一种三维掌纹和手形的非接触式采集方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种三维掌纹和手形的非接触式采集方法和装置，该方法步骤是：首先利用软件产生并调制正弦直条纹；其次，用投影仪投影复合彩色条纹图像序列到手掌表面，并调制变形的复合彩色条纹图像信息；再次，处理图像信息，获得折叠相位图和绝对相位图；最后，通过标定系统获得三维数据，即得到掌纹和手形信息。该装置依据本发明专利技术所述采集方法设计，包括：电脑、CCD数码相机、DLP数字投影仪和移动底座；电脑通过IEEE1394b接口与相机连接，通过视频接口与投影仪连接；所述移动底座支撑和固定相机与投影仪，同时可使相机前后移动左右扭转，保证相机和投影仪相对位置和角度符合三维成像原理要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及身份识别
，具体为一种基于生物特征的三维掌纹和手形的非接触式采集方法和装置。
技术介绍
本专利技术涉及三维掌纹和手形的获取技术。传统的二维掌纹识别系统及手形识别系统获取的是二维信息，光照、潮湿度以及手掌上的污溃等对二维掌纹及手形的识别有较大的影响，而且随着数码产品的普及，人们可以很轻易的复制二维信息，所以纯粹的二维掌纹和手形识别存在较大的安全隐患。掌纹和手形本身是三维的生物特征，得到掌纹和手形的三维形状数据将提高身份鉴定系统的稳定性、准确性、安全性和整体性。有关三维掌纹和手形获取系统方面的研究，目前还只是处于初步探索阶段。在申请人检索的范围内，可以见到 相关文献信息如下I.张大鹏，骆南，李伟公开的“三维掌纹身份鉴别仪及其鉴别方法”(公开号CN101196986)，通过一个投影仪依次投影彼此间有相位移动的结构光图像到手掌表面，一个CCD相机从另外角度采集投影在手掌表面的变形条纹图像并存储在计算机中供后续处理，从而获得手掌表面各点的深度数据，用于身份识别鉴定。但是，由计算机生成多幅黑白编码条纹图像，需采集时间较长。该方法提供的手掌定位装置并不能保证手掌在一个地方保持长久不动，从而影响最终得到的三维数据的精度。2.张大鹏，骆南，李伟公开的“三维掌纹身份鉴别系统的手掌定位及中心区提取方法”(公开号CN101196988)，提供了一种三维掌纹身份鉴别系统的手掌定位及中心区提取方法。首先在获取规整的三维掌纹点云数据后，将三维点云数据映射到和二维图像同样长宽的矩阵上，实现三维点云和二维图像点的一一对应。在需要处理的手掌二维图像上找到手指和手掌相交处的2个特征点。利用二维掌纹识别中心区域定位算法找到中心区域四个点的像素坐标，得到三维掌纹点云数据。将点云数据排列的规律映射到二维等维度的矩阵上，得到三维点云的坐标。通过坐标变换、旋转和插值方法，从三维点云中提取得到中心区域。该方法能有效定位出三维掌纹点云坐标，从大量的三维掌纹点云数据中取出中心区域的点，去掉冗余数据点，从而节省存储空间，提高运算速度。3. David Zhang, Guangming Lu, Wei Li, Lei Zhang, Nan Luo 在“基于结构光成像的三维掌纹识另Ij，，(Three Dimensional Palmprint Recognition using Structured LightImaging，IEEE Second International Conference on Biometrics:Theory, Applicationsand Systems, 2008,1-6)文章中，由计算机生成六幅黑白编码条纹图像，利用结构光成像的方法，获取掌纹的三维信息。进而可以获得掌纹的平均曲率、高斯曲率以及表面类型等特征，使用快速的特征匹配和分数级别融合策略来识别掌纹。但该方法采用灰度条纹图像，所需采集的图像较多、采集时间长，同时无法获得手掌表面的彩色纹理信息。4.王晨晖，管凤旭，王科俊，崔建文，宋新景设计的“三维手形和掌纹的多模态生物图像采集装置(公开号CN101794376A)”，本专利技术提供的是一种三维手形和掌纹的多模态生物图像采集装置。此装置可同时获取正面手形、侧面手形和掌纹的二维图像，不仅采集速度快，而且与相关识别算法构成多模态生物特征识别系统，其识别性能好于仅基于手形或掌纹的单模态生物特征识别系统。但是该装置采集到的掌纹和手形不是真的意义上的三维数据，最后得到的是一副二维图像，不能真正反映掌纹的三维信息，且该装置易受外界光照影响。5.王晨晖，管凤旭，宋景新，马也发表了 “掌纹和三维手形的多模态图像采集装置设计”(自动化技术与应用，2011，30 (7)，76-79)，设计出一种新型非接触式掌纹和三维手形的多模态图像采集装置，可以将手掌掌纹、正面与侧面手形信息采集于一幅图像中。该装置硬件部分主要包括USB2. O控制器模块、CMOS图像传感器模块和其他辅助电路模块；软件部分包括下位机USB外设的固件程序、上位机操作系统的USB驱动程序、上位机图像手指静脉采集程序。但是该装置采集到的掌纹和手形不是真正意义上的三维数据，只是将手掌掌纹、正面与侧面手形信息采集于一幅图像中，得不到完整的手形和掌纹的三维数据。另外，已有的掌纹和手形身采集系统，普遍需要一个封闭的采集环境，依赖于接触 式、带有定位装置的采集方法，获得掌纹和手形的二维特征。但获取高质量的生物统计特征信息，对于提高自动身份鉴定系统的整体性能始终是至关重要的一步，而有关三维掌纹和手形获取方面的研究，还只是处于初步探索阶段。特别是同时获取这两种生物特征三维形貌和彩色纹理的采集系统还未曾有公开地报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的问题是，提供一种三维掌纹和手形的非接触式采集方法和装置。该方法和装置基于生物特征，利用非接触测量，同时得到掌纹和手形三维特征及彩色纹理，进而获得高精度和稳定性的身份识别，具有测量精度好、测量效率闻，便于实际应用等特点。本专利技术解决所述方法技术问题的技术方案是，设计一种三维掌纹和手形的非接触式采集方法，该方法基于复合彩色条纹投影的非接触方法，获取掌纹和手形三维形貌及纹理数据，包括具体步骤是首先，利用软件产生三组条纹个数不同的正弦直条纹，且每组4幅正弦条纹彼此间有90度相位移动，调制正弦条纹到彩色图像的红、绿、蓝三颜色通道，形成复合彩色条纹图像；其次，用DLP系统投影复合彩色条纹图像序列到手掌表面，并用彩色CCD数码相机从不同于投影的方向采集手掌表面变形的条纹信息；再次，处理所采集的条纹图像信息，提取出正弦条纹后，用四步相移方法计算折叠相位图，并用最佳条纹选择方法得到绝对相位图；最后，通过标定系统，把绝对相位转换为三维数据，即得到手掌的三维形状信息，同时也得到三维数据所对应的手掌纹理信息。本专利技术解决所述装置问题的技术方案是，设计一种三维掌纹和手形的非接触式采集装置，该装置依据本专利技术所述的三维掌纹和手形的非接触式采集方法设计，主要包括电脑、CXD数码相机、DLP数字投影仪和移动底座；电脑通过其上的IEEE1394b接口与C⑶数码相机连接，并通过其上的视频接口与DLP数字投影仪连接；所述移动底座支撑和固定相机与投影仪，同时可使CCD数码相机前后移动一定距离和左右扭转一定角度，保证CCD数码相机和DLP数字投影仪相对位置和角度符合三维成像原理要求；所述移动底座包括底板、移动板、扭转板、投影仪底板和角位移台；所述底板为一长条形板，DLP数字投影仪依次经投影仪底板和角位移台固定在底板的一端，CCD数码相机依次经扭转板和移动板固定在底板的另一端，且CCD数码相机的镜头中心线和DLP数字投影仪的投影中心线与待测对象之间满足结构光三角形成像条件。与现有技术相比，本专利技术三维掌纹和手形的非接触式采集方法和装置的积极效果在于I、测量精度好。通过投影具有最佳条纹个数的正弦条纹测量掌纹和手形三维数据，可提高计算绝对相位的精度，得到高精度、无畸变的三维形状信息。2、测量效率高。三颜色通道的应用可有效减少图像数据的采集时间，相对于灰度条纹投影技术，图像数据的采集时间减少为三分之一。3.采集方法工艺简单，便于推广；采集装置结构简单，操作容易，适于实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维掌纹和手形的非接触式采集方法，该方法基于复合彩色条纹投影的非接触方法获取掌纹和手形三维形貌及纹理数据，包括具体步骤是：首先，利用软件产生三组条纹个数不同的正弦直条纹，且每组4幅正弦条纹彼此间有90度相位移动，调制该正弦条纹到彩色图像的红、绿、蓝三颜色通道，形成4幅复合彩色条纹图像；其次，用DLP数字投影仪投影复合彩色条纹图像序列到手掌表面，并用彩色CCD数码相机从不同于DLP数字投影仪投影的方向采集手掌表面调制变形的复合彩色条纹图像信息；再次，处理所采集的复合条纹图像信息，提取出正弦条纹后，用四步相移方法计算折叠相位图，并用最佳条纹选择方法得到绝对相位图；最后，通过标定系统把绝对相位转换为三维数据，即得到三维的手掌形状信息，同时也得到三维数据所对应的手掌纹理信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗华，王召慧，黄淑君，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：