CN205354054U - 基于生命体征的指纹采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于生命体征的指纹采集器，指纹采集窗设于外壳上,在壳内指纹采集窗的一侧为入射光路，另一侧为出射光路；入射光路由白光LED前端依次设置准直透镜、匀光玻璃以及起偏器构成，照射指纹采集窗上的指纹；在指纹采集窗的另一侧为出射光路，按照光传播方向，设置彩色摄像头；指纹采集窗上的指纹反射回的光由设置在指纹采集仪内部的彩色摄像头采集，彩色摄像头持续采集指纹信息并将图像的红绿蓝三种颜色的信息进行分离获得红绿蓝三幅图像的强度值。本实用新型综合光强的变化情况对是否活体真指纹做出判别；由于起偏器的作用，摄像头所采集到的信息可以略深于表皮，可以探测到脉搏相关信息，提高识别的可靠程度。
Description
技术领域
本实用新型属于光子学，信息科学和生物科学的交叉技术领域，具体涉及一种基于生命体征的指纹采集器。
背景技术
指纹识别是重要的身份识别方法。相比于DNA与虹膜识别，具有简便易用的特点，已广泛的应用于我们的生活中。当前的指纹身份识别主要有光学式采集方式以及电容式采集方式。对于这两种采集方式，都存在有一定的不安全因素。然而，指纹识别的简易性也造成了这种方法的局限性。层出不穷的指纹膜，作为假指纹，可以欺骗许多指纹识别系统。针对现有的指纹采集设备，不法分子也已经开发出相应的指纹膜。更有甚者，在2009年的一起越狱案中，囚犯使用狱警的断指逃脱了监狱。上述种种缺点极大的降低了现有指纹识别系统的有效性。在高端的指纹识别系统中，人们利用指纹光谱信息来区别真假指纹。然而，光谱检测系统的引入也增加了指纹识别系统的成本。另一方面，基于光谱检测的指纹识别系统亦不是鉴别真假指纹的最终方案，其有效性还有待提高。2012年1月16日中新网消息称，香港自助过关系统“e道”（一种利用多光谱成像技术的高性能指纹机），被百元的指纹膜攻破。为了更好的鉴别真假手指，我们在此提出了动态光学检测方法，通过指纹识别时的多次探测，我们可以很好的区别真假指纹。
由于脉搏有舒张和收缩两种状态，在收缩时，动脉充血，手指尖（也包含了动脉）透光率下降；反之，舒张时，透光率下降。这样，只要检测摄像头采集的图像的综合光强变化，就可以获得心率。
实用新型内容
1、本实用新型的目的。
本实用新型提出一种全新的指纹采集系统，可以在指纹采集的硬件系统上，区分出真假手指。同时，该系统还可以检测活体手指，从而避免越狱事件中断指的事情的发生。
2、本实用新型所采用的技术方案。
本实用新型基于生命体征的指纹采集器，指纹采集窗设于指纹识别器外壳上,在壳内指纹采集窗的一侧为入射光路，在指纹采集窗的另一侧为出射光路；入射光路由白光LED前端依次设置准直透镜、匀光玻璃以及起偏器构成，照射指纹采集窗上的指纹；在指纹采集窗的另一侧为出射光路，按照光传播方向，设置彩色摄像头；指纹采集窗上的指纹反射回的光由设置在指纹采集仪内部的彩色摄像头采集，彩色摄像头持续采集指纹信息并将图像的红绿蓝三种颜色的信息进行分离获得红绿蓝三幅图像的强度值。
更进一步的具体实施例中，彩色摄像头前放置滤除光学玻璃的反射光信号和滤除部分表皮的反射光的检偏器。
更进一步的具体实施例中，在获得指纹图像后，指纹图像经由指纹识别器外壳上的usb接口，将指纹图像传输向PC。
3、本实用新型的有益效果。
（1）本实用新型在现有的指纹识别器结构基础上进行改造，可以保证用户在使用时沿用旧有实用习惯即可轻松使用。
（2）本实用新型使用了白光LED和彩色摄像头检测彩色指纹图像，因此，可以获得三种波长的光强信息，综合光强的变化情况以及指纹信息对指纹的正确性以及是否活体真指纹做出判别。
（3）由于本实用新型的起偏器的作用，摄像头所采集到的信息可以略深于表皮，因而可以探测到脉搏相关信息，可以用来判定用户输入指纹是否为活体真指纹，大大提高指纹识别的可靠程度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，指纹采集窗1、白光LED2、准直透镜3、匀光玻璃4、起偏器5、检偏器6、彩色摄像头7、USB接口8、指纹识别器外壳9。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图一所示，当手指放上指纹采集窗1后，彩色摄像头7检测到手指的轮廓，开启系统。首先。白光LED2点亮，紧接着，彩色摄像头7开始采集图像信息。
白光LED2将依次通过准直透镜3、匀光玻璃4、起偏器5，均匀而准直的发射到指纹采集窗1上，照明手指。
白光LED2照射手指后，由手指的表皮会有部分光反射，而手指的内部也将后向散射部分光，后向散射的光与反射光同时到达彩色摄像头7。
彩色摄像头7前放置一个检偏器6，可以滤除光学玻璃的反射光信号，也可以滤除部分表皮的反射光，从而获得更好的指纹图像对比度与清晰度，也有助于帮助我们获得血管的舒张变化。
在获得指纹图像后，指纹图像经由指纹识别器外壳9上的usb接口8，将指纹图像传输向PC。指纹图像会导入传统的指纹识别模组，进行身份识别。如果识别失败，系统将自动发出识别失败信息。
在身份识别成功后，彩色摄像头7将进一步的实时获取视频图像，并同步的将图像的红绿蓝三种颜色的信息进行分离，即将彩色图像分解为红色图像、绿色图像以及蓝色图像，并转换为灰度图像。将三幅图像的灰度值进行积分，可以获得红绿蓝三幅图像的强度值，记为R、G、B，这三个数字为自然数。我们R、G、B导入一个函数f(R、G、B)中。函数的自变量为R、G、B，函数的结果是一个实数，用来表示当前的血管的舒张程度。
如用户使用真人手指进行检测，随着时间的推移，将采集一系列的视频图像，每一帧图像都将计算出其相应的R、G、B，并且获得相应的f(R、G、B)数值。将这一系列的数值组成的曲线，即可以获得血管的舒张时间曲线。然而，如果用户使用的使指模等非真人手指，那么，系统将无法获得其心率信息，此时，系统也将自动发出警告。
在获得心率信息的同时，我们也将上述的视频图像中每一帧的R、G、B值带入到函数f(R、G、B)，该函数的自变量为R、G、B值，输出量为血氧饱和度。
相机在采集图像信息的同时，将图像信息的变化展示在显示屏上，通过这个方法，可以帮助用户更好的使用该系统，还可以提高系统的用户体验性。
上述描述中提取的生命特征的方法为利用RGB值得到脉搏的方法，本实用新型并不局限于该方法，还可采用其他方法来提取生命特征，如探测血氧饱和度。
Claims (3)
1.一种基于生命体征的指纹采集器，其特征在于：指纹采集窗（1）设于指纹识别器外壳（9）上,在壳内指纹采集窗的一侧为入射光路，在指纹采集窗的另一侧为出射光路；入射光路由白光LED（2）前端依次设置准直透镜（3）、匀光玻璃（4）以及起偏器（5），照射指纹采集窗（1）上的指纹；在指纹采集窗的另一侧为出射光路，按照光传播方向，设置彩色摄像头；指纹采集窗（1）上的指纹反射回的光由设置在指纹采集仪内部的彩色摄像头（7）采集，彩色摄像头（7）持续采集指纹信息并将图像的红绿蓝三种颜色的信息进行分离获得红绿蓝三幅图像的强度值。
2.根据权利要求1所述的基于生命体征的指纹采集器，其特征在于：彩色摄像头（7）前放置滤除光学玻璃的反射光信号和滤除部分表皮的反射光的检偏器（6）。
3.根据权利要求1所述的基于生命体征的指纹采集器，其特征在于：在获得指纹图像后，指纹图像经由指纹识别器外壳（9）上的usb接口（8），将指纹图像传输向PC。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108734076A (zh) * | 2017-04-18 | 2018-11-02 | 金佶科技股份有限公司 | 指纹识别装置以及指纹识别方法 |
| CN108784664A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-13 | 上海掌门科技有限公司 | 基于压力传感器和图像采集设备的诊脉装置 |
| WO2022206548A1 (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 维沃移动通信有限公司 | 电子设备、生物检测控制方法及装置 |
| WO2022221998A1 (zh) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 生物特征检测装置和可穿戴设备 |
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