一种指纹识别系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种指纹识别系统，建立直角坐标系，以平行于纸面为X轴、垂直于纸面为Y轴，光的传播方向为Z轴，该识别系统包括沿光的传播方向依次设置的LED光源、柱状透镜、狭缝、透镜组及指纹采集板，其中，柱状透镜用于对LED光源所发出的光束进行汇聚，在Y轴方向上形成直线型光照明场；狭缝位于直线型光照明场的焦域内，狭缝的长度方向落在Y轴上，狭缝在缝的长度方向上弯曲呈弧形，狭缝用于将直线型光照明场衍射形成一弧线场光源；弧线场光源经透镜组后形成共轭的弧线型光照明场；弧线型光照明场透过指纹采集板照射至待识别手指的内部指纹上以采集样品光。该识别系统，结构简单，操作方便，能够一次性有效采集拇指左右两侧有弧度的部分。

Fingerprint identification system

The utility model discloses a fingerprint identification system, the establishment of Cartesian coordinates, which are parallel to the X axis is perpendicular to the paper, paper for the Y axis, the light propagation direction as Z axis, the recognition system includes successively arranged along the propagation direction of light source LED and a cylindrical lens, lens and slit, fingerprint acquisition in the cylindrical lens for beam emitted by the LED light source of the lighting field together, form a line in the Y direction in the light field; slit linear focal length direction, the slit falls on the Y axis, the slit in the length direction of the curved seam curved slit for the linear light field diffraction formed an arc arc light field; light field after passing through the lens group forming arc type lighting field conjugation; internal fingerprint arc type lighting field through the fingerprint acquisition board to identify the finger on the irradiation To collect sample light. The identification system has the advantages of simple structure and convenient operation, and can effectively and effectively collect the radian part of the left and right sides of the thumb at one time.

【技术实现步骤摘要】
一种指纹识别系统
本技术涉及一种指纹采集技术，特别涉及一种指纹识别系统。
技术介绍
指纹识别技术在生物识别领域占有重要的优势地位，这是因为指纹具有唯一性、稳定性、可靠性、易采集且成本低等特点。目前，二维或者表皮指纹识别是当今最为普遍的身份识别技术，但是有两个主要缺陷：（1）10%左右的人的表皮指纹由于缺损无法识别；（2）二维指纹容易仿造，给现有的指纹识别系统带来种种问题。目前，还出现了三维指纹识别方法，三维指纹识别旨在通过对手指表皮下的真皮层指纹识别实现精准的身份识别。因真皮层指纹不存在上述表皮指纹的缺损和无法识别问题，而且很难仿造。而光学相干层析成像（OCT）是三维指纹识别的首选技术。OCT是一种新兴的光学成像技术。它以非侵入性的方式、极高的速度形成高分辨率的生物组织剖面图。这种技术自1991年问世以来，为临床诊断及医疗研究带来了显著的影响。一个典型的频域OCT（SpectraldomainOCT,SD-OCT）设备包括以下组成部分（参见图1所示）：宽带光源110；分光器件140；参考臂150；光谱仪170；样品臂190。OCT通常有4个接口，分别连接宽带光源110、参考臂150、光谱仪170、样品臂190四个部分。宽带光源110提供照明光；照明光被分光器件140分成两个部分，一部分到达样品臂190，另一部分到达参考臂150。到达样品臂190的光被样品背向散射后沿原路返回分光器件140；同样，到达参考臂150的光经过参考反射镜反射后按原路返回分光器件140。回到分光器件140的两束光在分光器件140上合束并发生干涉。分光器件140将干涉光束分成两部分，其中一部分干涉光到达光谱仪170，光谱仪170接接收到干涉光后将其转换为电信号。计算机（图中未视出）从光谱仪170读取包含光谱干涉信号的光谱仪输出数据，通过光谱域线性校正和反傅立叶变化后得到样品的断面图像。现有OCT设备造价昂贵（约合60-80万人名币/台），个人无法承担设备费用，严重阻碍了这种有效指纹识别技术的普及。在所有组件当中，光源、光谱仪和图像处理器最为昂贵；其余组件均可找到廉价的替代品。所以，降低OCT设备的关键在于用专利技术廉价的光源、光谱仪和图像处理器。目前，已有OTC设备采取措施以降低OCT设备的成本。如一种便携式光学相干层析成像仪（申请号201510509005.1），采用了廉价的LED代替OCT光源、用手机照相机代替OCT光谱仪、用手机处理器代替OCT图像处理器，从而实现低成本。然而，现有的线场OCT技术只能提供直线型的照明，在采集指纹的时候无法一次性有效采集拇指左右两侧有弧度的部分。为了采集两侧有弧度部分皮肤的指纹，手指必须在指纹采集平面上左右滚动，非常的不方便，也影响采集准确度。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种成本低廉，采集方便且采集准确度高的一种指纹识别系统。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种指纹识别系统，建立直角坐标系，以平行于纸面为X轴、垂直于纸面为Y轴，光的传播方向为Z轴，所述识别系统包括沿光的传播方向依次设置的LED光源、柱状透镜、狭缝、透镜组及指纹采集板，其中，柱状透镜，用于对所述LED光源所发出的光束进行汇聚，在Y轴方向上形成直线型光照明场；狭缝，位于所述直线型光照明场的焦域内，所述狭缝的长度方向落在Y轴上，所述狭缝在缝的长度方向上弯曲呈弧形，所述狭缝用于将所述直线型光照明场衍射形成一弧线场光源；透镜组，所述弧线场光源经所述透镜组后形成共轭的弧线型光照明场；指纹采集板，所述弧线型光照明场透过所述指纹采集板照射至待识别手指的内部指纹上以采集样品光。优选地，所述透镜组包括沿光的传播方向依次设置的第一透镜与第二透镜，所述柱状透镜在Z轴上相对于LED光源的位置为D，满足D·tanθ/M=r，其中，θ为所述LED光源所发出的光束的发散角；M=f1/f2，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距；r为待识别手指上拇指左右方向弧线所对应的圆弧半径。进一步优选地，所述狭缝的缝的弧形半径为R，满足R=M·r。进一步优选地，所述弧线型光照明场焦线的曲率半径为r。优选地，所述指纹采集板为透明板或其上具有能够供所述弧线型光照明场通过的窗口。优选地，所述指纹采集板在YZ平面内呈弧形，所述指纹采集板的弧形轮廓与所述弧线型光照明场的焦线相平行。优选地，所述识别系统还包括参考臂、样品臂、分光器及光谱仪，所述样品光经所述样品臂反射后形成样品光信号沿原入射光路到达所述分光器，并与被所述参考臂反射回的参考光信号发生干涉，重合后传播至所述光谱仪中。进一步优选地，所述光谱仪包括光栅以及采集光信号的智能设备，重合后的所述样品光信号与所述参考光信号经所述光栅后散射形成面光源，而后被所述智能设备全部采集。更进一步优选地，所述智能设备为手机或平板电脑。更进一步优选地，所述智能设备在X轴方向上的像素大小为S，所述狭缝的缝宽为d，所述S与d间为光学共轭关系。由于上述技术方案的运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：本技术的指纹识别系统，通过采用柱状透镜、带弧形缝的狭缝、透镜组及指纹采集板即可实现一次图像曝光、采集，就可以完成对整个指纹的成像，与现有技术相比，省去了滚动手指的麻烦以及由其产生的运动误差，同时整个系统所采用的部件相对于现有技术价格便宜，能够满足普通消费者的消费需求。附图说明附图1为现有技术中的SD-OCT设备的结构示意图；附图2为本技术所述的一种指纹识别系统的结构示意图；附图3为本技术所述的一种指纹识别系统中光谱仪的内部结构示意图；附图4a为直线型光照明场的焦域与待识别手指指纹间的关系图；附图4b为弧线型光照明场的焦域与待识别手指指纹间的关系图；附图5a为采用直线型光照明场所采集的手指内部指纹图；附图5b为采用弧线型光照明场所采集的手指内部指纹图。其中：110、宽带光源；140、分光器件（分光器）；150、参考臂；170、光谱仪；190、样品臂；210、LED光源；211、柱状透镜；212、直线型光照明场；213、狭缝；214、第一透镜；215、第二透镜；216、弧线型光照明场；217、指纹采集板；218、手指；219；待识别手指的内部指纹；310、样品光信号；311、参考光信号；312、光栅；313、智能设备（面阵（二维）相机）。具体实施方式下面结合附图及具体实施例来对本技术的技术方案作进一步的阐述。参见图2所示，一种指纹识别系统，建立直角坐标系，以平行于纸面为X轴、垂直于纸面为Y轴，光的传播方向为Z轴。该识别系统包括沿光的传播方向依次设置的LED光源210、柱状透镜211、狭缝213、透镜组及指纹采集板217，该识别系统还包括参考臂150、样品臂、分光器140及光谱仪170。该LED光源210输出的光束通常为一个发散的光束，不同种类的LED光源210有不同的发散角θ。本例中，各类LED光源210及相对应的发散角θ都适用。该柱状透镜211用于对LED光源210所发出的光束进行汇聚，并在Y轴方向上形成直线型光照明场212。该柱状透镜211的柱面中心通常沿Y轴方向延伸，并与该LED光源210所发出的光束轴线垂直相交。这里，该直线型光照明场212的焦面是一个近似的平面，狭缝213位于该直线型光照明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹识别系统，其特征在于，建立直角坐标系，以平行于纸面为X轴、垂直于纸面为Y轴，光的传播方向为Z轴，所述识别系统包括沿光的传播方向依次设置的LED光源、柱状透镜、狭缝、透镜组及指纹采集板，其中，柱状透镜，用于对所述LED光源所发出的光束进行汇聚，在Y轴方向上形成直线型光照明场；狭缝，位于所述直线型光照明场的焦域内，所述狭缝的长度方向落在Y轴上，所述狭缝在缝的长度方向上弯曲呈弧形，所述狭缝用于将所述直线型光照明场衍射形成一弧线场光源；透镜组，所述弧线场光源经所述透镜组后形成共轭的弧线型光照明场；指纹采集板，所述弧线型光照明场透过所述指纹采集板照射至待识别手指的内部指纹上以采集样品光。

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别系统，其特征在于，建立直角坐标系，以平行于纸面为X轴、垂直于纸面为Y轴，光的传播方向为Z轴，所述识别系统包括沿光的传播方向依次设置的LED光源、柱状透镜、狭缝、透镜组及指纹采集板，其中，柱状透镜，用于对所述LED光源所发出的光束进行汇聚，在Y轴方向上形成直线型光照明场；狭缝，位于所述直线型光照明场的焦域内，所述狭缝的长度方向落在Y轴上，所述狭缝在缝的长度方向上弯曲呈弧形，所述狭缝用于将所述直线型光照明场衍射形成一弧线场光源；透镜组，所述弧线场光源经所述透镜组后形成共轭的弧线型光照明场；指纹采集板，所述弧线型光照明场透过所述指纹采集板照射至待识别手指的内部指纹上以采集样品光。2.根据权利要求1所述的指纹识别系统，其特征在于，所述透镜组包括沿光的传播方向依次设置的第一透镜与第二透镜，所述柱状透镜在Z轴上相对于LED光源的位置为D，满足D·tanθ/M=r，其中，θ为所述LED光源所发出的光束的发散角；M=f1/f2，f1为所述第一透镜的焦距，f2为所述第二透镜的焦距；r为待识别手指上拇指左右方向弧线所对应的圆弧半径。3.根据权利要求2所述的指纹识别系统，其特征在于，所述狭缝的缝的弧形半径为R，满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海军，陈黎，
申请(专利权)人：苏州塞罗尔医学影像科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32