一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置及方法，属于全息应用技术领域。本发明专利技术所述装置包括黄光激光器、分束镜Ⅰ、扩束镜Ⅰ、透镜Ⅰ、分束镜Ⅱ、扩束镜Ⅱ、透镜Ⅱ、焦平面阵列探测器、全反射镜Ⅰ、全反射镜Ⅱ、全反射镜Ⅲ、不透光外壳、小型计算机；本发明专利技术所述方法通过非接触的方式获取物光光束与参考光光束干涉的全息干涉图；对所述的图像信号进行提取，然后对提取振幅和相位信息后的全息图像利用平滑、锐化、插值、滤波等处理，实现对处理后的全息图再现成像。本发明专利技术所述方法不仅能够记录指纹的振幅信息和相位信息，同时可以对指纹的细节信息进行深度提取，确保成像的高质量以及满足指纹识别的高精度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置及方法
本专利技术涉及一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置及方法，属于全息应用

技术介绍
目前市面上的指纹识别技术方法，主要是指纹的平面识别，依靠每个人皮肤纹路在图案、断点和交叉点上的唯一性和稳定性，通过实际指纹和预先保存的指纹匹配度来实现指纹识别，大多数指纹识别系统是基于细节特征匹配的，但是针对于某些人或者某些群体的指纹相似度高、难识别的问题，依旧缺乏有效性、实质性的解决方法。传统的指纹采集设备有足够好的分辨率可以获得指纹的细节信息，其记录的是指纹的振幅信息，记录指纹面上的光强分布，但它不能记录手指指纹漫反射光的相位信息，因而无法满足指纹识别的高精度需求。近年来指纹识别技术在不断完善，但仍然难以去除用户每一次使用指纹时在指纹采集头上留下的指纹印痕，增加了指纹痕迹被用来复制指纹的可能性，指纹录入的完整性并不能保证指纹识别的安全可靠性。因此，如何精确地识别指纹以及最大程度的解决指纹痕迹滥用造成的不良影响问题就显得十分迫切和重要。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置，将全息相位识别技术应用于指纹识别、成像方面，通过对拍摄的手指指纹全息图振幅和相位信息的深度提取，不仅可以解决某些人或者某些人群指纹相似度高、难识别的问题，以达到一个三维立体识别的效果；采用非接触式的方式，还可以有效降低指纹痕迹被用来复制指纹的可能性，提高安全性和可靠性，同时克服了普通指纹识别方法无法满足高精度识别需求的缺点，实现快速、精确、安全、高效的指纹识别。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置，包括黄光激光器1、分束镜Ⅰ2、扩束镜Ⅰ3、透镜Ⅰ4、全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、扩束镜Ⅱ7、透镜Ⅱ8、全反射镜Ⅲ9、分束镜Ⅱ10、偏振片11、检测腔12、焦平面阵列探测器13、不透光外壳14、小型计算机15、检测孔16。黄光激光器1、分束镜Ⅰ2、分束镜Ⅱ10、扩束镜Ⅰ3、扩束镜Ⅱ7、透镜Ⅰ4、透镜Ⅱ8、全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、全反射镜Ⅲ9、偏振片11、检测腔12、检测孔16、焦平面阵列探测器13均设置在不透光外壳14内，避免其它可见光的干扰，有效提高成像质量；偏振片11紧贴于检测腔12的腔壁上。黄光激光器1发射激光，经分束镜Ⅰ2分为两束激光，一束激光经过扩束镜Ⅰ3扩束，经透镜Ⅰ4准直为平行激光，该平行激光束到达全反射镜Ⅰ5，再经全反射镜Ⅱ6反射到分束镜Ⅱ10上，光束以反射的方式通过分束镜Ⅱ10进入焦平面阵列探测器13，此光束称为参考光光束。分束镜Ⅰ2分束的另一束光经扩束镜Ⅱ7扩束，经透镜Ⅱ8准直后成为平行光束，再经全反射镜Ⅲ9反射到分束镜Ⅱ10，经分束镜Ⅱ10分束的一束反射光经偏振片11进入检测腔12内，照射被检测物即手指指纹，再由手指指纹漫反射后沿原光路返回分束镜Ⅱ10，光束以透射的方式通过分束镜Ⅱ10进入焦平面阵列探测器13，此光束称为物光光束；所述偏振片11改变射入检测腔12内光束与检测腔12内手指指纹漫反射回来光束的偏振态。物光光束与参考光光束拟合在分束镜Ⅱ10上发生干涉形成全息干涉图，全息干涉图由焦平面阵列探测器13进行接收记录，通过小型计算机15进行显示，从而对手指指纹三维立体信息再现成像显示。优选的，本专利技术所述黄光激光器1选用577—597nm波段的波长。优选的，本专利技术所述透镜Ⅰ4、透镜Ⅱ8为傅里叶透镜；所述扩束镜Ⅰ3、扩束镜Ⅱ7为玻璃扩束镜；所述分束镜Ⅰ2、分束镜Ⅱ10为玻璃分束镜。优选的，本专利技术所述全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、全反射镜Ⅲ9相对设置，全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、全反射镜Ⅲ9位置自由旋转；通过预设范围内的旋转来调整摆放角度，以改变平行黄光激光束进入全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、全反射镜Ⅲ9时的相对入射角度，从而改变平行黄光激光束在全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、全反射镜Ⅲ9中的反射次数，以达到调整参考光束光程的目的。优选的，本专利技术所述焦平面阵列探测器13用感应波段包含黄光激光器1波长波段CCD图像传感器替代。优选的，本专利技术所述分束镜Ⅰ2、分束镜Ⅱ10、扩束镜Ⅰ3、扩束镜Ⅱ7、透镜Ⅰ4、透镜Ⅱ8、全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、全反射镜Ⅲ9因具有不透光外壳14的遮光保护，无其它可见光干扰，选用玻璃材质的光学分束镜、扩束镜和透镜，可以降低装置成本，不会影响装置效果。本专利技术使用焦平面阵列探测器13接收手指指纹在检测腔内漫反射回来的物光与参考光形成的全息干涉图，焦平面阵列探测器13灵敏度的选取需和黄光激光器1功率大小以及指纹识别的距离范围相匹配，其感应波段应当与选取的黄光激光器1的波长相匹配，既应能感受到所选取的黄光激光器1的波长的波段，以达到理想的再现成像和高精度识别效果。本专利技术所述小型计算机15能够对接收的全息图像进行相位信息的提取，对提取相位信息的全息图进行图像处理，最后对处理后的全息图像进行再现成像和显示，通过与原有数据库的指纹信息对比，快速精确识别指纹。本专利技术的另一目的在于提供所述装置用于指纹识别的方法，具体包括以下步骤：（1）获取通过非接触式图像采集设备焦平面阵列探测器采集到的手指指纹的全息干涉图。（2）对所述提取振幅和相位信息的全息干涉图像执行平滑、锐化、插值、滤波处理，得到对比度增强的全息干涉图。（3）对所述的对比度增强的全息干涉图进行手指指纹的原始三维立体信息再现成像。（4）对所述高质量再现图像进行指纹特征提取，并基于提取结果进行指纹识别。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术核心装置均采用不透光的外壳保护和固定，检测腔12本身有一层不透光外壳，且留一个固定的便于识别物（手指）放入的检测孔16，以避免其它可见光的干扰，提高成像质量。（2）采用全息相位识别技术用于指纹识别的方法，实现了非接触式的检测，它不仅记录手指的振幅信息，同时也记录了手指的相位信息，实现了一个从记录手指的平面信息到记录手指的三维立体信息的转变，不需要录入指纹信息的完整性也能满足指纹识别的高精度需要，更能保证指纹识别的安全性和可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例1的装置结构示意图；图2是本专利技术实施例1的具体流程示意图。其中：1-黄光激光器；2-分束镜Ⅰ；3-扩束镜Ⅰ；4-透镜Ⅰ；5-全反射镜Ⅰ；6-全反射镜Ⅱ；7-扩束镜Ⅱ；8-透镜Ⅱ；9-全反射镜Ⅲ；10-分束镜Ⅱ；11-偏振片；12-检测腔；13-焦平面阵列探测器（CCD）；14-不透光外壳；15-小型计算机；16-检测孔。具体实施方式下面结合具体实施例本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种基于全息相位识别技术的指纹识别装置，如图1所示，其主要装置包括：黄光激光器1、分束镜Ⅰ2、扩束镜Ⅰ3、透镜Ⅰ4、全反射镜Ⅰ5、全反射镜Ⅱ6、扩束镜Ⅱ7、透镜Ⅱ8、全反射镜Ⅲ9、分束镜Ⅱ10、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置，其特征在于：包括黄光激光器（1）、分束镜Ⅰ（2）、扩束镜Ⅰ（3）、透镜Ⅰ（4）、全反射镜Ⅰ（5）、全反射镜Ⅱ（6）、扩束镜Ⅱ（7）、透镜Ⅱ（8）、全反射镜Ⅲ（9）、分束镜Ⅱ（10）、偏振片（11）、检测腔（12）、焦平面阵列探测器（13）、不透光外壳（14）、小型计算机（15）、检测孔（16）；/n黄光激光器（1）、分束镜Ⅰ（2）、分束镜Ⅱ（10）、扩束镜Ⅰ（3）、扩束镜Ⅱ（7）、透镜Ⅰ（4）、透镜Ⅱ（8）、全反射镜Ⅰ（5）、全反射镜Ⅱ（6）、全反射镜Ⅲ（9）、偏振片（11）、检测腔（12）、检测孔（16）、焦平面阵列探测器（13）均设置在不透光外壳（14）内；偏振片（11）紧贴于检测腔（12）的腔壁上；/n黄光激光器（1）发射激光，经分束镜Ⅰ（2）分为两束激光，一束激光经过扩束镜Ⅰ（3）扩束，经透镜Ⅰ（4）准直为平行激光，该平行激光束到达 全反射镜Ⅰ（5），再经全反射镜Ⅱ（6）反射到分束镜Ⅱ（10）上，光束以反射的方式通过分束镜Ⅱ（10）进入焦平面阵列探测器（13），此光束称为参考光光束；/n分束镜Ⅰ（2）分束的另一束光经扩束镜Ⅱ（7）扩束，经透镜Ⅱ（8）准直后成为平行光束，再经全反射镜Ⅲ（9）反射到分束镜Ⅱ（10），经分束镜Ⅱ（10）分束的一束反射光经偏振片（11）进入检测腔（12）内，照射被检测物即手指指纹，再由手指指纹漫反射后沿原光路返回分束镜Ⅱ（10），光束以透射的方式通过分束镜Ⅱ（10）进入焦平面阵列探测器（13），此光束称为物光光束；/n物光光束与参考光光束拟合在分束镜Ⅱ（10）上发生干涉形成全息干涉图，全息干涉图由焦平面阵列探测器（13）进行接收记录，通过小型计算机（15）进行显示，从而对手指指纹三维立体信息再现成像显示。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于全息光路相位识别技术的指纹识别装置，其特征在于：包括黄光激光器（1）、分束镜Ⅰ（2）、扩束镜Ⅰ（3）、透镜Ⅰ（4）、全反射镜Ⅰ（5）、全反射镜Ⅱ（6）、扩束镜Ⅱ（7）、透镜Ⅱ（8）、全反射镜Ⅲ（9）、分束镜Ⅱ（10）、偏振片（11）、检测腔（12）、焦平面阵列探测器（13）、不透光外壳（14）、小型计算机（15）、检测孔（16）；
黄光激光器（1）、分束镜Ⅰ（2）、分束镜Ⅱ（10）、扩束镜Ⅰ（3）、扩束镜Ⅱ（7）、透镜Ⅰ（4）、透镜Ⅱ（8）、全反射镜Ⅰ（5）、全反射镜Ⅱ（6）、全反射镜Ⅲ（9）、偏振片（11）、检测腔（12）、检测孔（16）、焦平面阵列探测器（13）均设置在不透光外壳（14）内；偏振片（11）紧贴于检测腔（12）的腔壁上；
黄光激光器（1）发射激光，经分束镜Ⅰ（2）分为两束激光，一束激光经过扩束镜Ⅰ（3）扩束，经透镜Ⅰ（4）准直为平行激光，该平行激光束到达全反射镜Ⅰ（5），再经全反射镜Ⅱ（6）反射到分束镜Ⅱ（10）上，光束以反射的方式通过分束镜Ⅱ（10）进入焦平面阵列探测器（13），此光束称为参考光光束；
分束镜Ⅰ（2）分束的另一束光经扩束镜Ⅱ（7）扩束，经透镜Ⅱ（8）准直后成为平行光束，再经全反射镜Ⅲ（9）反射到分束镜Ⅱ（10），经分束镜Ⅱ（10）分束的一束反射光经偏振片（11）进入检测腔（12）内，照射被检测物即手指指纹，再由手指指纹漫反射后沿原光路返回分束镜Ⅱ（10），光束以透射的方式通过分束镜Ⅱ（10）进入焦平面阵列探测器（13），此光束称为物光光束；
物光光束与参考光光束拟合在分束镜Ⅱ（10）上发生干涉形成全息干涉图，全息...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永安，康文杰，张亚萍，赖本林，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53