一种3D四维手部数据识别设备制造技术

本发明专利技术提供了一种3D四维手部数据识别设备，包括：手部特征信息采集装置、手部特征四维数据存储装置和目标人物身份识别装置。其中手部特征信息采集装置包括：图像采集单元、特征点提取单元、点云生成单元以及四维模型构建单元。而点云生成单元由特征点数据集、空间深度信息和特征点云数据三部分组成。手部四维数据的采集可以使用相机矩阵完成，根据多幅手部特征图像构建手部特征的四维模型，以实现人体手部特征四维数据采集；以人物的身份信息作为识别标志形成包括多条手部特征四维数据的数据库；利用目标人物的身份信息找到数据库中存储的手部特征四维数据，并相应的天目点云比对方法以识别目标人物的身份。

【技术实现步骤摘要】
一种3D四维手部数据识别设备
本专利技术涉及生物识别
，特别是一种3D四维手部数据识别设备。
技术介绍
生物特征即生物固有的生理或行为特征，如指纹和掌纹等。生物特征有一定的唯一性和稳定性，即任何两生物的某种生物特征之间的差异比较大，且生物特征一般不会随着时间发生很大的变化，这就使得生物特征很适合应用在身份认证或识别系统中的认证信息等场景中。目前的生物特征数据都是采用平面的2D数据，以手部的生物特征为例，主要采用2D的方式来识别某一个或者几个手部的特征，部分不法分子根据手部采集到的2D图片，仿制2D手部特征，骗过部分识别系统，给个人信息安全带来了很大的安全隐患。因此，亟需针对手部特征进行多维数据识别，提高安全性，并为后续的应用提供支撑。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的3D四维手部数据识别设备。一种3D四维手部数据识别设备，包括如下装置：手部特征信息采集装置，用于采集人体在给定时间内的多幅手部特征图像，并根据所述多幅手部特征图像构建手部特征的四维模型，以实现所述人体的手部特征的四维数据采集；手部特征四维数据存储装置，用于扫描或录入人体的身份信息(I1，I2,…In)作为识别标志对采集到的人体手部特征四维数据进行关联存储，形成包括多条手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)的数据库；目标人物身份识别装置，用于根据扫描或录入的目标人物的身份信息(I1，I2,…In)找到所述数据库中存储的手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)，并将所述目标人物的手部特征四维数据(T1,T2,…Tn)分别与相应的所述数据库中存储的手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)进行比对，以识别目标人物的身份。进一步的，所述手部特征信息采集装置包括：图像采集单元，用于利用多台相机组成的相机矩阵对手部特征信息进行采集，得到多幅手部特征图像；特征点提取单元，用于对所述多幅手部特征图像进行处理，提取所述多幅手部特征图像中各自的特征点；点云生成单元，用于基于提取的所述多幅手部特征图像中各自的特征点，生成手部特征的特征点云数据；四维模型构建单元，用于根据所述特征点云数据构建手部特征的四维模型，以实现手部特征四维数据的采集。进一步的，所述特征点提取单元包括图像处理器GPU和中央处理器CPU，特征点提取单元将所述多幅手部特征图像的图像信息分配到GPU的块block中进行运算，并结合CPU的集中调度和分配功能，计算所述多幅手部特征图像各自的特征点。进一步的，所述的图像采集单元中，使用可见光相机、激光相机、红外相机、光栅相机或光场相机组成相机矩阵对手部特征信息进行采集。进一步的，所述的点云生成单元包含如下信息：特征点数据集，根据提取的所述多幅手部特征图像中各自的特征点，进行特征点的匹配，建立匹配的特征点数据集；空间深度信息，根据相机的光学信息，计算各台相机相对于手部特征在空间上的相对位置，并根据所述相对位置计算出所述手部特征图像中的特征点在给定时间内空间深度信息；特征点云数据，根据匹配的特征点数据集和特征点在给定时间内的空间深度信息，生成手部特征的特征点云数据。进一步的，所述多幅手部特征图像中各自的特征点的特征采用尺度不变特征转换SIFT特征描述子来描述。根据相机的光学信息，采用光束平差法计算各台相机相对于手部特征在空间上的相对位置；所述多幅手部特征图像中的特征点的空间深度信息包括：空间位置信息和颜色信息。进一步的，所述四维模型构建单元，根据所述点云数据构建手部特征的四维模型的步骤进一步包括：设定待构建的四维模型的参考尺寸；根据所述参考尺寸和所述特征点云数据的空间位置信息，确定所述特征点云数据中各个特征点的空间尺寸和时间尺寸，从而构建手部特征的四维模型；所述手部特征的四维模型中包括下列至少之一的四维数据：描述四维模型在不同时间上的空间形状特征数据；描述四维模型在不同时间上的表面纹理特征数据；描述四维模型在不同时间上的表面材质和灯光特征数。进一步的，利用多台相机组成相机矩阵对手部特征信息进行采集，通过以下方式布局相机矩阵：搭建支撑结构，在所述支撑结构上设置弧形承载结构；将多台相机布置在所述的弧形承载结构上；进一步的，所述的身份信息包括：姓名、性别、年龄、和证件号中的一种或多种。证件号可以包括人在生活中经常用到的例如身份证号、护照号、驾照号、社保号或军官证号中的一种或多种。优选的，所述身份信息通过扫描身份证、护照、驾照、社保卡或军官证获得，或者，通过手动或自动录入的方式从身份证、护照、驾照、社保卡或军官证获得身份信息。进一步的，在所述的弧形承载结构上设置显示器；在构建得到手部四维模型后，在显示器上通过可视化方式显示四维模型；在利用多台相机组成的相机矩阵对手部信息进行采集之前，通过显示器界面，设定各台相机的拍照参数。进一步的，所述目标人物身份识别装置，对目标人物进行身份识别时，采用天目点云比对识别法对所述目标产品特征四维数据(T1、T2…Tn)和所述数据库中存储的产品特征四维数据(D1、D2…Dn)进行比对；所述天目点云比对识别法包括如下步骤：S0301.特征点拟合；S0302.曲面整体最佳拟合；S0303.相似度计算。进一步的，所述天目点云比对识别法包括如下具体步骤：采用基于空域直接匹配的方法进行特征点拟合，在两个点云的对应的刚性区域，选取三个及以上特征点作为拟合关键点，通过坐标变换，直接进行特征点对应匹配；特征点对应匹配后，整体曲面最佳拟合后的点云的数据对齐；采用最小二乘法进行相似度计算。本专利技术提供了一种3D四维手部数据识别设备，该装置具体是利用多台相机组成的相机矩阵对手部特征信息进行采集，得到在不同时刻上的多幅手部特征图像；进而对多幅手部特征图像进行处理，提取多幅手部特征图像中各自的特征点；随后，基于提取的多幅手部特征图像中各自的特征点，生成手部特征的特征点云数据；之后，根据特征点云数据构建手部特征的四维模型，以实现手部特征四维数据的采集。可以看到，本专利技术实施例采用多台相机控制技术进行手部特征信息的采集，可以显著提高手部特征信息的采集效率；并且，本专利技术实施例利用采集到手部特征在空间上的特征信息，完整地复原手部特征在空间上的各项特征，为后续的手部特征数据的应用提供了无限的可能性。以识别目标的身份信息识别四维数据，不必将目标人的数据与数据库中的海量数据进行逐一比对，提高了比对识别的效率，大大提升了身份识别的速度，采用基于空域直接匹配的天目点云比对识别法进行特征点拟合，实现了手部特征点的快速拟合比对，进而实现了身份快速认证识别。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术一实施例的3D四维手部数据识别设备结构示意图；图2示出了根据本专利技术一实施例的3D四维数据采集装置的结构示意图；图3示出了根据本专利技术另一实施例的四维数据采集装置的结构示意图；图4示出了根据本专利技术一实施例基于可见光拍照的手部特征四维数据识别系统示意图；图5示出了根据本专利技术一实施例基于激光扫描的手部特征四维数据识别系统示意图；图6示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D四维手部数据识别设备，其特征在于，包括如下装置：手部特征信息采集装置，用于采集人体在给定时间内的多幅手部特征图像，并根据所述多幅手部特征图像构建手部特征的四维模型，以实现所述人体的手部特征的四维数据采集；手部特征四维数据存储装置，用于扫描或录入人体的身份信息(I1，I2,…In)作为识别标志对采集到的人体手部特征四维数据进行关联存储，形成包括多条手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)的数据库；目标人物身份识别装置，用于根据扫描或录入的目标人物的身份信息(I1，I2,…In)找到所述数据库中存储的手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)，并将所述目标人物的手部特征四维数据(T1,T2,…Tn)分别与相应的所述数据库中存储的手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)进行比对，以识别目标人物的身份。

【技术特征摘要】
1.一种3D四维手部数据识别设备，其特征在于，包括如下装置：手部特征信息采集装置，用于采集人体在给定时间内的多幅手部特征图像，并根据所述多幅手部特征图像构建手部特征的四维模型，以实现所述人体的手部特征的四维数据采集；手部特征四维数据存储装置，用于扫描或录入人体的身份信息(I1，I2,…In)作为识别标志对采集到的人体手部特征四维数据进行关联存储，形成包括多条手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)的数据库；目标人物身份识别装置，用于根据扫描或录入的目标人物的身份信息(I1，I2,…In)找到所述数据库中存储的手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)，并将所述目标人物的手部特征四维数据(T1,T2,…Tn)分别与相应的所述数据库中存储的手部特征四维数据(D1,D2,…Dn)进行比对，以识别目标人物的身份。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述手部特征信息采集装置包括：图像采集单元，用于利用多台相机组成的相机矩阵对手部特征信息进行采集，得到多幅手部特征图像；特征点提取单元，用于对所述多幅手部特征图像进行处理，提取所述多幅手部特征图像中各自的特征点；点云生成单元，用于基于提取的所述多幅手部特征图像中各自的特征点，生成手部特征的特征点云数据；四维模型构建单元，用于根据所述特征点云数据构建手部特征的四维模型，以实现手部特征四维数据的采集。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述特征点提取单元包括图像处理器GPU和中央处理器CPU，特征点提取单元将所述多幅手部特征图像的图像信息分配到GPU的块block中进行运算，并结合CPU的集中调度和分配功能，计算所述多幅手部特征图像各自的特征点。4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述的图像采集单元中，使用可见光相机、激光相机、红外相机、光栅相机或光场相机组成相机矩阵对手部特征信息进行采集。5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述的点云生成单元包含如下信息：特征点数据集，根据提取的所述多幅手部特征图像中各自的特征点，进行特征点的匹配，建立匹配的特征点数据集；空间深度信息，根据相机的光学信息，计算各台相机相对于手部特征在空间上的相对位置，并根据所述相对位置计算出所述手部特征图像中的特征点在给定时间内空间深度信息；特征点云数据，根据匹配的特征点数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：左忠斌，左达宇，
申请(专利权)人：天目爱视北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11