[发明专利]指纹形混合识别装置

说明书

1、技术领域：

生物识别领域，应用于系统安全登入、银行柜员安全、银行POS机、银行ATM机的生物识别。

2、技术背景

在所有的生物识别技术中，指纹识别是最成熟的、应用最广泛的技术，然而，指纹识别技术也有它的局限性，表现在以下几点：(1)、有一定比例的人群不能登录指纹；(2)、指纹受气候的影响较大，冬天干手指，夏天湿手指，会影响它的识别率；(3)、现有活体指纹传感器成本高，抗静电能力差，因此，使用成本也高；(4)、现有的电容式、电感式指纹传感器，是通过发射电信号或超声波到手指上，这样，就会伤害人体手指，长期使用会引发皮肤脱皮，影响人们的健康。因为有以上四方面的原因，使得指纹识别技术难以真正地普及。指纹形混合识别装置采用指纹形混合识别方法在识别指纹的同时，也识别指形，指纹形混合识别方法可以弥补单独指纹识别技术的缺陷，以促进生物识别技术的普及，给人们的生活带来安全和方便。

3、发明内容

(一)、指纹形混合识别装置通过设计一种装置，在采集手指指纹的同时，还采集该手指的指形。在装置下方，设置有指纹采集机构，运用光学成像的原理，通过光路，和光学CMOS采集指纹图像；同时，在装置上方，设置有指形采集机构，运用红外成像的原理，通过光路，和红外感应面，将红外的热图转换为可视的图像，得到相应的指形图。

(二)、光学指纹图像的采集路线是：

(1)、将手指放置在三棱镜上的镜面上；(2)、在LED光的照射下，将手指指纹面的反射光通过三棱镜平行地照在透镜上；(3)、平行光通过透镜的折射，变成聚焦光；(4)、聚焦光通过光孔，到达另一个小透镜上；(5)、小透镜将折射光还原成面积较小的平行光；(6)、该平行光照射在光学CMOS的感光面上；(7)、在光学CMOS上形成的指纹图像，输出到高速处理器DSP作处理。

(三)、红外指形图的采集路线是：

(1)、将手指发出的不可见红外光，通过光学透镜的的调整，将平行光通过透镜的折射，变成聚焦光；(2)、聚焦光通过光孔，到达另一个小透镜上；(3)、小透镜将折射光还原成面积较小的平行光；(4)、该平行光照射在红外感应传感器的感光面阵上；(5)、红外感应传感器将红外光转换为电信号，并通过逐行扫描方式，输出点阵信息；(6)、高速处理器DSP通过逐行扫描方式，得到红外感应传感器的感光面阵上的整个图像，从而得到该指形的热图。

(四)、指纹形混合识别装置的组成：

图1是指纹形混合识别装置示意图，由以下部分组成：

(1)、⑧指纹处理板；

(2)、⑧_1光学CMOS芯片；

(3)、⑦散光透镜部件1#；

(4)、⑥聚光透镜部件1#；

(5)、⑤三棱镜；

(6)、①指形处理板；

(7)、②红外感应传感器；

(8)、③散光透镜部件2#；

(9)、④聚光透镜部件2#；

(10)、⑨LED光源；

(11)、⑩板间通讯线。

(五)、指纹特征的提取步骤：

(1)、图像的归一化预处理；(2)、指纹图像的二值化；(3)、指纹图像的细化；(4)、提取特征点；(5)、去伪特征。

(六)、指形特征的提取：

(1)、红外图像的非均匀性校正；(2)、盲元检测和补偿及图像增强，红外图像的温度梯度等温线数据的获取，该数据和手指毛细血管分布和血流情况相关联，作为判断活体手指的依据；因为是测量手指自然发出的红外光信号，这样避免对人体手指产生伤害；(3)、红外图像的二值化；(4)、红外图像的细化；(5)、指形外形点阵数据的提取。

(七)、指纹指形特征的存储方式：

将指纹分成4类：(1)、无指纹特征；(2)、指纹特征点小于5点；(3)、有奇异点的指纹；(4)、特征点大于5点的正常指纹；以此生成手指类别信息。

指纹指形特征信息组成：

总信息＝SZTYPE+WDMSG+ZXMSG+ZWMSG+16字节ID号+4字节核验。

其中：

SZTYPE＝手指类别，为2字节的信息；

WDMSG＝温度梯度等温线，为30字节的信息；

ZXMSG＝指形特征，为48字节的信息；

ZWMSG＝指纹特征，为300字节的信息；

将总信息400字节存储在存储介质中。

(八)、活体指纹指形的比对方法：