CN205485927U - 基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，包括处理单元及相电连接的电源模块，该处理单元电连接场景相机组、生物识别相机组、LED光源组、识别单元、全息投影单元和通讯模块。本实用新型的有益效果：使用者可以通过肢体动作进行人机交互，提供了多种生物信息识别方法，科技感十足，人机交互方式非常友好。

Description

基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统

技术领域

本实用涉及生物识别技术领域，具体来说，涉及一种基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统。

背景技术

目前，生物识别技术应用越来越多，人脸识别技术、指纹识别技术等已被普通大众广泛接受，另外还有虹膜识别技术、静脉识别技术、步态识别技术、掌纹识别技术等在一些特殊领域均有应用，相信随着科技的发展，会慢慢走向普通大众。

生物识别的核心技术是能够确定人的身份，及具有生物活体性，2013年中国公民身份证已采集公民的指纹信息，相信未来会集成更多生物识别信息，特别是虹膜和人脸信息，因为在国外一些国家的公民身份证已经集成了这些生物识别信息。生物识别技术对国土安全领域特别重要，在出入境及重要禁地都会出现生物识别设备，但是目前的生物识别技术识别设备最大的缺点是人机交互方式不友好，因为很多生物识别信息采集是非接触式采集，如人脸、虹膜信息，远距离识别设备，如果显示屏很小，不能给用户很好的引导，如果是显示屏很大既不美观也侵犯用户信息，而且一般的识别设备都有一定的识别距离和范围，太远或太近都不行，很多使用者并不关心语音提示和图像显示，特别是在不懂外语的情况下，在他国家进行生物识别时，易用性差的设备总会使使用者陷入尴尬的境地。

因此，迫切需要一种具有友好人机交互方式的生物识别系统及方法，能够引导用户进行位置移动、身体局部动作调整与展示，如身体向前或向后移动、头部微动、肢体移动等动作。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用提出一种基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统及方法。

为实现上述技术目的，本实用的技术方案是这样实现的：

一种基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，包括处理单元及相电连接的电源模块，该处理单元电连接场景相机组、生物识别相机组、LED光源组、识别单元、全息投影单元和通讯模块。

进一步的，识别单元包括人脸识别模块、虹膜识别模块、指纹识别模块、指静脉识别模块、掌静脉识别模块、掌纹识别模块、声音识别模块和步态识别模块中的一种或几种。

进一步的，通讯模块包括USB通讯芯片、wifi通讯芯片、网络通讯芯片和GSM通讯芯片中的一种或几种。

进一步的，所述场景相机组包括至少一台相机。

进一步的，全息投影单元包括激光光源、投影芯片和镜头组，全息投影单元还包括空气薄膜生成器。

本实用的有益效果：使用者可以通过肢体动作进行人机交互，提供了多种生物信息识别方法，科技感十足，人机交互方式非常友好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用实施例所述的基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统结构示意图；

图2是根据本实用实施例所述的识别模块结构示意图；

图3是根据本实用实施例所述的通讯模块结构示意图；

图4是根据本实用实施例所述的虚像投射示意图；

图5是根据本实用实施例所述的实像投射示意图；

图6是根据本实用实施例所述的全息膜投射示意图一；

图7是根据本实用实施例所述的全息膜投射示意图二；

图8是根据本实用实施例所述的场景相机组摆放示意图一；

图9是根据本实用实施例所述的场景相机组摆放示意图二；

图10是根据本实用实施例所述的场景相机组摆放示意图三。

图中：

100、处理单元；200、场景相机组；300、生物识别相机组；400、LED光源组；500、识别单元；501、人脸识别模块；502、虹膜识别模块；503、指纹识别模块；504、指静脉识别模块；505、掌静脉识别模块；506、掌纹识别模块；507、声音识别模块；508、步态识别模块；600、全息投影单元；601、激光光源；602、投影芯片；603、镜头组；604、空气薄膜生成器；605、空气薄膜；606、全息膜；700、电源模块；800、通讯模块；801、USB通讯芯片；802、wifi通讯芯片；803、网络通讯芯片；804、GSM通讯芯片；900、使用者；901、虚像。

具体实施方式

下面将结合本实用实施例中的附图，对本实用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实用一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用保护的范围。

如图1-10所示，根据本实用实施例所述的一种基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，包括处理单元100及相电连接的电源模块700，其特征在于，该处理单元100电连接场景相机组200、生物识别相机组300、LED光源组400、识别单元500、全息投影单元600和通讯模块800。

识别单元500包括人脸识别模块501、虹膜识别模块502、指纹识别模块503、指静脉识别模块504、掌静脉识别模块505、掌纹识别模块506、声音识别模块507和步态识别模块508中的一种或几种。通讯模块800包括USB通讯芯片801、wifi通讯芯片802、网络通讯芯片803和GSM通讯芯片804中的一种或几种。所述场景相机组200包括至少一台相机201。全息投影单元600包括激光光源601、投影芯片602和镜头组603，全息投影单元600还包括空气薄膜生成器604。

为了方便理解本实用的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本实用所述的基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统是一种具有人脸识别、虹膜识别、掌纹识别、指纹识别、静脉识别、步态识别等多种模态生物识别功能的系统，系统投射交互信息与引导信息，交互信息包括投射键盘、操作界面、图像、图符等交互信息，引导信息为使用者做识别动作引导，其中引导信息包括但不限于语言文字、图案、立体引导像等指示性信息：如虚拟人脸、人体或四肢等身体特征或局部身体特征，引导用户做相应生物识别特征信息的采集。场景相机采集场景信息，包括环境信息、距离信息及使用者手势信息、体貌信息，使用者可以通过肢体动作进行人机交互，科技感十足，人机交互方式非常友好。

本实用所述多模态生物识别系统其特征包括处理单元100，场景摄像机组200，生物识别摄像机组300，LED光源组400，识别模块500，全息投影单元600，电源模块700，通讯模块800。处理单元100与场景相机组200，生物识别相机组300，LED光源组400，识别模块500，全息投影单元600，电源模块700，通讯模块800相连，并控制各个单元模块协调工作。其中处理单元包括主CPU和存储芯片、按键、话筒、扬声器等器件。

所述生物识别相机组300包括至少一台相机，用于生物识别图像的采集，可以和场景相机组200合二为一复用。所述LED光源组400包括至少一个光源，所述光源是至少发出红外光的光源，用于生物识别特征照射。

所述识别模块500包括人脸识别模块501、虹膜识别模块502、指纹识别模块503、指静脉识别模块504、掌静脉识别模块505、掌纹识别模块506、声音识别模块507和步态识别模块508；根据识别模块500的具体实施方式，本实用所述多模态生物识别系统，可以是单一的某种生物识别系统，也可以是几种生物识别组合的多模态生物识别系统。

所述投影模块600包括激光光源组601，投影芯片602，镜头组603。

所述通讯模块800包括有USB通讯芯片801和/或WIFI通讯芯片802和/或网络通讯芯片803和/或GSM通讯芯片804。通讯模块800根据具体设备包含通信芯片与相应通信方式设备进行通讯。

所述全息投影单元600还包括空气薄膜生成器604，全息膜605。

投影模块600投射交互信息与引导信息，交互信息包括投射键盘、操作界面、图像、图符等交互信息，引导信息为使用者做识别动作引导，其中引导信息包括但不限于语言文字、图案、立体引导像等指示性信息：如虚拟人脸、人体或四肢等身体特征或局部身体特征，引导用户做相应生物识别特征信息的采集。

投影单元600投射的引导人物立体像根据具体实施方式可以是使用者体貌信息再现像，也可以是系统设定的人物形象。

为了能够投射立体像，只有采用相干光源，因为相干光源经过干涉可以记录光波的振幅和相位信息，即记录光的全部信息，同样相干光源照射干涉形成的全息图通过衍射便能恢复光的全部信息，从而可以实现立体像的再现。全息干涉条件苛刻，本实用采用计算全息方式，即软件编程方式根据光学相干原理将待显示物体处理成全息图。将全息图显示在投影芯片上，经过激光照射便能投影出立体像，全息衍射的立体像有两个，一虚一实，分别是正负一级衍射像，实像是真实光线汇聚所称，需要有成像介质，即载体，光线落到载体上，经过漫反射，便能从不同地方看见了；虚像是人眼在一定方向上看到但是不能用屏幕即载体接收呈现，其实是光线折射或反射所致，只能在特定方向上看的到。因此根据投影像的物理形成原理不同，本实用的全息投影单元有几种不同实施方式，但不限这些实施方式。

在一个实施例中，如投射虚像，根据图4所示：全息投影单元600包括激光光源组601，投影芯片602，镜头组603，其中激光光源组601包括至少一个激光器，如果需要投射的立体图像颜色是真彩色的，则激光光源组601包括能够发射彩色激光的激光器，如由红色激光器和绿色激光器和蓝色激光器组成，如果投射的立体像是单色的，则选择一种颜色激光就可以。投影芯片602，起到光栅的作用，受CPU控制，根据具体全息图，进行相应调整与变化。镜头组603对像的大小和远近有辅助调节作用。此种实施方式，使用者900会在特定方向内看到虚像901。

在一个实施例中，如投射实像，需要有成像介质，其中有一种方法是利用特殊技术如超声波干扰法或激光投射，使空气形成一层层成像介质605，此种实施方式根据图5所示：全息投影单元600包括激光光源组601，投影芯片602，镜头组603，空气薄膜制造器604，空气薄膜制造器604会在指定区域制造投射空气薄膜605，使全息投影单元600投射的人物立体像显示在空气薄膜605上，使用者900会看到薄膜上的立体像901。其中激光光源组601包括至少一个激光器，如果需要投射的立体图像颜色是真彩色的，则激光光源组601包括能够发射彩色激光的激光器，如由红色激光器和绿色激光器和蓝色激光器组成，如果投射的立体像是单色的，则选择一种颜色激光就可以。投影芯片602，起到光栅的作用，受CPU控制，根据具体全息图，进行相应调整与变化。镜头组603对像的大小和远近有辅助调节作用。

同时，同样的投影薄膜也可以是系统所提供的全息膜606，其结构方式可以有多种，例如，如图6或图7所示的面型或球面型。

根据全息投影单元不同实施方式，本实用所述多模态生物识别系统体积不一样，以投影成虚像方式实施，设备体积最小，特别是单色激光投影显示，此种方式可以集成到小型化识别设备，如智能手环、智能手机等小型化设备，也能集成到大型远距离识别设备。

所述场景相机组200包括至少一台相机机，场景相机采集场景信息，包括环境信息、距离信息及使用者体貌信息、手势信息，有了使用者体貌信息，经过CPU的处理，在全息投影单元600投射的引导人物立体像，便可以是使用者自己的形象，更具科技感。

如图8所示，如果场景相机组200包括两台相机201，可从使用者前方拍摄；

如图9所示，如果场景相机组200包括三台相机201，分别在使用者后方和前方从不同角度拍摄；

如图10所示，如果场景相机组200包括四台相机201，分别放在使用者周围从不同角度拍摄。

在实际实施方式中，根据场景相机组包含相机个数及部署方式，本实用所述多模态生物识别系统体积不一样，其中只有一个相机并且与生物识别相机组300种的相机复用，改用小型化CMOS摄像头，更能使系统体积变小，很容易已成在小型化设备，如智能手环、智能手机等小型化设备，也能集成到大型远距离识别设备。如果集成在小型化产品如智能手环或手机上，则由于使用距离因素，系统投射的信息可以使使用者局部身体特征信息。

综上所述，借助于本实用的上述技术方案，使用者可以通过肢体动作进行人机交互，提供了多种生物信息识别方法，科技感十足，人机交互方式非常友好。

以上所述仅为本实用的较佳实施例而已，并不用以限制本实用，凡在本实用的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用的保护范围之。

Claims (5)

1.一种基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，包括处理单元及相电连接的电源模块，其特征在于，该处理单元电连接场景相机组、生物识别相机组、LED光源组、识别单元、全息投影单元和通讯模块。

2.根据权利要求1所述的基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，其特征在于，识别单元包括人脸识别模块、虹膜识别模块、指纹识别模块、指静脉识别模块、掌静脉识别模块、掌纹识别模块、声音识别模块和步态识别模块中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，其特征在于，通讯模块包括USB通讯芯片、wifi通讯芯片、网络通讯芯片和GSM通讯芯片中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，其特征在于，所述场景相机组包括至少一台相机。

5.根据权利要求4所述的基于全息投影交互方式的多模态生物识别系统，其特征在于，全息投影单元包括激光光源、投影芯片和镜头组，全息投影单元还包括空气薄膜生成器。