[发明专利]基于相机的非接触指纹图像采集装置及方法

权利要求书

1.一种基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，所述基于相机的非接触指纹图像采集装置包括：

指纹采集模块，用于采集高对比度的非接触指纹图像；

摄像头及灯光控制模块，用于控制灯的亮度和摄像头的聚焦；

图像处理模块，用于对摄像头拍摄的指纹图像进行处理，估计手指在图像中的宽度、提取指纹中心线和提取指纹ROI区域；

距离调整语音提示模块，用于根据图像处理模块估计的手指在图像中的宽度信息，提示用户调整手指与摄像头之间的距离；

其特征在于，该图像采集方法包含以下步骤：

步骤1，在蓝光照射下，摄像头拍摄指纹图像，并将其传送给图像处理模块；

步骤2，图像处理模块根据颜色信息将指纹区域与背景分割出来，得到指纹区域二值图像；

步骤3，对指纹区域二值图像进行水平和垂直投影，获得手指的放置方式；

步骤4，提取手指的轮廓线，并根据轮廓线的曲率变化确定指尖轮廓线和手指边缘两侧轮廓线；

步骤5，对指尖边缘轮廓线进行圆拟合，得到圆心和半径，并据此估计手指在图像中的宽度值w；所述手指在图像中的宽度估计为：

步骤501，对指纹二值图像进行边缘检测，得到指纹区域轮廓线L{(x_i,y_i),i＝1,2…,N}；

步骤502，按照式(1)依次计算轮廓线上任一点的曲率C{c(x_i,y_i),i＝1,2…,N}，检测曲率变化大于阈值T的点P1和P2；

步骤503，结合手指的放置方式，即可得到指尖边缘轮廓线L1及手指两侧边缘线L2和L3；

步骤504，对指尖轮廓线L1进行圆拟合，得到圆的中心点O和半径R，然后将2.2*R作为手指宽度的估计值w；

步骤6，若w在预设范围之外，则通过语音提示调整手指与摄像头的距离，并转至步骤1，否则转至步骤7；

步骤7，对指纹两侧边缘性进行直线拟合，提取指纹图像的中心线，获得手指图像的倾斜角；具体为：先对手指两侧边缘线L2和L3分别进行直线拟合，得到对应的两条直线，将这两条直线构成的锐角的角平分线与手指区域的交线作为手指的中心线，并可获得手指中心线相对于水平轴的倾斜角α；

步骤8，提取指纹ROI区域，并控制摄像头对ROI区域聚焦，得到高质量的指纹图像；

步骤9，对获得指纹图像进行旋转校正，并按照规定尺寸、格式对其进行处理后存储起来，供后续进行识别。

2.根据权利要求1所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，其特征在于，所述步骤2的具体实现过程为：根据蓝光背景下指纹区域的R、G、B分布特征对RGB图像进行分割，或者，将RGB图像变换到YCbCr或HSV域，根据相应通道的特征进行分割，再结合形态学处理即可得到指纹区域的二值图像。

3.根据权利要求1所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，其特征在于，所述步骤3中手指放置方式的估计为：分别在水平和垂直方向上对指纹区域二值图像进行直方图统计，据此获得手指的大致放置方式，即手指根部位于显示屏的左侧或者右侧。

4.根据权利要求1所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，其特征在于，所述步骤8提取指纹ROI区域的具体方法为：指尖轮廓线拟合的圆心O距离左、右、上、下四边的长度为0.2R、2R、1.1R、1.1R构成一个矩形框，设定该矩形框即为ROI区域。

5.根据权利要求1所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，其特征在于，所述指纹采集模块包括CMOS摄像头和蓝色LED灯阵列。

6.根据权利要求5所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，其特征在于，还包括显示模块，用于将摄像头获取的指纹图像显示在显示屏上。