[發明專利]掌紋采集儀以及生成全掌紋圖像的方法

有效

• 申請號: 201410484330.2
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104268542B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 郭振華;陳佳麗;鮑鮮杰;馮建江;周杰
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20;G06T11/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 江耀純

技術領域

本發明涉及生物識別技術領域，具體涉及一種掌紋采集儀以及生成全掌紋圖像的方法。

背景技術

傳統的身份認證方法主要通過身份標識物品和身份標識知識來證明身份。由于主要借助體外物，一旦證明身份的標識物品和標識知識被盜或遺忘，其身份就容易被他人冒充或取代。特別是在當今信息社會，高技術犯罪的頻率和危害呈現出快速上升的勢頭。

人體生物特征是我們人體所固有的各種生理特征或行為特征的總稱，具有唯一性、終生不變性，且不會被遺忘和丟失，不易偽造或被盜，隨身“攜帶”以及隨時隨地可用等優點，比傳統的身份認證方法更具安全、保密和方便性。生理特征多為先天性的，不隨外在條件和主觀意愿發生改變，如指紋、掌紋、虹膜、臉像等；行為特征則是人們長期生活養成的行為習慣，很難改變，如筆跡、步態等。

其中，人的掌紋具有唯一性和終身基本不變的特性，和指紋相比，掌紋的有效區域大得多，具有更豐富的紋理信息，因此能提供更為有效可靠的識別。高分辨率全反射掌紋圖像紋理對比度較大，成像更加清晰，更好地保留了細節點的特征信息。同時，在現場犯罪可恢復的痕跡中，約有30％都是掌紋信息，經過專家處理之后獲得的掌紋信息同經過全反射獲得的掌紋圖像的成像方式較為接近。根據法律規定，500ppi是掌紋圖像標準的分辨率，而且必須支持局部掌紋到全掌紋的匹配。

然而，全反射掌紋圖像存在一個較為嚴重的問題，即掌心區域缺失。而掌心部分通常是含有手掌主線、褶皺和較多的細節點，所以全反射圖像中掌心區域缺失的情況會直接導致大量掌紋特征丟失，導致在進行潛掌紋匹配時，會存在一定的誤差。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種掌紋采集儀以及生成全掌紋圖像的方法，以解決因全反射掌紋圖像掌心區域缺失導致的潛掌紋匹配存在誤差的問題。

本發明提供的掌紋采集儀的技術方案如下：

一種掌紋采集儀，包括棱鏡、第一光源、圖像采集模塊、存儲模塊和圖像處理模塊；所述棱鏡具有手掌接觸面、與所述手掌接觸面相對且平行的底面以及所述手掌接觸面和所述底面之間的多個側面，所述手掌接觸面用于供手掌按壓以使所述圖像采集模塊獲取手掌的正面掌紋圖像和全反射掌紋圖像，其中所述正面掌紋圖像和所述全反射圖像分別由手掌經所述棱鏡正反射和全反射而形成，所述第一光源為所述全反射圖像的全反射光路的產生光源；所述存儲模塊與所述圖像采集模塊和所述圖像處理模塊連接，至少用于存儲所述正面掌紋圖像和所述全反射掌紋圖像；所述圖像處理模塊包括圖像轉換模塊和融合模塊，所述圖像轉換模塊用于根據所述正面掌紋圖像與所述全反射掌紋圖像間的轉換模型，將所述正面掌紋圖像的掌心區域轉換成全反射掌心圖像；所述融合模塊用于將所述全反射掌心圖像與所述全反射掌紋圖像進行融合，彌補所述全反射掌紋圖像的掌心缺失區域，從而恢復出全反射全掌紋圖像。

由于全反射掌紋圖像的分辨率和清晰度優于正面掌紋圖像，此外，犯罪現場遺留的掌紋圖像與全反射掌紋圖像更為相近，因此一般選擇全反射掌紋圖像用于潛掌紋匹配。全反射掌紋圖像是通過采用第一光源構造全反射光路產生，光路不宜過于復雜，因此可采用普通的透明度較高的棱鏡來作為光學器件，以獲取正面掌紋圖像和全反射掌紋圖像。但是，由于棱鏡與手掌的接觸面是平面，而手掌骨骼成微拱型，大魚際和小魚際的構型較突出，這樣手掌在按壓棱鏡平面時，掌心部分無法緊密接觸棱鏡平面，導致得到的全反射掌紋圖像中至少部分掌心區域的缺失。本方案中，基于棱鏡獲取全反射掌紋圖像時，也同時基于該棱鏡獲取到完整的正面掌紋圖像，根據正面掌紋圖像與全反射掌紋圖像之間的轉換模型，將正面掌紋圖像的掌心區域轉換成全反射的圖像，即可彌補掌心缺失的全反射掌紋圖像，從而得到完整的、高分辨率、高質量的全反射全掌紋圖像。

優選地，所述換算關系是基于標定板對圖像像素的換算作用，建立所述正面掌紋圖像與所述全反射掌紋圖像之間的幾何轉換模型而獲得。

優選地，還包括用于給所述圖像采集模塊的圖像采集過程增強光照的第二光源；

所述第二光源包括設于所述棱鏡的外圍且光線背對所述棱鏡的多個光源組。采用多個光源組從棱鏡多面打光，且采用光源倒置的方式，使得光線更加均勻、避免了光斑的出現，有效地增強圖像對比度和亮度以提高掌紋紋理的清晰度，得到高質量、高清晰度的正面掌紋圖像和全反射掌紋圖像。