一种活体指掌纹采集方法技术

本发明专利技术涉及一种活体指掌纹采集方法及装置，使用一个由棱镜、光源、镜头组件、图像传感器构成的采集装置，将所述棱镜的采集面与所要采集的活体指掌贴合，在采集面上形成指掌纹图案；开启所述红外光源，使采集用光束由所述入射面进入所述棱镜并投射到所述指掌纹图案上，由采集面将采集用光束进行反射形成载有指掌纹图案的图像光束并通过所述图像输出面输出，该图像光束的波长范围是７００ｎｍ～１１００ｎｍ；将所述图像光束通过镜头组件投射到图像传感器上，由该图像传感器将光信号转换成电信号，完成活体指掌纹的采集。本发明专利技术将彩色图像传感器应用于光电指纹、掌纹的采集而不会产生色差和图像分辨率降低的问题，并且降低了产品成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活体指掌纹采集方法及装置，该方法及装置以特定的红外光源进行照明、依靠图像传感器进行信号转换，实现活体指掌纹采集。
技术介绍
在已有技术中，常用的指纹、掌纹光电采集方法是利用棱镜的全反射特性来实现的。棱镜存在分光作用，为避免色差影响指纹、掌纹的图像质量，必须采用单色光源和单色图像传感器。一般采用红光作为单色光源，个别方案使用的是红外光源。中国专利94239537.9公开了一种红外指纹鉴别仪，包括壳体、摄像头和计算机，在壳体面板窗孔中安装有两斜面位于壳体内的等腰直角三棱镜，壳体内装有指纹图像摄像头和红外光发生器，一图像处理板分别与摄像头和计算机相联，壳体上装有一组指纹确认按钮。该红外指纹鉴别仪构造简单，指纹图像的采集、存储、调用及比较鉴别快速、方便、准确。该专利采用红外光源的目的是“特定波长的红外光照给摄像头提供最敏感的光源”。一般来讲，单色图像传感器比彩色图像传感器的价格要便宜，而指掌纹图像又是单色的，所以没有必要对彩色图像传感器应用于光学活体指掌纹采集进行深入研究。随着半导体图像传感器技术的快速发展，带动了数码照相机、数码摄像机的普及。由于彩色图像传感器比单色图像传感器的市场大得多，而带照相功能的手机的出现，更进一步刺激了彩色图像传感器的市场需求。因此，生产厂商现在均以生产彩色图像传感器为主，而光学指掌纹采集装置常用的CMOS单色图像传感器在市场上很难找到，其价格比彩色的还要高。为了解决这些问题，有些设计方案尝试着将市场占有率高且货源充足的彩色图像传感器应用于光学指掌纹采集装置。这些装置仍采用单色可见光作为光源的设计方案，一般以红色或绿色光作为光源。但是由此带来了图像传感器分辨率损失的问题。附图1是一种彩色图像传感器的像素排列示意图，排列形式为Bayer图案。其绿色像素占全部像素的二分之一，红、蓝色像素各占全部像素的四分之一，每种颜色的像素只感受一种颜色的光。由附图1可以看出对于单色图像存在传感器分辨率降低的问题。当采用绿色光源时，只有绿色像素感光，图像分辨率降低为传感器分辨率的二分之一；当采用红色或蓝色光源时，只有红色或蓝色像素感光，图像分辨率降低为传感器分辨率的四分之一。因此，需要提出一种新的活体指掌纹采集方法及装置以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种活体指掌纹采集方法及装置，该方法采用特定的红外光源进行照明，采用彩色图像传感器进行信号转换，可实现无分辨率损失的活体指掌纹采集，采用红外滤光膜、片，可消除环境可见光的干扰。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的一种活体指掌纹采集方法，使用一个由棱镜、光源、镜头组件、图像传感器构成的采集装置，其特征在于所述光源为红外光源，令红外光源发出波长范围为700nm～1100nm的单色采集用光束；所述棱镜至少具备一个采集用光束入射面，一个图像输出面、一个采集面；将所述棱镜的采集面与所要采集的活体指掌贴合，在采集面上形成指掌纹图案；开启所述红外光源，使所述采集用光束由所述入射面进入所述棱镜并投射到所述指掌纹图案上，由采集面将采集用光束进行反射形成载有指掌纹图案的图像光束并通过所述图像输出面输出；将所述图像光束通过镜头组件投射到图像传感器上，由该图像传感器将光信号转换成电信号，完成活体指掌纹的采集。一种活体指掌纹采集装置，有一个壳体，其特征在于在壳体顶部设置一个棱镜，该棱镜至少具备一个采集用光束入射面，一个图像输出面、一个采集面；在所述入射面一侧设置有红外发光板，该红外发光板的法线与所述采集用光束入射面正交，在图像输出面一侧设置有镜头组件，该镜头组件的输出端设置有一个图像传感器，该镜头组件的光轴与所述图像输出面正交；所述红外发光板、镜头组件、图像传感器安装在所述壳体内。本专利技术与已有技术相比具有如下优点1、本专利技术利用彩色图像传感器的光谱响应特性，以近红外单色光作为光源，使彩色图像传感器应用于光电指纹、掌纹的采集而不会产生色差和图像分辨率降低的问题。2、本专利技术避免了单色图像传感器价格高、供货不稳定现象的影响，降低了产品成本。3、本专利技术利用红外滤光膜、片阻止可见光通过，消除了环境光影响和在采集面上的污迹的干扰，提高了采集图像的质量。附图说明图1是一种彩色图像传感器的像素排列示意2为本专利技术的实施例一示意3为彩色图像传感器的光谱响应4为红外发光二极管的光谱分布5为本专利技术的装置结构示意6为本专利技术的纵向剖视7为本专利技术的俯视图(剖去壳体顶部的视图)图8为本专利技术的棱镜9为本专利技术的另一种棱镜结构示意图具体实施例实施例一一种活体指掌纹采集方法，参见图2，使用一个由棱镜2、光源1、镜头组件4、图像传感器5构成的采集装置，其步骤在于所述光源为红外光源，令红外光源发出波长范围为700nm～1100nm的单色采集用光束；该红外光源可以采用GL4910红外发光管产品组成阵列；所述采集用光束是指光源发出的光线的集合。所述棱镜至少具备一个采集用光束入射面，一个图像输出面、一个采集面；将所述棱镜的采集面与所要采集的活体指掌贴合，在采集面上形成指掌纹图案；所谓活体指掌是指人的手指、脚趾、手掌、脚掌。所谓指掌纹图案是指人的手指纹图案、脚趾纹图案、手掌纹图案、脚掌纹图案。开启所述红外光源，使采集用光束由所述入射面进入所述棱镜并投射到所述指掌纹图案上，由采集面将采集用光束进行反射形成载有指掌纹图案的图像光束并通过所述图像输出面输出，该图像光束的波长在700nm～1100nm范围内；将所述图像光束通过镜头组件投射到图像传感器上，由该图像传感器将光信号转换成电信号，完成活体指掌纹的采集。所述的镜头组件是指可以成像的多个镜片的组合，属于已有技术的范围，本实施例不进行详细描述。在常规的活体指掌纹采集过程中，棱镜的采集面上常常被污染，受到环境光的照射，其光谱主要成份在可见光范围，如果不及时清理将影响指掌纹图案的质量。为此，本专利技术将输出的图像光束进行滤光处理(参见图2中设置的滤光片3)，使图像光束中850nm波长的红外光通过，形成850nm波长的图像光束，阻止可见光通过，消除了环境光影响及采集面上的污迹的干扰。为了降低本专利技术所使用的设备的成本，本专利技术将所述图像光束通过镜头组件投射到彩色图像传感器上，由该图像传感器将光信号转换成电信号；调整所述彩色图像传感器的红、绿、蓝三个通道的增益，使其在700nm～1100nm波长范围内，对于相同的光照有相同的图像信号输出强度。实施例二参见图5、图6、图7、图8，一种活体指掌纹采集装置，有一个壳体10，在壳体顶部设置采集窗口11，其上装有一个棱镜12，该棱镜至少具备一个采集用光束入射面123，一个图像输出面122、一个采集面121；在所述入射面一侧设置有红外发光板13，该红外发光板的法线与采集用光束入射面正交(也可以设置成基本正交状态)，在图像输出面一侧设置有镜头组件14，该镜头组件的输出端设置有一个图像传感器15，该镜头组件的光轴与所述图像输出面正交；所述红外发光板、镜头组件、图像传感器安装在所述壳体内。参见图8，本实施例使用的棱镜是多棱镜，该棱镜的采集面设置在壳体顶面，光束入射面设置在壳体内，图像输出面设置在壳体内，其输出光轴呈水平状态。参见图9，本专利技术的棱镜可以使用另外一种结构形式，该棱镜结构与图8所示的棱镜结构不相同，但是其原理和作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活体指掌纹采集方法，使用一个由棱镜、光源、镜头组件、图像传感器构成的采集装置，其特征在于：　　　　所述光源为红外光源，令红外光源发出波长范围为７００ｎｍ～１１００ｎｍ的单色采集用光束；　　　　所述棱镜至少具备一个采集用光束入射面，一个图像输出面、一个采集面；　　　　将所述棱镜的采集面与所要采集的活体指掌贴合，在采集面上形成指掌纹图案；　　　　开启所述红外光源，使所述采集用光束由所述入射面进入所述棱镜并投射到所述指掌纹图案上，由采集面将采集用光束进行反射形成载有指掌纹图案的图像光束并通过所述图像输出面输出；　　　　将所述图像光束通过镜头组件投射到图像传感器上，由该图像传感器将光信号转换成电信号，完成活体指掌纹的采集。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓春，孙苏平，张宏，李建民，
申请(专利权)人：北京海鑫科金高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]