專利名稱：活體人手指掌紋圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于指掌紋采集領(lǐng)域，具體涉及一種活體人手指掌紋圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
指掌紋作為歷史最悠久的人體生物特征身份鑒別載體，具有采集簡單、辨識明確、 信息保存方便等優(yōu)點，特別是進入計算機信息處理時代，其作為最優(yōu)秀的身份鑒別方法，越來越受人們的重視，使用領(lǐng)域越來越廣泛。指掌紋采集原理是利用指掌紋凹部(谷線)，入射光在成像表面進行全內(nèi)反射，對指掌紋凸部(脊線)，入射光的某些部分被吸收并從指掌紋凸部散射，從而將較暗的指掌紋凸部與較亮的指掌紋凹部區(qū)別開。高準確率生物特征識別技術(shù)是當今技術(shù)含量較高的信息技術(shù)，其中光學掌紋、指紋圖像采集處理設(shè)備會集了光學、機電、半導體、計算機信息技術(shù)、 材料學等等學科技術(shù)的綜合運用，特別是活體掌紋、指紋圖像的采集已成為當今公安刑偵使命任務(wù)完成的重要手段，隨著公安機關(guān)數(shù)據(jù)庫的完善，依靠指紋、掌紋信息來鑒別人的身份是世界各國的普遍手段。目前根據(jù)公共安全行業(yè)規(guī)范，活體人手指掌紋圖像采集需要采集左右手的四連指紋、掌心紋、側(cè)掌紋、十指的手捺和滾動指紋等共計沈枚圖像，其中靜態(tài)手捺手指掌紋16枚，動態(tài)滾動手指指紋10枚。因此，研發(fā)出一款便攜式高準確率滿足復(fù)雜的使用環(huán)境的采集儀，將在保障社會安全中起到越來越重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種活體人手指掌紋圖像采集裝置，此采集裝置所采集指紋清晰度高、光損小且指紋圖片畸變小。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種活體人手指掌紋圖像采集裝置，包括
一箱體，此箱體安裝有三棱鏡，此三棱鏡具有用于放置手掌的底平鏡面、第一側(cè)鏡面和第二側(cè)鏡面；所述三棱鏡的底平鏡面位于所述箱體的上表面，第一側(cè)鏡面與所述底平鏡面之間夾角為第一夾角G1，第二側(cè)鏡面與所述底平鏡面的夾角為第二夾角θ 2，第一側(cè)鏡面與所述第二側(cè)鏡面的夾角為第三夾角θ 3，所述第三夾角θ 3角度范圍為85° <θ3<90°，所述第一夾角Q1比第二夾角θ 2角度大2° 4° ；
面光源，此面光源位于所述三棱鏡的第二側(cè)鏡面一側(cè)并與第二側(cè)鏡面平行放置； 用于接受來自三棱鏡第一側(cè)鏡面的出射光的第一反射平面鏡和用于接受來自第一反射平面鏡出射光的第二反射平面鏡，此第一、第二反射平面鏡分別由玻璃基板和涂覆于玻璃基板表面的反射層組成，此反射層由交替涂覆的若干銀層和若干砷層組成；所述第一反射平面鏡和所述第一側(cè)鏡面之間夾角為22. 5° ；所述第二反射平面鏡位于所述三棱鏡的下方，此第二反射平面鏡與所述三棱鏡的底平鏡面垂直并與第一反射平面鏡的夾角為45° ； 用于接受來自所述第二反射平面鏡出射光的光學鏡頭，此光學鏡頭位于所述第二反射平面鏡一側(cè)；用于將來自所述光學鏡頭的像轉(zhuǎn)換為電信號圖像的CMOS傳感器，此CMOS傳感器位于所述光學鏡頭另一側(cè)；
用于處理來自所述CMOS傳感器的電信號圖像信息的處理器，此處理器連接到所述 CMOS傳感器另一端。 上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
1、上述方案中，所述三棱鏡的組分由下列質(zhì)量百分含量的材料組成
二氧化硅(SiO2)69. 13% ；
三氧化二硼( )10. 75% ；
氧化鋇(BaO)3. 07% ；
氧化鈉(Na2O)10. 40% ；
氧化鉀(K2O)6. 29% ；
三氧化二砷(As203)0.36%。2、上述方案中，所述面光源由增光層、擴散膜、導光板、背光源框體和反射片依次疊放組成且位于所述三棱鏡的第二側(cè)鏡面一側(cè)，所述導光板內(nèi)嵌有625nm波長的1纊20顆半導體發(fā)光二極管，此面光源與第二側(cè)鏡面平行放置。3、上述方案中，所述反射層總厚度為32埃，所述銀層層數(shù)為8層，所述砷層層數(shù)為7層。4、上述方案中，所述光學鏡頭焦距為16 mm，光圈為1.4，透射率在600— 700nm波長的條件下為85、5% ；所述CMOS傳感器尺寸為1/2. 3英寸，像素為1000萬。5、上述方案中，所述三棱鏡第一側(cè)鏡面與所述第一反射平面鏡之間設(shè)有第一光闌，所述第二反射平面鏡與光學鏡頭之間設(shè)有第二光闌。6、上述方案中，所述第一反射平面鏡的反射層，是為適合與光入射角成22. 5°的角度，采用定向真空濺射鍍膜工藝形成的反射層；所述第二反射平面鏡的反射層，是為適合與光入射角成45°的角度，采用定向真空濺射鍍膜工藝形成的反射層。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果
1、本發(fā)明裝置，三棱鏡作為采集反射窗口，采用特定配方的材料制造的三棱鏡具有折射率可控、透射性能好特點之外，三棱鏡頂角及兩偏折角的設(shè)計完全吻合和體現(xiàn)了光軸方向調(diào)整的需求，從而保證了圖像清晰度高、光損小、成像界面一致性好等優(yōu)點。2、本發(fā)明利用偶平面鏡系統(tǒng)，巧妙的改變光軸角度，既調(diào)制實現(xiàn)了“一致像”保證達到了像的清晰度、大小、形狀不改變，又保證了光程具有一定長度從而使得圖像邊緣高清晰，實現(xiàn)了指紋/掌紋同界面靜態(tài)、動態(tài)均可采集，同時還保障了透鏡像素的匹配性以及本裝置的小體積化。3、本發(fā)明采用LED 656.rim波長的高亮庋發(fā)光二極管，通過導光板散射出 125*135mm面積的平板光經(jīng)過反射片、增光膜、擴散膜等多層組合，形成的面光源不僅光源照度、均勻性、方向性好，而且相對衡定的波長對圖像每一像素的高質(zhì)量采集起了根本性的保證。4、本發(fā)明將計算機平板電腦與光路、電信號的處理融為一體，既增加了本裝置的功能，完成了許多光機一體化過去無法實現(xiàn)的例如多指掌紋編輯采集、大拇指滾動指紋采集等，又實現(xiàn)了本裝置成為便攜式的一個完整功能的獨立系統(tǒng)設(shè)備。
5本發(fā)明保證了足夠的光程、較小的系統(tǒng)尺寸、采集窗口界面范圍內(nèi)一致的高像素和清晰圖像采集，從而實現(xiàn)了圖像以及整個采集界面四周都能具有很高的清晰度。


圖1為本發(fā)明活體人手指掌紋圖像采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明光機結(jié)構(gòu)立體示意圖3為本發(fā)明光機結(jié)構(gòu)主視圖； 圖4為附圖3的俯視圖； 圖5為本發(fā)明面光源結(jié)構(gòu)示意圖。以上附圖中1、箱體；2、底平鏡面；3、第一側(cè)鏡面；4、第二側(cè)鏡面；5、三棱鏡；6、 增光層；7、擴散膜；8、導光板；9、背光源框體；10、反射片；11、面光源；12、第一反射平面鏡；13、第二反射平面鏡；14、光學鏡頭；15、CMOS傳感器；16、處理器；17、第一光闌；18、第二光闌。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例一種活體人手指掌紋圖像采集裝置，包括一箱體1，此箱體1安裝有具有用于放置手掌的底平鏡面2、第一側(cè)鏡面3和第二側(cè)鏡面4的三棱鏡5，此三棱鏡5的組分由下列質(zhì)量百分含量的材料組成
二氧化硅(SiO2)69. 13% ；
三氧化二硼( )10. 75% ；
氧化鋇(BaO)3. 07% ；
氧化鈉(Na2O)10. 40% ；
氧化鉀(K2O)6. 29% ；
三氧化二砷(As2O3)0. 36% ；
所述三棱鏡5的底平鏡面2位于所述箱體1的上表面，第一側(cè)鏡面3與所述底平鏡面2之間夾角為第一夾角Q1，第二側(cè)鏡面4與所述底平鏡面2的夾角為第二夾角θ2， 第一側(cè)鏡面3與所述第二側(cè)鏡面4的夾角為第三夾角θ 3，所述第三夾角θ 3角度范圍為 85° <θ3<90°，所述第一夾角Q1比第二夾角θ 2角度大2° 4° ；
由增光層6、擴散膜7、導光板8、背光源框體9和反射片10依次疊放組成的面光源11 位于所述三棱鏡5的第二側(cè)鏡面4 一側(cè)，所述導光板8內(nèi)嵌有625nm波長的1纊20顆半導體發(fā)光二極管，此面光源11與第二側(cè)鏡面4平行放置；
用于接受來自三棱鏡第一側(cè)鏡面3的出射光的第一反射平面鏡12和用于接受來自第一反射平面鏡12出射光的第二反射平面鏡13，此第一、第二反射平面鏡12、13分別由玻璃基板和涂覆于玻璃基板表面的反射層組成，此反射層由交替涂覆的若干銀層和若干砷層組成，所述第一反射平面鏡12的反射層是為適合與光入射角成22. 5°的角度而采用定向真空濺射鍍膜工藝形成的反射層，所述第二反射平面鏡13的反射層是為適合與光入射角成 45°的角度而采用定向真空濺射鍍膜工藝形成的反射層；所述第一反射平面鏡位于所述三棱鏡5的第一側(cè)鏡面3 —側(cè)，第一反射平面鏡12和所述第一側(cè)鏡面3之間夾角為22. 5° ；所述第二反射平面鏡13位于所述三棱鏡5的下方，此第二反射平面鏡13與所述三棱鏡5 的底平鏡面2垂直并與第一反射平面鏡12的夾角為45° ；
用于接受來自所述第二反射平面鏡13出射光的光學鏡頭14位于所述第二反射平面鏡 13 一側(cè)；
用于將來自所述光學鏡頭14的像轉(zhuǎn)換為電信號圖像的CMOS傳感器15位于所述光學鏡頭14另一側(cè)；
用于處理來自所述CMOS傳感器15的電信號圖像信息的處理器16連接到所述CMOS傳感器15另一端。上述反射層總厚度為32埃，所述銀層層數(shù)為8層，所述砷層層數(shù)為7層。上述光學鏡頭14焦距為16 mm，光圈為1. 4，透射率在600— 700nm波長的條件下為85 95% ；所述CMOS傳感器15尺寸為1/2. 3英寸，像素為1000萬。上述三棱鏡第一側(cè)鏡面3與所述第一反射平面鏡12之間設(shè)有第一光闌17，所述第二反射平面鏡13與光學鏡頭14之間設(shè)有第二光闌18。最終由采集界面采集得到一幅光信息圖像，通過光學鏡頭成像給CMOS圖像感應(yīng)器化為電信號。計算機平板電腦根據(jù)上傳入庫圖像像素值的要求，定位裁剪并保存。每個用戶的指掌紋信息，都是以文件夾的形式保存，文件夾名為身份證號碼或預(yù)設(shè)號碼。每個文件夾保存1 沈個11皿.bmp圖像文件。每個用戶的指掌紋信息，支持三種調(diào)用方式USB移動存儲設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和3G傳送。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種活體人手指掌紋圖像采集裝置，其特征在于包括一箱體(1)，此箱體(1)安裝有三棱鏡(5 )，此三棱鏡(5 )具有用于放置手掌的底平鏡面 (2)、第一側(cè)鏡面(3)和第二側(cè)鏡面(4);所述三棱鏡(5)的底平鏡面(2)位于所述箱體(1) 的上表面，第一側(cè)鏡面(3)與所述底平鏡面(2)之間夾角為第一夾角，第二側(cè)鏡面(4)與所述底平鏡面(2)的夾角為第二夾角，第一側(cè)鏡面(3)與所述第二側(cè)鏡面(4)的夾角為第三夾角，所述第三夾角角度范圍為85°、0°，所述第一夾角比第二夾角角度大2° 4° ；面光源(11)，此面光源(11)位于所述三棱鏡(5 )的第二側(cè)鏡面(4) 一側(cè)并與第二側(cè)鏡面(4)平行放置；用于接受來自三棱鏡第一側(cè)鏡面(3)的出射光的第一反射平面鏡(12)和用于接受來自第一反射平面鏡(12)出射光的第二反射平面鏡(13)，此第一、第二反射平面鏡(12、13) 分別由玻璃基板和涂覆于玻璃基板表面的反射層組成，此反射層由交替涂覆的若干銀層和若干砷層組成；所述第一反射平面鏡位于所述三棱鏡(5)的第一側(cè)鏡面(3) —側(cè)，第一反射平面鏡(12)和所述第一側(cè)鏡面(3)之間夾角為22. 5° ；所述第二反射平面鏡(13)位于所述三棱鏡(5)的下方，此第二反射平面鏡(13)與所述三棱鏡(5)的底平鏡面(2)垂直并與第一反射平面鏡(12)的夾角為45° ；用于接受來自所述第二反射平面鏡(13)出射光的光學鏡頭(14)，此光學鏡頭(14)位于所述第二反射平面鏡(13) —側(cè)；用于將來自所述光學鏡頭(14)的像轉(zhuǎn)換為電信號圖像的CMOS傳感器(15)，此CMOS傳感器(15)位于所述光學鏡頭(14)另一側(cè)；用于處理來自所述CMOS傳感器(15)的電信號圖像信息的處理器(16)，此處理器(16) 連接到所述CMOS傳感器(15)另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于所述三棱鏡(5)的組分由下列質(zhì)量百分含量的材料組成二氧化硅(SiO2)69. 13% ；三氧化二硼( )10. 75% ；氧化鋇(BaO)3. 07% ；氧化鈉(Na2O)10. 40% ；氧化鉀(K2O)6. 29% ；三氧化二砷(As203)0.36%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于所述面光源(11)由增光層(6)、擴散膜(7)、導光板(8)、背光源框體(9)和反射片(10)依次疊放組成且位于所述三棱鏡(5)的第二側(cè)鏡面(4) 一側(cè)，所述導光板(8)內(nèi)嵌有625nm波長的1纊20顆半導體發(fā)光二極管，此面光源(11)與第二側(cè)鏡面(4 )平行放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于所述反射層總厚度為32埃，所述銀層層數(shù)為8層，所述砷層層數(shù)為7層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于所述光學鏡頭(14)焦距為16mm, 光圈為1. 4，透射率在600— 700nm波長的條件下為85、5% ；所述CMOS傳感器(15)尺寸為 1/2. 3英寸，像素為1000萬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于所述三棱鏡第一側(cè)鏡面(3)與所述第一反射平面鏡(12)之間設(shè)有第一光闌(17)，所述第二反射平面鏡(13)與光學鏡頭(14)之間設(shè)有第二光闌(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采集裝置，其特征在于所述第一反射平面鏡(12)的反射層， 是為適合與光入射角成22. 5°的角度，采用定向真空濺射鍍膜工藝形成的反射層；所述第二反射平面鏡(13)的反射層，是為適合與光入射角成45°的角度，采用定向真空濺射鍍膜工藝形成的反射層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種活體人手指掌紋圖像采集裝置，包括具有用于放置手掌的平鏡面、第一側(cè)鏡面和第二側(cè)鏡面的三棱鏡；此三棱鏡的平鏡面與所述箱體的上表面位于同一水平面，所述第三夾角角度范圍為85°~90°，所述第一夾角比第二夾角角度大2°~4°；一面光源位于所述三棱鏡的第二側(cè)鏡面一側(cè)；用于接受來自三棱鏡的折射光的第一反射平面鏡和用于接受來自第一反射平面鏡反射光的第二反射平面鏡，此第一、第二反射平面鏡分別由玻璃基板和涂覆于玻璃基板一表面的反射層組成；所述第一反射平面鏡位于所述三棱鏡的第一側(cè)鏡面一側(cè)，第一反射平面鏡和所述第一側(cè)鏡面的夾角為22.5°；所述第二反射平面鏡位于所述三棱鏡的下方；鏡頭位于所述第二反射平面鏡一側(cè)；CMOS傳感器位于所述光學鏡頭另一側(cè)。本發(fā)明采集裝置所采集指紋清晰度高、光損小且指紋圖片畸變小。
文檔編號G06K9/00GK102254168SQ201110238680
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者丁建偉, 倪蘇平, 李民, 金凡 申請人:蘇州孔雀信天游電子有限公司