專利名稱：一種非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種模態(tài)生物特征身份鑒別采集裝置。具體地說是一種非接觸式 的在線手掌掌紋和三維手形狀的圖像采集裝置。
背景技術：
掌紋識別是在上世紀末出現(xiàn)的一種生物特征識別技術，由于掌紋比指紋含有更豐 富的細節(jié)信息，被認為可能取得更高的識別率。已知的掌紋圖像獲取方法主要有油墨印記 法、掃描儀法和數(shù)碼相機法。油墨印記法就是將涂上油墨手掌按在白紙上，并通過掃描儀獲取掌紋圖像，但是 這種方式受到手掌按壓力度不完全一致的因素，無法獲取質(zhì)量相同的掌紋圖像，而且采集 速度慢、手掌掌面污染。掃描儀法是通過掃描儀直接掃描手掌圖像，圖像清晰，但是存在手 掌因為擠壓而產(chǎn)生局部變形問題，并且手掌的溫度在掃描面形成水霧而產(chǎn)生一定的污染； 因此每幅掌紋圖像采集時間比較長，一般為6-10秒。數(shù)碼相機法是通過價格比較高昂的相 機給手掌照相，然后將相片輸入到計算機中，這種方式的成本較高，而且操作不方便。另外，由于獲取手掌掌紋的同時，還比較容易獲取手掌形狀的圖像，從而實現(xiàn)多模 態(tài)生物特征身份識別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種采集時間短、非接觸式、成本低，可以采集手掌掌紋、正 面與側面手形于一副圖像中的非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它包括一個黑色底板，在黑色底板兩側各有一個向外傾斜45°角的反射鏡片，黑 色底板中間有兩個高度不同的黑色支架，黑色底板上部有一個可塑形的金屬管，金屬管內(nèi) 裝有可連接到計算機的USB線，并且金屬管連接一個方盒，方盒內(nèi)安裝攝像頭、USB接口和 圖像采集與處理電路。所述圖像采集與處理電路包括CMOS 0V9620數(shù)字攝像頭電路、包括SCCB的1 總 線電路、可擦除程序存儲器E2PROM電路、USB2. 0控制電路和電源電路，USB2. 0控制電路設 置為Slave FIFO從機模式，在同步方式下SLWR作為IFCLK時鐘引腳的使能信號，在攝像芯 片行同步信號HREF有效時才能接收圖像的像素數(shù)據(jù)，USB2.0芯片控制電路直接接收數(shù)字 攝像頭實時傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)，并且通過BULK傳輸模式傳輸給計算機，USB接口從計算機獲 得+5V電源然后分別處理為+3. 3V和+2. 5V電源提供給攝像頭電路、USB芯片電路、E2PROM 電路。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)手掌不需要按壓在某一采集面上，直接通過圖像采集裝置獲取圖像，避免因手 掌按壓、甚至按壓的力度不同而帶來的接觸式采集方式存在的弊病，即不存在掌紋變形問 題，不能存在按壓的力度不同而采集的圖像質(zhì)量不均勻問題，不存在手掌掌心的熱力在接觸面上形成的氣霧問題；(2)可以同時采集手掌掌紋、正面與側面手形于一副圖像中，極大的提高圖像采集 速度，縮短采集時間；(3)采用USB2. 0芯片、CMOS攝像芯片等自制的圖像采集電路成本低廉，極大降低 采集裝置的成本；(4)是基于手掌掌紋和三維手形(正面與側面手形)的多模態(tài)生物圖像采集裝置， 以此裝置進行圖像信息采集的生物特征識別系統(tǒng)，其性能好于僅基于掌形或掌紋的單模態(tài) 生物特征識別系統(tǒng)。本發(fā)明即可以采集掌紋圖像，又可以獲得三維手形的圖像。


圖1 非接觸式手掌掌紋和三維手形的多模態(tài)生物圖像采集裝置外形圖；圖加非接觸式手掌掌紋和三維手形的多模態(tài)生物圖像采集原理示意圖；圖2b 圖加中手掌和2個支架的側視圖；圖3 手掌掌紋和三維手形的圖像采集硬件電路原理圖；圖4 采集裝置工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結合圖1，①為黑色底板，底板長寬約300 X 300mm，黑色是為了能夠獲取手掌表現(xiàn) 明顯的圖像；②為在底板上，兩側各安裝一個向外傾斜45°角的反射鏡片，用于折射手掌 側面圖像，由于本裝置為在線實時采集裝置，因此當采集圖像時，采集擺放手掌前后的2幅 圖像，通過圖像差值和膚色檢測算法比較容易獲取手掌正面和側面形狀，這樣可以有效排 除反射鏡面上出現(xiàn)的各種非手掌圖像干擾；③為底板中間部位安裝的2個高度不同的黑色 支架(高度為別為40mm和22mm)，因為手掌前后的厚度不均，高度不同的2個支架是為了 確保面對攝像頭的手掌掌面盡可能和鏡頭呈平形狀態(tài)；⑤是在底板上部安裝的一個可塑形 金屬管，使用者可以根據(jù)環(huán)境條件適當調(diào)整金屬管的高度和角度；④為金屬管連接的一個 小方盒，方盒底面距離底板上面350mm左右，盒內(nèi)安裝了一個基于USB2.0接口的圖像采集 設備，包括鏡頭、攝像芯片和USB控制芯片等電路。⑥為USB線，該線由小盒內(nèi)電路板上的 USB接口接出，通過金屬管過渡，最后引出連接到計算機的USB接口上。在圖2中，在黑色底板①上，安放反射鏡面②和黑色支架③，通過安裝在小盒④中 的攝像頭，非常容易采集到手掌掌面、手形、以及通過反射鏡面②反射的手掌側面形狀。另 外2個高度不同的黑色支架③可以保證手掌掌面平行于攝像頭鏡頭。圖像采集部分是以擁有130萬像素的CMOS 0V9620攝像頭芯片和EZ-USB FX2的 CY7C68013控制芯片為核心，通過USB 口與計算機連接，其硬件系統(tǒng)組成如圖3所示。采集裝置硬件電路主要包括CM0S攝像頭電路，USB控制電路、E2PROM電路和電源 電路等。上電后USB芯片首先檢測1 總線上的E2PROM,如果首字為0xC2，則把固件程序從 E2PROM中自動下載到自身的RAM中并執(zhí)行，實現(xiàn)重枚舉。從而提高系統(tǒng)的便攜性能。通過 IFC0NFIG = 0x43設置Slave FIFO模式，在同步方式下SLWR作為IFCLK時鐘引腳的使能信號，以保證行同步信號HREF有效時，才能接收圖像的像素數(shù)據(jù)。配合硬件電路，通過設置 EP2CFG = OxEO設置EP2端口為BULK傳輸模式的IN端點，4重緩沖，每包字節(jié)數(shù)為IOM ；并 通過EP2FIF0CFG = 0x08設置端口 2為8位數(shù)據(jù)總線模式。這樣USB主控芯片就可以直接 接收CMOS攝像頭實時傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)，并通過緩存以BULK傳輸模式傳輸給計算機。USB主 控芯片通過SCCB (簡化I2C)總線控制CMOS圖像芯片的各種參數(shù)，實現(xiàn)攝像頭的自動曝光、 增益控制及白平衡控制等功能。通過USB接口從計算機獲得+5V電源，然后分別處理為+3. 3V和+2. 5V電源，給 CMOS攝像電路、USB2. 0控制電路等提供電源。圖4是整個采集裝置工作流程圖。將裝置擺放妥當后，圖像采集器采集首先采集 一幅無手掌的圖像傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)，作為背景圖像；然后將手掌置于裝置指定位置上時，圖 像采集器采集同時采集手掌掌紋和三維手形(正面與側面手形)于一體的圖像，并將采集 到圖像傳到計算機內(nèi)。
權利要求
1.一種非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置，其特征是包括一個黑色 底板，在黑色底板兩側各有一個向外傾斜45°角的反射鏡片，黑色底板中間有兩個黑色支 架，黑色底板上部有一個可塑形的金屬管，金屬管內(nèi)裝有可連接到計算機的USB線，并且金 屬管連接一個方盒，方盒內(nèi)安裝攝像頭、USB接口和圖像采集與處理電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置，其特征 是所述圖像采集與處理電路包括CMOS 0V9620數(shù)字攝像頭電路、包括SCCB的1 總線電 路、可擦除程序存儲器E2PROM電路、USB2. 0控制電路和電源電路，USB2. 0控制電路設置為 Slave FIFO從機模式，在同步方式下SLWR作為IFCLK時鐘引腳的使能信號，在攝像芯片行 同步信號HREF有效時才能接收圖像的像素數(shù)據(jù)，USB2. 0芯片控制電路直接接收數(shù)字攝像 頭實時傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)，并且通過BULK傳輸模式傳輸給計算機，USB接口從計算機獲得+5V 電源然后分別處理為+3. 3V和+2. 5V電源提供給攝像頭電路、USB芯片電路、E2PROM電路。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置，其 特征是所述兩個黑色支架的高度不等。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置。包括一個黑色底板，在黑色底板兩側各有一個向外傾斜45°角的反射鏡片，黑色底板中間有兩個黑色支架，黑色底板上部有一個可塑形的金屬管，金屬管內(nèi)裝有可連接到計算機的USB線，并且金屬管連接一個方盒，方盒內(nèi)安裝攝像頭、USB接口和圖像采集與處理電路。具有采集時間短、非接觸式、成本低的特點。是一種可以采集手掌掌紋、正面與側面手形于一副圖像中的非接觸式在線手掌掌紋和三維手形的圖像采集裝置。
文檔編號G06K9/20GK102073861SQ201110001398
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權日2011年1月5日
發(fā)明者宋新景, 崔建文, 王晨暉, 王科俊, 管鳳旭 申請人:哈爾濱工程大學