TWI493474B - Fingerprint and palm print device and method thereof - Google Patents

Description

指紋與掌紋之拍攝裝置及其方法

本發明是有關於一種指紋與掌紋之拍攝裝置及其方法，尤指一種可於不撢粉之情況下，利用簡易之方式進行指紋與掌紋之取樣拍攝，以避免撢粉時所造成之指紋與掌紋破壞，而達到有效獲得清晰之指紋與掌紋、結構簡單以及成本低廉之功效者。

按，刑事鑑定科技產業包括DNA鑑識、指紋/生物特徵鑑識、分析鑑識、以及其他等四大類別。

而由於槍枝氾濫、炸彈攻擊、生化武器威脅及網路上的戰爭已成為惡夢般的現實，快速成長的犯罪率以及恐怖活動為窮於應付的各國政府加添了採購新技術以對抗社會公敵的動機，市調公司稱這塊領域為「New and Growing Markets」。在指紋/生物特徵鑑識的類別下包含傳統但有效的指紋技術，以及新崛起的生物特徵領域。

雖然生物特徵技術擁有令人期待的未來，但指紋技術仍是目前打擊犯罪的主力；在各國既有的指紋資料庫，加上出入境時捺印的指紋，成為追蹤罪犯身份最可靠的資料來源，由於犯罪現場殘留之指紋狀態不一，採樣時多輔以撢粉以凸顯指紋特徵再進行拍攝或轉印，但不論是非螢光或螢光撢粉都有破壞指紋的疑慮。

目前少數利用紫外光激發指紋油脂螢光配合光放管取樣或利用特 定波長雷射掃描以激發指紋油脂螢光進行取樣等方式都費時甚久且設備價格昂貴，使得市面上缺乏一套價格為大多數刑事鑑定單位負擔得起且能實現不撢粉指紋、掌紋取樣之方法與儀器。

今由目前相關之專利技術而言，大部分專利皆為撢粉粉末材質專利或撢粉機制之專利，而不撢粉拍攝技術及相關專利文獻如下列：

1.歐洲專利WO 2006073450之「Polarization and reflection based non-contact latent fingerprint imaging and lifting」，其係使用光偏振特性，在相機前方放置線偏振光過濾器，以強化圖像。此方法擷取指紋之漫射光，預估光亮較為不足。

2.中華民國專利第179955號之「具可擷取物品上不易顯影痕跡之顯影器」，其係利用傾斜視角與打光技巧來拍攝指紋影像，然此法所拍攝影像變形過大，不利於後續指紋檢索。

3.強力激發指紋油脂自體螢光之產品：以Coherent公司出產之TracER為代表，利用特定波長之雷射集中功率照射指紋，以掃描方式取得指紋影像，由於指紋影像為掃描所得，因此耗時較久，且體積龐大、耗能多，於刑事現場使用不甚便利。再則，價格昂貴難以普及。

4.放大指紋油脂自體螢光信號方式：以Sirchie公司與PEX Forensics公司公司之產品為代表，結合高能量紫外線與光放管技術的RUVIS(Reflective Ultra Violet Imaging System)使用254nm紫外線照射指紋，再以光放管放大微弱的螢光影像訊號並轉換成綠色可見波長。此法所得影像之解析度取決於光放管內 光纖元件之光纖束密度，由於目前製造瓶頸限制，其解析度遠低於一般撢粉拍攝所得影像，且光放管價格昂貴又為管制品，同樣難以普及。

再由一般使用之擴散光源而言，如第2圖所示因光源發散角度大的緣故，光源a照射在物體表面時所產生的反射光b角度亦大，且複雜。因此許多拍攝表面所反射的雜散光便會進入相機c的鏡頭，造成所拍攝之影像對比度降低或光源反射影像出現在取像畫面中，使得該處影像難以辨識，如第3圖所示之光亮處與光亮處周遭畫面。

未避免雜散光過多，亦有利用準直光做為光源a(如第4圖所示)，然準直光源價格昂貴，且光源準直過程將耗費大量光能量，如欲獲得準直性較高之光源，所耗費之光能量甚至可達90%以上，為達到足夠亮度之準直光照射需採用更高功率之光源，也就是更耗能且更昂貴；再則，為了讓光源能完整照射拍攝表面，所使用之準直光源面積得再增大，價格亦再提高。

如第4圖所示，在大面積的準直光源照射下，拍攝表面的反射光b亦可能進入成像鏡頭內，形成雜散光，降低相機c拍攝之成像品質或使得光源a之反射影像出現在成像畫面上，欲避免此問題，可藉由加大拍攝之工作距離或再降低光源a入射角度來解決，但拍攝之工作距離與成像鏡頭、影像倍率息息相關，多半無法隨意調整。在指紋或掌紋這類需要固定放大倍率之拍攝情境下，需固定拍攝之工作距離，因此無法任意加大拍攝之工作距離；另外，如採用極低角度光源亦可避免反射光線進入鏡頭，但光源入射角度過低將使得拍攝面之指紋或掌紋照度不足，難以成像。

為解決上述問題，亦有利用偏振光源搭配相機c鏡頭前方的偏振濾片以濾除拍攝表面之反射光b，但為產生偏振光源又需再次耗費50%的光能量，且部分指紋影像之反射光b亦被鏡頭前方的偏振濾片所濾除，使得指紋反射光極為微弱，不易取像。

如採用第5圖之小面積準直光源，則較易避開拍攝平面反射光干擾問題，可取得清晰影像。但因光源無法涵蓋所有待攝指紋或掌紋，僅能取得指紋或掌紋之部分影像，如第3圖所示，雖於畫面中出現光源反射影像，但亦可獲得部分指紋之清晰影像。

有鑑於此，本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功的開發出本發明「指紋與掌紋之拍攝裝置及其方法」，藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目的係在於，可於不撢粉之情況下，利用簡易之方式進行指紋與掌紋之取樣拍攝，以避免撢粉時所造成之指紋與掌紋破壞，而達到有效獲得清晰之指紋與掌紋、結構簡單以及成本低廉之功效。

為達上述之目的，本發明係一種指紋與掌紋之拍攝裝置及其方法，其裝置部分係包含有：一用以擷取指紋與掌紋或掌紋影像之影像擷取機構；一與影像擷取機構結合之光處理機構，用以隔絕外部光源且提供拍攝時不同角度之照明；一連接影像擷取機構與光處理機構之控制/觸發機構，用以控制光處理機構之光源作動，並同步觸發影像擷取機構進行取像；以及一連接影像擷取機構與 控制/觸發機構之影像處理機構，用以操作控制/觸發機構完成指紋與掌紋取像，並將所擷取之片段指紋與掌紋影像整合為一完整之指紋與掌紋影像。

於上述裝置之實施例中，該影像擷取機構係包含有一與影像處理機構連接之攝影機、及一連接攝影機、光處理機構與控制/觸發機構之取像鏡頭。

於上述裝置之實施例中，該攝影機可為商用數位相機、商用可交換鏡頭數位相機或工業用數位攝影機。

於上述裝置之實施例中，該取像鏡頭可為專為拍攝指紋與掌紋或掌紋之定焦鏡頭，或可變換有效焦長以同時應用於指紋與掌紋拍攝。

於上述裝置之實施例中，該光處理機構係包含有一與取像鏡頭連接之鏡筒、一設於鏡筒內之雜散光遮蔽單元、及一設於筒內之移動式發光單元。

於上述裝置之實施例中，該鏡筒同時具備固定拍攝距離之功能，以取得特定倍率之影像，可針對指紋與掌紋拍攝或掌紋拍攝變換拍攝距離。

於上述裝置之實施例中，該移動式發光單元係包含有多數不同光譜之發光體。

於上述裝置之實施例中，各發光體可為發光二極體或燈泡。

於上述裝置之實施例中，該移動式發光單元之移動方式可為上、下移動、偏擺移動或兩者之組合，並可由控制/觸發機構操控其 光源方位。

於上述裝置之實施例中，該控制/觸發機構係可包含一電力單元，以提供控制/觸發機構與光處理機構所需之電力。

於上述裝置之實施例中，該影像處理機構可為筆記型電腦、桌上型電腦、迷你電腦、手持式智慧裝置或具有影像計算之設備。

於上述裝置之實施例中，該影像擷取機構、光處理機構與控制/觸發機構係可固定整合為一模組，且與該影像處理機構進行連線或離線作業。

於上述裝置之實施例中，該影像擷取機構、光處理機構、控制/觸發機構與影像處理機構係可整合為一模組。

而本發明指紋與掌紋之拍攝方法，係利用光源上、下移動或偏轉改變光源照射角度，以逐次擷取拍攝面上光源倒影周圍清晰呈現之指紋與掌紋或掌紋各分區影像，且對各分區影像清晰部分進行影像整合處理，藉以重建完整之指紋與掌紋影像。

於上述方法之實施例中，於擷取指紋與掌紋或掌紋影像時，係以一影像擷取機構配合一光處理機構進行處理，而該光處理機構係與影像擷取機構結合。

於上述方法之實施例中，該影像擷取機構更進一步連接有一影像處理機構，用以對各分區影像清晰部分進行影像整合處理，藉以重建完整之指紋與掌紋影像。

於上述方法之實施例中，該影像擷取機構、光處理機構與影像處理機構更進一步連接有一控制/觸發機構，用以控制光處理機構 之光源作動，並同步觸發影像擷取機構進行取像。

(本發明部分)

1‧‧‧影像擷取機構

11‧‧‧連接攝影機

12‧‧‧取像鏡頭

2‧‧‧光處理機構

21‧‧‧鏡筒

22‧‧‧雜散光遮蔽單元

23‧‧‧移動式發光單元

231‧‧‧發光體

3‧‧‧控制/觸發機構

31‧‧‧電力單元

4‧‧‧影像處理機構

(習用部分)

a‧‧‧光源

b‧‧‧反射光

c‧‧‧相機

第1圖，係本發明較佳實施例之外觀示意圖。

第2圖，係習用擴散光源之使用狀態示意圖。

第3圖，係習用擴散光源拍攝面所反射之光源影像示意圖。

第4圖，係習用準直光源之使用狀態示意圖。

第5圖，係習用小範圍準直光源之使用狀態示意圖。

請參閱『第1圖』所示，係係本發明較佳實施例之外觀示意圖。如圖所示：本發明係一種指紋與掌紋之拍攝裝置及其方法，其至少包含有一影像擷取機構1、一光處理機構2、一控制/觸發機構3以及一影像處理機構4所構成。

上述所提之影像擷取機構1用以擷取指紋與掌紋或掌紋影像，而該影像擷取機構1係包含有一攝影機11、及一連接攝影機11之取像鏡頭12，其中該攝影機11可為商用數位相機、商用可交換鏡頭數位相機或工業用數位攝影機，該取像鏡頭12可為專為拍攝指紋與掌紋或掌紋之定焦鏡頭，或可變換有效焦長以同時應用於指紋與掌紋拍攝。

該光處理機構2係與影像擷取機構1結合，用以隔絕外部光源且提供拍攝時不同角度之照明，而該光處理機構2係包含有一與取像鏡頭12連接之鏡筒21、一設於鏡筒21內之雜散光遮蔽單元22、及一設於鏡筒21內之移動式發光單元23，其中該鏡筒21同時具備固定拍攝距離之功能，以取得特定倍率之影像，可針對指紋與掌紋拍攝或掌紋拍攝變換拍攝距離，該移動式發光 單元23係包含有多數不同光譜之發光體231，而各發光體231可為發光二極體或燈泡。

該控制/觸發機構3係連接影像擷取機構1之攝影機11與光處理機構2之移動式發光單元23，用以控制光處理機構2之光源作動，並同步觸發影像擷取機構1進行取像，而該控制/觸發機構3係可包含一電力單元31，以提供控制/觸發機構3與光處理機構2所需之電力。

該影像處理機構4係連接影像擷取機構1之攝影機11與控制/觸發機構3，用以操作控制/觸發機構3完成指紋與掌紋取像，並將所擷取之片段指紋與掌紋影像整合為一完整之指紋與掌紋影像，而該影像處理機構4可為筆記型電腦、桌上型電腦、迷你電腦、手持式智慧裝置或具有影像計算之設備。

當本發明於運用時，係可將光處理機構2之鏡筒21對應欲取像之位置處，之後由雜散光遮蔽單元22將外部光源加以隔絕，並利用影像處理機構4及控制/觸發機構3之配合操控該移動式發光單元23，使該移動式發光單元23依照欲取像位置之所需進行上、下移動或偏轉(或兩者之組合)，而改變光源照射於欲取像位置之角度，之後再由控制/觸發機構3同步觸發攝影機11，進而讓攝影機11配合取像鏡頭12逐次擷取拍攝面上光源倒影周圍清晰呈現之指紋與掌紋或掌紋各分區影像，並由影像處理機構4對各分區影像清晰部分進行影像整合處理，藉以對各分區影像進行重建，而獲得完整之指紋與掌紋影像。

然，本發明之影像擷取機構1、光處理機構2與控制/觸發機構 3係可固定整合為一模組，且與該影像處理機構4進行連線作業，藉以即時收集與處理所擷取之指紋與掌紋影像；此外該整合模組亦可與影像處理機構4進行離線作業，而將所擷取之指紋與掌紋影像暫存於影像擷取機構1中，之後再載入影像處理機構4進行相關之處理。

另該影像擷取機構1、光處理機構2、控制/觸發機構3與影像處理機構4係可利用結構之整合方式結合為一儀器，藉以使本發明能更符合實際使用之所需。

綜上所述，本發明指紋與掌紋之拍攝裝置及其方法可有效改善習用之種種缺點，可於不撢粉之情況下，利用簡易之方式進行指紋與掌紋之取樣拍攝，以避免撢粉時所造成之指紋與掌紋破壞，而達到有效獲得清晰之指紋與掌紋、結構簡單以及成本低廉之功效；進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧影像擷取機構

11‧‧‧連接攝影機

12‧‧‧取像鏡頭

2‧‧‧光處理機構

21‧‧‧鏡筒

22‧‧‧雜散光遮蔽單元

23‧‧‧移動式發光單元

231‧‧‧發光體

3‧‧‧控制/觸發機構

31‧‧‧電力單元

4‧‧‧影像處理機構

Claims (11)

1. 一種指紋與掌紋之拍攝裝置，其包括有：一影像擷取機構，用以擷取指紋與掌紋或掌紋影像，而該影像擷取機構係包含有一攝影機、及一連接攝影機之取像鏡頭；一光處理機構，係與影像擷取機構結合並連接取像鏡頭，用以隔絕外部光源且提供拍攝時不同角度之照明，而該光處理機構係包含有一與取像鏡頭連接之鏡筒、一設於鏡筒內之雜散光遮蔽單元、及一設於筒內之移動式發光單元；一控制/觸發機構，係連接影像擷取機構之取像鏡頭與光處理機構，用以控制光處理機構之光源作動，並同步觸發影像擷取機構進行取像；以及一影像處理機構，係連接影像擷取機構之攝影機與控制/觸發機構，用以操作控制/觸發機構完成指紋與掌紋取像，並將所擷取之片段指紋與掌紋影像整合為一完整之指紋與掌紋影像。
2. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該攝影機可為商用數位相機、商用可交換鏡頭數位相機或工業用數位攝影機。
3. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該取像鏡頭可為專為拍攝指紋與掌紋或掌紋之定焦鏡頭，或可變換有效焦長以同時應用於指紋與掌紋拍攝。
4. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該鏡筒同時具備固定拍攝距離之功能，以取得特定倍率之影像，可 針對指紋與掌紋拍攝或掌紋拍攝變換拍攝距離。
5. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該移動式發光單元係包含有多數不同光譜之發光體。
6. 依申請專利範圍第5項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，各發光體可為發光二極體或燈泡。
7. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該移動式發光單元之移動方式可為上、下移動、偏擺移動或兩者之組合，並可由控制/觸發機構操控其光源方位。
8. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該控制/觸發機構係可包含一電力單元，以提供控制/觸發機構與光處理機構所需之電力。
9. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該影像處理機構可為筆記型電腦、桌上型電腦、迷你電腦、手持式智慧裝置或具有影像計算之設備。
10. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該影像擷取機構、光處理機構與控制/觸發機構係可固定整合為一模組，且與該影像處理機構進行連線或離線作業。
11. 依申請專利範圍第1項所述之指紋與掌紋之拍攝裝置，其中，該影像擷取機構、光處理機構、控制/觸發機構與影像處理機構係可整合為一模組。