一种非接触式指掌纹采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触式指掌纹采集装置及方法，包括：第一拍摄机构、第二拍摄机构、壳体；第一拍摄机构和第二拍摄机构安装于壳体内的支撑结构上，壳体的外部设有手指放置区域和手掌放置区域；第一拍摄机构包括旋转装置、安装在所述旋转装置上的线阵相机以及预设好角度的第一照明光柱；第二拍摄机构包括移动装置、安装在所述移动装置上的面阵相机以及预设好角度的第二照明光柱。通过线阵相机围绕指纹面旋转来全方位扫描拍摄指纹，直接获得高质量大面积的手指指纹面的2D指纹图像；通过可移动的面阵相机拍摄主掌纹和侧掌纹，不用移动手掌一次性拍摄获得主掌纹和侧掌纹图像；将两种拍摄机构通过壳体集成为一体，提高了指掌纹的综合采集性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式指掌纹采集装置及方法
本专利技术属于指掌纹采集领域，涉及一种非接触式指掌纹采集装置及方法。
技术介绍
用于公安系统、安防、海关和出入境的大多数传统指掌纹图像采集系统依赖于手指和手掌与指掌纹采集设备之间的物理接触。当需要高质量、完整、大面积指掌纹时，手指和手掌需要按在指掌纹采集设备上，从一侧滚动到另一侧，以增加总接触面积。当这样的设备被不熟练和不顺从的被采集人使用时，用于采集的附加力经常导致指纹和掌纹的较大变形和失真，并且被采集人可能在采集过程中有意或无意识的移动手指或手掌导致所采集的指掌纹图像变模糊，从而采集失败。这些问题很大程度上增加了采集大面积和高质量指掌纹的难度和时间，导致用户体验效果差。接触式指掌纹采集仪不仅采集速度慢，同时也引起了人们对卫生方面的顾虑。一些非接触式指纹和指掌纹采集方法，如通过多部面阵相机或3D深度相机(如双目相机或三目立体相机)与结构光结合拍摄后，图像还需再经大量后期软件处理和调整(如进行3D建模再展开转为2D图像或图像拼接方法等)，其生成的图像还会出现拼接痕迹以及图像与实物匹配存在较大的差异。这些非接触式指纹仪和指掌纹采集仪采集的指掌纹图像质量不够好，所采集的指纹面积有限，并且存在可靠性问题。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种通过线阵相机围绕指纹面拍摄指纹以及通过面阵相机拍摄主掌纹和侧掌纹的非接触式指掌纹采集装置及方法，对于指纹，通过围绕指纹面旋转可以全方位扫描拍摄指纹，直接获得手指指纹面2D指纹图像，得到更高的图像质量，获得更大面积的指纹图像，对于掌纹，可以不用移动手掌一次性拍摄获取主掌纹和侧掌纹图像，是集成了指纹、主掌纹、侧掌纹的综合采集设备，极大程度提高了指掌纹的综合采集性能。本专利技术的技术方案是：第一方面，一种非接触式指掌纹采集装置，包括：第一拍摄机构、第二拍摄机构、壳体；所述第一拍摄机构和所述第二拍摄机构安装于所述壳体内的支撑结构上，所述壳体的外部设有手指放置区域和手掌放置区域，所述手指放置区域与所述第一拍摄机构的拍摄位置对应，所述手掌放置区域与所述第二拍摄机构的拍摄位置对应；所述第一拍摄机构包括旋转装置、安装在所述旋转装置上的线阵相机以及预设好角度的第一照明光柱；所述旋转装置带动所述线阵相机和所述第一照明光柱围绕所述手指放置区域旋转，并触发所述线阵相机在旋转过程中对手指指纹面进行扫描拍摄，所述第一照明光柱在旋转过程中对准拍摄的手指指纹面；所述第二拍摄机构包括移动装置、安装在所述移动装置上的面阵相机以及预设好角度的第二照明光柱；所述移动装置带动所述面阵相机和所述第二照明光柱与所述手掌放置区域平行移动并在两侧停止位置向着所述手掌放置区域倾斜，并触发所述面阵相机在移动至手掌中心位置和两侧停止位置时对手掌掌纹面进行拍摄，所述第二照明光柱对准拍摄的手掌掌纹面。其进一步的技术方案是：所述旋转装置包括第一安装平台、第一步进电机、第一同步轮、第一同步带、第一编码脉冲触发器；所述第一步进电机的输出轴安装所述第一同步轮和所述第一编码脉冲触发器，所述第一同步带连接所述第一安装平台和所述第一同步轮；所述第一编码脉冲触发器根据所述第一步进电机的转动发送第一脉冲触发信号，用于触发所述线阵相机进行扫描拍摄；所述第一步进电机带动所述第一同步轮转动，所述第一同步轮带动所述第一同步带传动，所述第一同步带带动所述第一安装平台转动，所述第一安装平台用于安装所述线阵相机和所述第一照明光柱。其进一步的技术方案是：所述线阵相机的镜头所在平面与手指轴线方向之间预设预定角度，所述线阵相机靠近指尖的一侧向指尖倾斜。其进一步的技术方案是：所述壳体上的手指放置区域内设有自动弹出定位机构，所述自动弹出定位机构包括能够弹出及自动复位的手指摆放支架以及圆弧形软胶手指卡位装置，所述圆弧形软胶手指卡位装置用于将手指卡在所述手指摆放支架上，所述手指摆放支架上设有与指尖位置对应的活动模板，所述活动模板在所述手指摆放支架自动复位时自动抽离。其进一步的技术方案是：不同尺寸的环形指套，所述环形指套用于套在手指关节上，不同尺寸的环形指套的外圈与所述自动弹出定位机构匹配，不同尺寸的环形指套的内圈分别匹配不同粗细的手指尺寸，所述环形指套套在手指上的位置对应所述圆弧形软胶手指卡位装置的位置，所述环形指套在所述手指摆放支架复位时对应所述壳体的位置。其进一步的技术方案是：所述壳体内还包括吸盘安装支架，所述吸盘安装支架上安装有吸盘装置，所述吸盘装置对应手指的指背位置，所述吸盘装置通过负压产生的吸力固定手指指背。其进一步的技术方案是：所述移动装置包括第二安装平台、第二步进电机、第二同步轮、第二同步带、第二编码脉冲触发器；所述第二步进电机的输出轴安装所述第二同步轮和所述第二编码脉冲触发器，所述第二同步带连接所述第二安装平台和所述第二同步轮；所述第二编码脉冲触发器根据所述第二步进电机的转动发送第二脉冲触发信号，用于触发所述面阵相机进行拍摄；所述第二步进电机带动所述第二同步轮转动，所述第二同步轮带动所述第二同步带传动，所述第二同步带带动所述第二安装平台移动并在两侧停止位置停止移动，所述第二安装平台用于安装所述面阵相机和所述第二照明光柱。其进一步的技术方案是：所述移动装置还包括倾斜控制装置，所述倾斜控制装置用于控制所述第二安装平台倾斜到预设倾斜角度。其进一步的技术方案是：所述壳体上的手掌放置区域为透明支撑平面，所述透明支撑平面与所述第二安装平台上的面阵相机拍摄面平行；所述手掌放置区域设有按照预定间距排布的光敏管，所述光敏管用于根据手掌遮挡的光敏管数量确定手掌尺寸和位置。其进一步的技术方案是：所述第二安装平台的两侧停止位置根据手掌尺寸和位置以及所述第二安装平台的预设倾斜角度确定。其进一步的技术方案是：所述壳体的手掌放置区域的外部设置手掌限位装置，所述手掌限位装置包括对应指缝根部的四个限位杆，用于引导手掌按照预设的位置放置。其进一步的技术方案是：所述非接触式指掌纹采集装置还包括气囊，所述气囊用于在手掌摆放完毕后自动下降按压在手背上。第二方面，一种非接触式指掌纹采集方法，应用于如第一方面所述的非接触式指掌纹采集装置中，所述方法包括：指纹数据采集部分：通过旋转装置带动线阵相机和第一照明光柱从预设初始位置开始，绕手指放置区域旋转预定角度，同时进行扫描拍摄；将所述线阵相机采集的手指指纹面图像传输到上位机；通过上位机对手指指纹面图像进行预处理，包括噪声过滤，锐度和饱和度增强；对预处理后的指纹图像进行边缘识别，提取指纹主区域；对区域指纹图像进行归一化灰度值限定，分离前景色和背景色，沿脊线方向增强指纹纹路，去除指纹中的空洞和毛刺，将纹理细化后输出2D指纹图像；掌纹数据采集部分：通过移动装置带动面阵相机和第二照明光柱移动至手掌放置区域的中心位置拍摄主掌纹图像，通过移动装置带动面阵相机和第二照明光柱移动至两侧停止位置并向着手掌放置区域倾斜，分别拍摄两侧的侧掌纹图像；将所述面阵相机拍摄的主掌纹图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，包括：第一拍摄机构、第二拍摄机构、壳体；所述第一拍摄机构和所述第二拍摄机构安装于所述壳体内的支撑结构上，所述壳体的外部设有手指放置区域和手掌放置区域，所述手指放置区域与所述第一拍摄机构的拍摄位置对应，所述手掌放置区域与所述第二拍摄机构的拍摄位置对应；/n所述第一拍摄机构包括旋转装置、安装在所述旋转装置上的线阵相机以及预设好角度的第一照明光柱；所述旋转装置带动所述线阵相机和所述第一照明光柱围绕所述手指放置区域旋转，并触发所述线阵相机在旋转过程中对手指指纹面进行扫描拍摄，所述第一照明光柱在旋转过程中对准拍摄的手指指纹面；/n所述第二拍摄机构包括移动装置、安装在所述移动装置上的面阵相机以及预设好角度的第二照明光柱；所述移动装置带动所述面阵相机和所述第二照明光柱与所述手掌放置区域平行移动并在两侧停止位置向着所述手掌放置区域倾斜，并触发所述面阵相机在移动至手掌中心位置和两侧停止位置时对手掌掌纹面进行拍摄，所述第二照明光柱对准拍摄的手掌掌纹面。/n

【技术特征摘要】
1.一种非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，包括：第一拍摄机构、第二拍摄机构、壳体；所述第一拍摄机构和所述第二拍摄机构安装于所述壳体内的支撑结构上，所述壳体的外部设有手指放置区域和手掌放置区域，所述手指放置区域与所述第一拍摄机构的拍摄位置对应，所述手掌放置区域与所述第二拍摄机构的拍摄位置对应；
所述第一拍摄机构包括旋转装置、安装在所述旋转装置上的线阵相机以及预设好角度的第一照明光柱；所述旋转装置带动所述线阵相机和所述第一照明光柱围绕所述手指放置区域旋转，并触发所述线阵相机在旋转过程中对手指指纹面进行扫描拍摄，所述第一照明光柱在旋转过程中对准拍摄的手指指纹面；
所述第二拍摄机构包括移动装置、安装在所述移动装置上的面阵相机以及预设好角度的第二照明光柱；所述移动装置带动所述面阵相机和所述第二照明光柱与所述手掌放置区域平行移动并在两侧停止位置向着所述手掌放置区域倾斜，并触发所述面阵相机在移动至手掌中心位置和两侧停止位置时对手掌掌纹面进行拍摄，所述第二照明光柱对准拍摄的手掌掌纹面。


2.根据权利要求1所述的非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，所述旋转装置包括第一安装平台、第一步进电机、第一同步轮、第一同步带、第一编码脉冲触发器；
所述第一步进电机的输出轴安装所述第一同步轮和所述第一编码脉冲触发器，所述第一同步带连接所述第一安装平台和所述第一同步轮；所述第一编码脉冲触发器根据所述第一步进电机的转动发送第一脉冲触发信号，用于触发所述线阵相机进行扫描拍摄；所述第一步进电机带动所述第一同步轮转动，所述第一同步轮带动所述第一同步带传动，所述第一同步带带动所述第一安装平台转动，所述第一安装平台用于安装所述线阵相机和所述第一照明光柱。


3.根据权利要求1所述的非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，所述线阵相机的镜头所在平面与手指轴线方向之间预设预定角度，所述线阵相机靠近指尖的一侧向指尖倾斜。


4.根据权利要求2或3所述的非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，所述壳体上的手指放置区域内设有自动弹出定位机构，所述自动弹出定位机构包括能够弹出及自动复位的手指摆放支架以及圆弧形软胶手指卡位装置，所述圆弧形软胶手指卡位装置用于将手指卡在所述手指摆放支架上，所述手指摆放支架上设有与指尖位置对应的活动模板，所述活动模板在所述手指摆放支架自动复位时自动抽离。


5.根据权利要求4所述的非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，还包括：不同尺寸的环形指套，所述环形指套用于套在手指关节上，不同尺寸的环形指套的外圈与所述自动弹出定位机构匹配，不同尺寸的环形指套的内圈分别匹配不同粗细的手指尺寸，所述环形指套套在手指上的位置对应所述圆弧形软胶手指卡位装置的位置，所述环形指套在所述手指摆放支架复位时对应所述壳体的位置。


6.根据权利要求5所述的非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，所述壳体内还包括吸盘安装支架，所述吸盘安装支架上安装有吸盘装置，所述吸盘装置对应手指的指背位置，所述吸盘装置通过负压产生的吸力固定手指指背。


7.根据权利要求1所述的非接触式指掌纹采集装置，其特征在于，所述移动装置包括第二安装平台、第二步进电机、第二同步轮、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：程力明，
申请(专利权)人：深圳市坶坭普电子科技有限公司，程力明，
类型：发明
国别省市：广东;44