[發明專利]一種基于全息光路相位識別技術的指紋識別裝置及方法

有效

• 申請號: 202110017546.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112613487B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 張永安;康文杰;張亞萍;賴本林
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06V40/12
• 分類號: G06V40/12;G06T5/00
• 代理公司: 昆明隆合知識產權代理事務所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種基于全息光路相位識別技術的指紋識別裝置及方法，屬于全息應用技術領域。本發明所述裝置包括黃光激光器、分束鏡Ⅰ、擴束鏡Ⅰ、透鏡Ⅰ、分束鏡Ⅱ、擴束鏡Ⅱ、透鏡Ⅱ、焦平面陣列探測器、全反射鏡Ⅰ、全反射鏡Ⅱ、全反射鏡Ⅲ、不透光外殼、小型計算機；本發明所述方法通過非接觸的方式獲取物光光束與參考光光束干涉的全息干涉圖；對所述的圖像信號進行提取，然后對提取振幅和相位信息后的全息圖像利用平滑、銳化、插值、濾波等處理，實現對處理后的全息圖再現成像。本發明所述方法不僅能夠記錄指紋的振幅信息和相位信息，同時可以對指紋的細節信息進行深度提取，確保成像的高質量以及滿足指紋識別的高精度需求。

技術領域

本發明涉及一種基于全息光路相位識別技術的指紋識別裝置及方法，屬于全息應用技術領域。

背景技術

目前市面上的指紋識別技術方法，主要是指紋的平面識別，依靠每個人皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上的唯一性和穩定性，通過實際指紋和預先保存的指紋匹配度來實現指紋識別，大多數指紋識別系統是基于細節特征匹配的，但是針對于某些人或者某些群體的指紋相似度高、難識別的問題，依舊缺乏有效性、實質性的解決方法。

傳統的指紋采集設備有足夠好的分辨率可以獲得指紋的細節信息，其記錄的是指紋的振幅信息，記錄指紋面上的光強分布，但它不能記錄手指指紋漫反射光的相位信息，因而無法滿足指紋識別的高精度需求。

近年來指紋識別技術在不斷完善，但仍然難以去除用戶每一次使用指紋時在指紋采集頭上留下的指紋印痕，增加了指紋痕跡被用來復制指紋的可能性，指紋錄入的完整性并不能保證指紋識別的安全可靠性。因此，如何精確地識別指紋以及最大程度的解決指紋痕跡濫用造成的不良影響問題就顯得十分迫切和重要。

發明內容

針對以上問題，本發明的目的在于提供一種基于全息光路相位識別技術的指紋識別裝置，將全息相位識別技術應用于指紋識別、成像方面，通過對拍攝的手指指紋全息圖振幅和相位信息的深度提取，不僅可以解決某些人或者某些人群指紋相似度高、難識別的問題，以達到一個三維立體識別的效果；采用非接觸式的方式，還可以有效降低指紋痕跡被用來復制指紋的可能性，提高安全性和可靠性，同時克服了普通指紋識別方法無法滿足高精度識別需求的缺點，實現快速、精確、安全、高效的指紋識別。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種基于全息光路相位識別技術的指紋識別裝置，包括黃光激光器1、分束鏡Ⅰ2、擴束鏡Ⅰ3、透鏡Ⅰ4、全反射鏡Ⅰ5、全反射鏡Ⅱ6、擴束鏡Ⅱ7、透鏡Ⅱ8、全反射鏡Ⅲ9、分束鏡Ⅱ10、偏振片11、檢測腔12、焦平面陣列探測器13、不透光外殼14、小型計算機15、檢測孔16。

黃光激光器1、分束鏡Ⅰ2、分束鏡Ⅱ10、擴束鏡Ⅰ3、擴束鏡Ⅱ7、透鏡Ⅰ4、透鏡Ⅱ8、全反射鏡Ⅰ5、全反射鏡Ⅱ6、全反射鏡Ⅲ9、偏振片11、檢測腔12、檢測孔16、焦平面陣列探測器13均設置在不透光外殼14內，避免其它可見光的干擾，有效提高成像質量；偏振片11緊貼于檢測腔12的腔壁上。

黃光激光器1發射激光，經分束鏡Ⅰ2分為兩束激光，一束激光經過擴束鏡Ⅰ3擴束，經透鏡Ⅰ4準直為平行激光，該平行激光束到達 全反射鏡Ⅰ5，再經全反射鏡Ⅱ6反射到分束鏡Ⅱ10上，光束以反射的方式通過分束鏡Ⅱ10進入焦平面陣列探測器13，此光束稱為參考光光束。

分束鏡Ⅰ2分束的另一束光經擴束鏡Ⅱ7擴束，經透鏡Ⅱ8準直后成為平行光束，再經全反射鏡Ⅲ9反射到分束鏡Ⅱ10，經分束鏡Ⅱ10分束的一束反射光經偏振片11進入檢測腔12內，照射被檢測物即手指指紋，再由手指指紋漫反射后沿原光路返回分束鏡Ⅱ10，光束以透射的方式通過分束鏡Ⅱ10進入焦平面陣列探測器13，此光束稱為物光光束；所述偏振片11改變射入檢測腔12內光束與檢測腔12內手指指紋漫反射回來光束的偏振態。

物光光束與參考光光束擬合在分束鏡Ⅱ10上發生干涉形成全息干涉圖，全息干涉圖由焦平面陣列探測器13進行接收記錄，通過小型計算機15進行顯示，從而對手指指紋三維立體信息再現成像顯示。