[发明专利]基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置

权利要求书

1.一种基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，其特征在于，包括：

成像模块，用于拍摄3D指纹图像，包括正对认证者手指的摄像机和位于手指两侧且镜面倾斜朝向所述摄像机的平面镜，所述摄像机所拍摄的图像包括正对手指成像的正视图，以及两侧平面镜通过折反射成像的左视图和右视图；

3D指纹图像预处理模块，用于将摄像机拍摄的图像预处理为3D指纹灰度图像；所述的3D指纹图像预处理模块包括：手指图像分割单元，用于将摄像机所拍摄的图像分割成单张的正视图、左视图和右视图；镜面图像轴对称变换单元，用于将左视图和右视图中的成像手指的倒影指纹图像根据相应的对称轴进行轴对称变换；前景提取与灰度变换单元，用于分别对手指图像的正视图和经过镜面图像轴对称变换后的左、右视图进行前景提取操作，并同时将三幅图像转化为灰度值的手指前景图像；多视角手指图像融合拼接单元，用于将三幅转化为灰度值的手指前景图像融合拼接为一幅3D指纹灰度图像；

所述的多视角手指图像融合拼接单元进行图像融合拼接的具体步骤如下：

1)构建手指的三维坐标轴(x,y,z)，定义手指的正视平面为沿着y轴负方向的x-z平面，左视平面为沿着x轴负方向的y-z平面，俯视平面为沿着z轴负方向的x-y平面，得出在手指轴心线的垂直切面上的轮廓，并建立与所述轮廓相似的圆弧，并以圆弧作为手指的轮廓线，形成3D手指形状模型；

2)在所述的轮廓线上分别提取正视图和左视图及正视图和右视图之间的融合拼接点B_i和融合拼接点C_i，B_i点与C_i点分别对应两侧反射平面镜中成像区域的点和点，根据摄像机、平面镜的角度及手指位置间的几何参数，确定B_i点与C_i点在轮廓线上的比例位置，弧B_iC_i的长度为整个在手指的轮廓线的二分之一，进而得出点和点在成像区域里的比例位置，分别连接所有的轮廓线上的点和点得到左、右视图与正视图间的指纹图像融合拼接线；

3)将三幅转化为灰度值的手指前景图像与所述的3D手指形状模型匹配，对匹配后的3D手指形状模型进行展开处理，并根据所述的指纹图像融合拼接线对左、右视图与正视图进行融合拼接，得到所述的3D指纹灰度图像；

3D指纹图像后处理模块，用于对所述的3D指纹灰度图像进行处理，得到3D指纹二值化图像；

3D指纹库，预存有认证者的身份信息及其3D指纹的特征；

3D指纹识别模块，对所述的3D指纹二值化图像进行特征提取，并与3D指纹库中预存的3D指纹特征进行对准和特征匹配，识别出认证者的身份。

2.如权利要求1所述的基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，其特征在于，所述的平面镜照射在手指的左右两侧，且镜面与所述摄像机的主光轴成45°夹角。

3.如权利要求1所述的基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，其特征在于，所述的3D指纹识别装置还包括内部安装有成像模块的箱体，所述箱体上开设有供认证者手指伸入的孔，箱体内壁用黑色绒布覆盖。

4.如权利要求1所述的基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，其特征在于，所述的3D指纹图像后处理模块包括：

二值化单元，采用动态阈值二值化方法对3D指纹灰度值图像进行处理，得到所述的3D指纹二值化图像；

中值滤波单元，用于对3D指纹二值化图像进行中值滤波处理，过滤去除图像中的噪声点。

5.如权利要求4所述的基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，其特征在于，所述的动态阈值二值化方法的操作步骤如下：

将图像分为很多的小区域，获得每一个区域内像素点的灰度值之后求平均，其灰度平均值能够反映这块区域的整体亮度情况，再根据该平均值设定这个区域的阈值，然后将区域内每一个像素点和阈值相比，小于阈值的置为0，大于阈值的置为255，并遍历整幅3D指纹灰度值图像，得到所述的3D指纹二值化图像。

6.如权利要求1所述的基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，其特征在于，所述的3D指纹识别装置还包括照明光源模块，用于给认证者手指提供柔性的照明。