差检测控制单元，用于基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像中识别的指纹信息进行指纹质量检测，并在指纹质量检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集失败界面；指纹保存控制单元，连接所述指纹质量检测控制单元，用于对指纹质量检测合格的指纹信息进行加密保存，并在成功保存后控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集成功界面。
于本发明的一实施例中，所述基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测包括：判断将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比获得的模型偏差值是否在非误触偏差范围内且采集的用户手指的手指数字模型所对应的时间函数是否符合非误触时间特征；若模型偏差值在非误触偏差范围内且时间函数符合非误触时间特征，则判断为误触检测合格；若模型偏差值不在非误触偏差范围内或时间函数不符合非误触时间特征，则判断为误触检测不合格。
于本发明的一实施例中，所述根据由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测包括：将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比，获得的模型偏差值；基于空间模型偏差算法，判断模型偏差值是否在模型正常偏差范围内；若在模型正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测合格；若不在正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测不合格。
于本发明的一实施例中，所述基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测包括：对所述图像采集装置采集的用户手指的指纹图像是否符合指纹识别条件；其中，所述指纹识别条件包括：图像分辨率条件、指纹边缘可见条件、指纹完整度条件以及图像尺寸条件；若符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测合格；若不符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测不合格。
于本发明的一实施例中，所述基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹质量检测包括：对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹识别，并判断识别的指纹信息是否符合指纹质量标准；若符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测合格；若不符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测不合格。
于本发明的一实施例中，所述全息光学显示组件包括：呈设定角度放置的全息光学成像板以及与所述控制装置连接的液晶显示屏；其中，所述液晶显示屏，用于在所述控制装置的控制下作为发光源向所述全息光学成像板发射光线；所述全息光学成像板，用于对接收的光线进行多次反射在空中形成实像显示对应的交互界面。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无接触全息指纹采集控制方法，应用于无接触全息指纹采集系统，包括：全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置，所述方法包括：控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面；基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据，控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像，且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无接触全息指纹采集控制终端，包括：一或多个存储器及一或多个处理器；所述一或多个存储器，用于存储计算机程序；所述一或多个处理器，连接所述存储器，用于运行所述计算机程序以执行所述的方法。
如上所述，本发明是一种无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端，具有以下有益效果：本发明设置了可在空中形成指纹采集交互界面的全息光学显示组件，并基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户将手指放置于指纹识别区域位置，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。本发明实现了指纹采集识别全流程无接触，并且用户得到清晰明确的指引可以顺利的完成采集流程，提高了指纹采集效率；同时整个指纹采集识别流程都是手指悬空完成，没有任何和设备的直接接触，且没有任何生物指标的残留，提供了卫生及安全保障。
附图说明
图1显示为本发明一实施例中的无接触全息指纹采集系统的结构示意图。
图2显示为本发明一实施例中的所述手势传感器采集用户手指时空变化数据示意图。
图3显示为本发明一实施例中的全息光学显示组件的结构示意图。
图4显示为本发明一实施例中的控制装置的结构示意图。
图5显示为本发明一实施例中的无接触全息指纹采集系统进行指纹采集流程示意图。
图6显示为本发明一实施例中的无接触全息指纹采集系统的架构示意图。
图7显示为本发明一实施例中的无接触全息指纹采集系统的硬件示意图。
图8显示为本发明一实施例中的无接触全息指纹采集控制方法的流程示意图。
图9显示为本发明一实施例中的无接触全息指纹采集控制终端的流程示意图。
实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、““下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
在通篇说明书中，当说某部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接” 的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部分“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素，排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。
其中提到的第一、第二及第三等术语是为了说明多样的部分、成分、区域、层及/或段而使 用的，但并非限定于此。这些术语只用于把某部分、成分、区域、层或段区别于其它部分、成分、区域、层或段。因此，以下叙述的第一部分、成分、区域、层或段在不 超出本发明范围的范围内，可以言及到第二部分、成分、区域、层或段。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
本发明提供一种无接触全息指纹采集系统，设置了可在空中形成指纹采集交互界面的全息光学显示组件，并基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户调整手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。本发明实现了指纹采集识别全流程无接触，并且用户得到清晰明确的指引可以顺利的完成采集流程，提高了指纹采集效率；同时整个指纹采集识别流程都是手指悬空完成，没有任何和设备的直接接触，且没有任何生物指标的残留，提供了卫生及安全保障。
下面以附图为参考，针对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。
如图1展示本发明实施例中的一种无接触全息指纹采集系统的结构示意图。
所述无接触全息指纹采集系统包括：全息光学显示组件1、图像采集装置2、手势传感器3以及控制装置4；
全息光学显示组件1，用于利用现有的全息成像技术在空中形成可触摸但不直接接触的指纹采集过程中的交互界面；此界面可以指示指纹最佳放置的空间位置及操作指导。其中，交互界面包括指纹采集交互界面；所述指纹采集交互界面显示有供用户手指放置的全息指纹区域图标100，该图标以一个全息指纹形式显示，所述指纹采集交互界面还显示采集引导用语，例如“请将手指放到图示位置”。
全息成像技术是利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术。所谓的“全息”即“全部信息”，是指用投影的方法记录并且再现被拍物体发出的光的全部信息。全息影像技术一般也被称作虚拟成像技术或是全息成像，其成像原理就是凭借光波干涉对物体光波的相位与振幅进行记录，与此同时，凭借衍射原理对物体的光波信息进行展现，从而达到成像的效果。
所述手势传感器3，用于采集用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据；具体的，本发明采用的是空间手势传感器，可采集用户手指的三维空间坐标数据。其设置的位置根据需求而定，选择可清楚完整的采集到出现指纹采集交互界面附近对象的时空变化数据，不被系统内其他装置进行遮挡。例如位于指纹采集交互界面的斜下方位置，采集对应手指坐标系下的数据，如图2所示。
所述图像采集装置2，用于采集用户手指的指纹图像；具体的，所述图像采集装置2设置于指纹采集交互界面的全息指纹区域图标对面，可清楚的拍摄到放置于全息指纹区域图标上的用户指纹。所述图像采集装置可采用任一具有指纹图像采集功能的装置，例如摄像头。
所述控制装置4，连接所述全息光学显示组件1、手势传感器3以及图像采集装置2，用于基于由所述手势传感器3采集的用户手指的时空变化数据，控制所述全息光学显示组件1在空中显示对应的交互界面用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置2采集用户手指的指纹图像，且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。
在一实施例中，如图3所示，所述全息光学显示组件包括：呈设定角度放置的全息光学成像板11以及与所述控制装置连接的液晶显示屏12；举例来说，设定角度为45度。其中，所述液晶显示屏12，用于在所述控制装置5的控制下作为发光源向所述全息光学成像板发射光线；优选的，所述液晶显示屏12采用TFT液晶显示屏；全息光学成像板11，用于在全息光学成像板内部结构对接收的光线进行多次反射，使光线进行偏折，在所述全息光学成像板11上方空中形成实像显示对应的交互界面。所述全息光学成像板11采用全息光学材料。
在一实施例中，所述手势传感器2用于发射红外信号且基于由用户手指反射的红外信号实时获取的三维空间坐标信息构建手指数字模型，并统计随时间变化的手指数字模型构建手指数字模型的时间函数。
在一实施例中，如图4所示，所述控制装置4包括：
误触检测控制单元41，用于基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件1在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测；具体的，当系统处于初始状态时，所述控制装置控制全息光学显示组件1在空中形成的指纹采集交互界面，该指纹采集交互界面具有全息指纹区域图标以及采集引导用语，用户将手指放置于该处；所述手势传感器3采集用户手指的时空变化数据，基于采集的时空变化数据进行误触检测；在误触检测不合格的情况下，显示的指纹采集交互界面无变化；在误触检测合格的情况下，进入下一个空间模型偏差检测控制单元42进行空间模型偏差检测。
空间模型偏差检测控制单元42，连接所述误触检测单元41，用于在误触检测合格的情况下，根据由所述手势传感器3采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测；在空间模型偏差检测合格的情况下，说明用户手指与全息指纹区域图标位置重合，控制所述图像采集装置2采集用户手指的指纹图像，并控制所述全息光学显示组件1在空中显示位置维持时间提醒界面；例如“位置正确，开始采集，请保持手指静止”。在空间模型偏差检测不合格的情况下控制全息光学显示组件1在空中显示位置偏差说明引导界面，以供引导用户调整手指位置并再次进行空间模型偏差检测，直至用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合；其中，位置偏差说明引导界面上显示有偏差方向、引导正确方向的语言信息。
拍摄偏差检测控制单元43，连接所述空间模型偏差检测单元42，用于基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置2采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测，并在拍摄偏差检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件1在空中显示拍摄偏差说明界面，以供用户进行相应的解决操作；其中，拍摄偏差说明界面具有拍摄偏差原因以及相应解决方案的语言信息。例如，“手指有污渍遮挡指纹，请尽快进行清理”， 或者“图像分辨率有偏差，请保持手指静止，待进行重新拍摄”，再或者“图像分辨率有偏差，请拨打以下电话通知维修人员进行维修”，还可以在判断图像采集装置出故障时，控制装置直接向外部发送报警信号通知维修人员及时进行抢修。在拍摄偏差检测合格的情况下，将指纹图像送入指纹质量检测控制单元24进行指纹质量检测。
指纹质量检测控制单元44，连接所述拍摄偏差检测控制单元43，用于基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像中识别的指纹信息进行指纹质量检测，并在指纹质量检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件1在空中显示指纹采集失败界面；其中，所述指纹采集失败界面上显示有采集失败的语言信息。例如“指纹采集失败”。在指纹质量检测合格的情况下，将指纹信息送入指纹保存控制单元25进行保存。
指纹保存控制单元45，连接所述指纹质量检测控制单元44，用于对指纹质量检测合格的指纹信息进行加密保存，并在成功保存后控制全息光学显示组件1在空中显示指纹采集成功界面。若保存不成功，控制全息光学显示组件1在空中显示指纹采集失败界面。其中，所述指纹保存失败界面上显示有保存失败的语言信息。例如“指纹保存失败”。
在一实施例中，对于误触检测控制单元41进行误触检测的方式，所述基于误触检测算法，根据由所述手势传感器3采集的用户手指在控制全息光学显示组件1在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测包括：
判断将由所述手势传感器3采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比获得的模型偏差值是否在非误触偏差范围内且采集的用户手指的手指数字模型所对应的时间函数是否符合非误触时间特征；
具体的，将由所述手势传感器3实时采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比获得的模型偏差值；判断获得模型偏差值是否在非误触偏差范围内；判断采集的用户手指的手指数字模型所对应的时间函数是否符合非误触时间特征；其中，判断符合非误触时间特征可以为：可通过设置预设短暂接触时间阈值特征来判断是否符合非误触时间特征，即通过手指数字模型所对应的时间函数判断是否符合预设短暂接触阈值特征来判断是否用户是否短暂接触指纹采集交互界面，确认是否误触； 或者，可通过设置预设时间内的预设频繁接触次数特征来判断是否符合非误触时间特征，即通过手指数字模型所对应的时间函数判断是否预设时间内的预设频繁接触次数特征判断是否用户是否短暂接触指纹采集交互界面，确认是否误触。
若模型偏差值在非误触偏差范围内且时间函数符合非误触时间特征，则判断为误触检测合格；
若模型偏差值不在非误触偏差范围内或时间函数不符合非误触时间特征，则判断为误触检测不合格。
在一实施例中，对于空间模型偏差检测控制单元42空间模型偏差检测的方式，所述进行所述根据由所述手势传感器3采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测包括：
将由所述手势传感器3采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比，获得的模型偏差值；
基于空间模型偏差算法，判断模型偏差值是否在模型正常偏差范围内；具体的，判断用户手指的手指数字模型与标准数字模型在一定时间内的偏差值是否在模型正常偏差范围内；其中，所述模型正常偏差范围内可根据需求设定。
若在模型正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测合格；
若不在正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测不合格。
在一实施例中，对于拍摄偏差检测控制单元43进行拍摄偏差检测的方式，所述基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测包括：
对所述图像采集装置采集的用户手指的指纹图像是否符合指纹识别条件；其中，所述指纹识别条件包括：图像分辨率条件、指纹边缘可见条件、指纹完整度条件以及图像尺寸条件；具体的，通过判断用户手指的指纹图像是否符合标准图像分辨率、是否指纹边缘可见、是否具有完整度以及是否图像尺寸符合标准来判断是否符合指纹识别条件。通过该方式可以初步判断指纹图像是否可以进行后续指纹识别，并对不符合要求的指纹图像进行筛选，不进行后续指纹识别步骤，避免工作量。
若符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测合格；
若不符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测不合格。
在一实施例中，对于指纹质量检测控制单元44进行指纹质量检测的方式，所述基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹质量检测包括：
对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹识别，并判断识别的指纹信息的指纹特征是否符合指纹质量标准；具体的，指纹识别的方式包括：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。优选的，指纹质量标准可以为清晰度、完整度、是否提取到足够的特征、是否可分辨；指纹质量标准可以为国际指纹质量标准；
若符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测合格；
若不符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测不合格。
为了更好的描述无接触全息指纹采集系统的指纹采集过程，现结合以下图5进行具体说明。
无接触全息指纹采集系统的指纹采集步骤包括：
步骤1：控制装置控制全息光学显示组件在空中形成指纹采集交互界面。
步骤2：手势传感器采集用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据。
步骤3：控制装置通过用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比获得的模型偏差值以及采集的用户手指的手指数字模型所对应的时间函数进行误触检测；若误触检测合格，则执行步骤4；若误触检测不合格，则不进行后续流程。
步骤4：控制装置将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比，获得模型偏差值。
步骤5：控制装置基于空间模型偏差算法，通过判断模型偏差值是否在模型正常偏差范围内进行空间模型偏差检测；若空间模型偏差检测不合格，则执行步骤6；若空间模型偏差检测合格，则执行步骤7。
步骤6：控制装置控制全息光学显示组件在空中显示位置偏差说明引导界面，以供引导用户调整手指位置，并回到步骤4。
步骤7：控制装置控制所述图像采集装置采集位于指纹识别区域位置的用户手指的指纹图像，并控制所述全息光学显示组件在空中显示位置维持时间提醒界面。
步骤8：控制装置基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测；若拍摄偏差检测不合格，则执行步骤9；若拍摄偏差检测合格，则执行步骤10。
步骤9：控制装置控制全息光学显示组件在空中显示拍摄偏差说明界面，并说明拍摄偏差理由以及解决方式。
步骤10：控制装置基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像中识别的指纹信息进行指纹质量检测；若指纹质量检测不合格，则执行步骤11；若指纹质量检测合格，则执行步骤12。
步骤11：控制装置控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集失败界面。
步骤12：控制装置对指纹质量检测合格的指纹信息进行加密保存，并在成功保存时执行步骤13，在未成功保存时执行步骤11。
步骤13：控制装置控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集成功界面，提示用户完成指纹采集。
为了更好的说明上述无接触全息指纹采集系统，本发明提供以下具体实施例。
实施例1：一种无接触全息指纹采集系统。图6为本实施例的无接触全息指纹采集系统的框架图。
如图7所示，所述系统的硬件包括：摄像头2、全息光学面板11、TFT液晶显示屏12、手势传感器3。同时显示屏12、手势传感器3和摄像头2外接到一块主控板上（主控板可以直接采用windows平台计算机或安卓平台的主控板）。
系统可通过经过全息光学面板折射形成的实像，因为光线汇聚作用，可以直接在空气中形成可触摸，但不直接接触的人机交互界面。此界面可以指示指纹最佳放置的空间位置及操作指导。系统通过手势传感器3探测手指在全息成像附近时的实时空间坐标，并配合时间参数导出手指数字模型的时间函数。
如图6，主控板在主机端，通过自开发的win平台软件或安卓平台APP显示指纹采集的交互界面，在指纹放置的位置显示一个全息指纹的图标，使用者站在设备前50cm处，将手抬起距离屏幕20cm的空中， 伸出大拇指或者食指对准人眼在空中观察到的全息指纹的图标，当用户的手指和全息成像的指纹图标位置基本重合时，交互界面会显示“位置正确，开始采集，请保持手指静止”，用户维持2秒静止后，会显示“指纹采集成功”（或提示由于什么原因采集失败）。整个采集过程简单、易操作，且实现了和设备间的完全无接触。其中，通过空间手势传感器可以采集手指的空间实时三维坐标，再通过此实时三维坐标构建的数字模型，可以和标准数字模型比对，从而完成偏差计算，实现偏差可控的指纹采集。同时，可以在主机上计算图形质量，保证指纹采集达到国家标准。
本实施例在实际使用中，会在人机之间投影出一个悬空的全息交互界面，同时在此界面上会对用户采集指纹的全流程做出指引，特别是在指纹放置位置上做出标识图案，用户在按流程操作后，可以简单便捷的完成采集。
与上述实施例原理相似的是，本发明提供一种无接触全息指纹采集控制方法。
如图8展示本发明实施例中的一种无接触全息指纹采集控制方法的流程示意图。
应用于无接触全息指纹采集系统，包括：全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置；其中，全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置可实现上述实施例中描述的全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置的结构及功能。所述全息光学显示组件，用于在空中形成指纹采集交互界面；其中，所述指纹采集交互界面显示有供用户手指放置的全息指纹区域图标；所述手势传感器，用于采集用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据；所述图像采集装置，用于采集用户手指的指纹图像；
所述方法包括：
步骤S1：控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面。
步骤S2：基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据，控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像，且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。
由于该无接触全息指纹采集控制方法的实现原理已在前述实施例中进行了叙述，因此此处不作重复赘述。
在一实施例中，所述手势传感器用于基于由用户手指反射的红外信号实时获取的三维空间坐标信息构建手指数字模型，并统计随时间变化的手指数字模型构建手指数字模型的时间函数。
在一实施例中，步骤S2包括：
基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测；
在误触检测合格的情况下，根据由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测；在空间模型偏差检测合格的情况下控制所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像，并控制所述全息光学显示组件在空中显示位置维持时间提醒界面；在空间模型偏差检测不合格的情况下控制全息光学显示组件在空中显示位置偏差说明引导界面，以供引导用户调整手指位置并再次进行空间模型偏差检测，直至用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合；
基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测，并在拍摄偏差检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件在空中显示拍摄偏差说明界面；
基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像中识别的指纹信息进行指纹质量检测，并在指纹质量检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集失败界面；
对指纹质量检测合格的指纹信息进行加密保存，并在成功保存后控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集成功界面。
在一实施例中，所述基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测包括：
判断将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比获得的模型偏差值是否在非误触偏差范围内且采集的用户手指的手指数字模型所对应的时间函数是否符合非误触时间特征；
若模型偏差值在非误触偏差范围内且时间函数符合非误触时间特征，则判断为误触检测合格；
若模型偏差值不在非误触偏差范围内或时间函数不符合非误触时间特征，则判断为误触检测不合格。
在一实施例中，所述根据由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测包括：
将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比，获得的模型偏差值；
基于空间模型偏差算法，判断模型偏差值是否在模型正常偏差范围内；
若在模型正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测合格；
若不在正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测不合格。
在一实施例中，所述基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测包括：
对所述图像采集装置采集的用户手指的指纹图像是否符合指纹识别条件；其中，所述指纹识别条件包括：图像分辨率条件、指纹边缘可见条件、指纹完整度条件以及图像尺寸条件；
若符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测合格；
若不符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测不合格。
在一实施例中，所述基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹质量检测包括：
对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹识别，并判断识别的指纹信息是否符合指纹质量标准；
若符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测合格；
若不符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测不合格。
本发明实施例提供的无接触全息指纹采集控制方法可以采用终端侧或服务器侧实施，就无接触全息指纹采集控制终端的硬件结构而言，请参阅图9，为本发明实施例提供的无接触全息指纹采集控制终端900的一个可选的硬件结构示意图，该终端900可以是移动电话、计算机设备、平板设备、个人数字处理设备、工厂后台处理设备等。所述终端900包括：至少一个处理器901、存储器902、至少一个网络接口903和用户接口904。装置中的各个组件通过总线系统905耦合在一起。可以理解的是，总线系统905用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统905除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图9中将各种总线都标为总线系统。
其中，用户接口904可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击枪、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。
可以理解，存储器902可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，StaticRandom Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous StaticRandomAccess Memory)。本发明实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类别的存储器。
本发明实施例中的存储器902用于存储各种类别的数据以支持所述终端900的操作。这些数据的示例包括：用于在所述终端900上操作的任何可执行程序，如操作系统9021和应用程序9022；操作系统9021包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序9022可以包含各种应用程序，例如媒体播放器(MediaPlayer)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例提供的无接触全息指纹采集控制方法可以包含在应用程序9022中。
上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器901中，或者由处理器901实现。处理器901可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器901中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器901可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器901可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器901可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所提供的配件优化方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
在示例性实施例中，所述终端900可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，ProgrammableLogic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable LogicDevice)，用于执行前述方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
于本申请提供的实施例中，所述计算机可读写存储介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁存储设备、闪存、U盘、移动硬盘、或者能够用于存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其它介质。另外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果指令是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字订户线（DSL）或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源发送的，则所述同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。然而，应当理解的是，计算机可读写存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或者其它暂时性介质，而是旨在针对于非暂时性、有形的存储介质。如申请中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘（CD）、激光光盘、光盘、数字多功能光盘（DVD）、软盘和蓝光光盘，其中，磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则用激光来光学地复制数据。
由上可知，本发明与现有技术相比，具有以下优势：
1、本发明实现清晰的用户引导；解决用户不清楚指纹放置位置的问题，可以通过更智能、直观的用户引导系统，例如全息光学显示组件，确保用户能够迅速准确地完成采集流程。
2、本发明无需密闭腔体设计；设计上避免需要一个半密闭腔体，以降低用户接触到设备的可能性。可能采用更开放、自然的设计，确保设备在使用时不会成为潜在的传染源。
3、本发明实现高精度的手势控制；采用先进的手势控制技术，确保设备能够准确地识别用户的手指位置和动作，从而实现更精准的指纹采集。
4、本发明实现实时反馈和提示；设备可以提供实时反馈，告知用户指纹的放置情况，避免多次采集不成功的问题。这可以通过显示界面、声音提示等方式来实现。
5、本发明实现高度安全的识别；无接触设备的安全性至关重要，采用高度安全的指纹识别算法和技术，确保指纹信息的准确性和安全性。
6、本发明采用的设备易于维护和清洁；设备的结构应当考虑易于维护和清洁，以确保设备能够在长期使用中保持高效和卫生。在市场上，这样的无接触指纹采集设备有望在满足卫生和安全需求的同时提高用户体验，尤其是在特殊环境下的广泛应用。综上所述，本发明的无接触全息指纹采集系统、控制方法及终端，设置了可在空中形成指纹采集交互界面的全息光学显示组件，并基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户将手指放置于指纹识别区域位置，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。本发明实现了指纹采集识别全流程无接触，并且用户得到清晰明确的指引可以顺利的完成采集流程，提高了指纹采集效率；同时整个指纹采集识别流程都是手指悬空完成，没有任何和设备的直接接触，且没有任何生物指标的残留，提供了卫生及安全保障。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述系统包括：
全息光学显示组件、图像采集装置、手势传感器以及控制装置；其中，
所述全息光学显示组件，用于在空中形成指纹采集交互界面；其中，所述指纹采集交互界面显示有供用户手指放置的全息指纹区域图标；
所述手势传感器，用于采集用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据；
所述图像采集装置，用于采集用户手指的指纹图像；
所述控制装置，连接所述全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置，用于基于由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据，控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像，且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。
2.根据权利要求1中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述手势传感器用于基于由用户手指反射的红外信号实时获取的三维空间坐标信息构建手指数字模型，并统计随时间变化的手指数字模型构建手指数字模型的时间函数。
3.根据权利要求2中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述控制装置包括：
误触检测控制单元，用于基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测；
空间模型偏差检测控制单元，连接所述误触检测单元，用于在误触检测合格的情况下，根据由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测；在空间模型偏差检测合格的情况下控制所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像，并控制所述全息光学显示组件在空中显示位置维持时间提醒界面；在空间模型偏差检测不合格的情况下控制全息光学显示组件在空中显示位置偏差说明引导界面，以供引导用户调整手指位置并再次进行空间模型偏差检测，直至用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合；
拍摄偏差检测控制单元，连接所述空间模型偏差检测单元，用于基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测，并在拍摄偏差检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件在空中显示拍摄偏差说明界面；
指纹质量检测控制单元，连接所述拍摄偏差检测控制单元，用于基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像中识别的指纹信息进行指纹质量检测，并在指纹质量检测不合格的情况下，控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集失败界面；
指纹保存控制单元，连接所述指纹质量检测控制单元，用于对指纹质量检测合格的指纹信息进行加密保存，并在成功保存后控制全息光学显示组件在空中显示指纹采集成功界面。
4.根据权利要求3中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述基于误触检测算法，根据由所述手势传感器采集的用户手指在控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面附近的时空变化数据进行误触检测包括：
判断将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比获得的模型偏差值是否在非误触偏差范围内且采集的用户手指的手指数字模型所对应的时间函数是否符合非误触时间特征；
若模型偏差值在非误触偏差范围内且时间函数符合非误触时间特征，则判断为误触检测合格；
若模型偏差值不在非误触偏差范围内或时间函数不符合非误触时间特征，则判断为误触检测不合格。
5.根据权利要求3中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述根据由所述手势传感器采集的用户手指的时空变化数据进行空间模型偏差检测包括：
将由所述手势传感器采集的用户手指的手指数字模型与标准手指模型进行对比，获得的模型偏差值；
基于空间模型偏差算法，判断模型偏差值是否在模型正常偏差范围内；
若在模型正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测合格；
若不在正常偏差范围内，则用户手指与全息指纹区域图标位置重合，判断为空间模型偏差检测不合格。
6.根据权利要求3中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述基于拍摄偏差算法，对所述图像采集装置采集用户手指的指纹图像进行拍摄偏差检测包括：
对所述图像采集装置采集的用户手指的指纹图像是否符合指纹识别条件；其中，所述指纹识别条件包括：图像分辨率条件、指纹边缘可见条件、指纹完整度条件以及图像尺寸条件；
若符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测合格；
若不符合指纹识别条件，则将采集的用户手指的指纹图像判断为拍摄偏差检测不合格。
7.根据权利要求3中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述基于指纹质量检测算法，对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹质量检测包括：
对拍摄偏差检测合格的用户手指的指纹图像进行指纹识别，并判断识别的指纹信息是否符合指纹质量标准；
若符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测合格；
若不符合指纹质量标准，则将识别的指纹判断为指纹质量检测不合格。
8.根据权利要求1中所述的无接触全息指纹采集系统，其特征在于，所述全息光学显示组件包括：呈设定角度放置的全息光学成像板以及与所述控制装置连接的液晶显示屏；
其中，所述液晶显示屏，用于在所述控制装置的控制下作为发光源向所述全息光学成像板发射光线；
所述全息光学成像板，用于对接收的光线进行多次反射在空中形成实像显示对应的交互界面。
9.一种无接触全息指纹采集控制方法，其特征在于，应用于无接触全息指纹采集系统，包括：全息光学显示组件、手势传感器以及图像采集装置，所述方法包括：
控制全息光学显示组件在空中形成的指纹采集交互界面；
基于由所述手势传感器采集的用户手指在指纹采集交互界面附近的时空变化数据，控制所述全息光学显示组件在空中显示对应的交互界面引导用户调整用户手指与全息指纹区域图标位置重合，并控制图像采集装置采集用户手指的指纹图像，且在采集的指纹图像中的指纹信息符合指纹质量标准的情况下将对应的用户指纹信息进行保存。
10.一种无接触全息指纹采集控制终端，其特征在于，包括：一或多个存储器及一或多个处理器；
所述一或多个存储器，用于存储计算机程序；
所述一或多个处理器，连接所述存储器，用于运行所述计算机程序以执行如权利要求9所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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