[发明专利]掌纹采集设备、方法及其图像采集装置

说明书

一种掌纹采集设备、方法及其图像采集装置，该设备包括图像采集装置和图像处理装置，图像采集装置包括镜头组、分光模块、普通相机和深度相机，镜头组捕捉的光线经过分光模块分光后，一部分由普通相机采集得到二维RGB图像，另一部分同时由深度相机采集并得到手掌的深度图；图像处理装置利用二维RGB图像和深度图计算出描述了手掌的空间姿态的3D点云，空间姿态包含RGB图像像素的二维坐标和由深度图确定的RGB图像像素的第三维坐标；通过空间变换将3D点云的空间姿态校正到预设的正方向，再去掉校正后的3D点云的第三维方向信息，得到经过校正后的二维手掌图像；对校正后的二维手掌图像进行掌纹ROI提取。本发明能够显著提高掌纹ROI提取的稳定性。

技术领域

本发明涉及生物特征识别领域，特别是一种掌纹采集设备、掌纹采集设备方法及其图像采集装置。

背景技术

掌纹识别是生物特征识别中的重要技术。掌纹识别的一般过程为：图像采集、图像预处理、掌纹ROI提取、特征提取、特征匹配识别。其中掌纹感兴趣区域(ROI，Region ofInterest)提取是指在手掌上定义一个区域，通常为一个矩形区域，用于下一步的特征提取。因此，ROI提取的稳定性直接影响了特征的稳定性，从而影响了整个掌纹识别算法的性能。

现有的掌纹识别技术方案可以分为接触式掌纹识别和非接触式掌纹识别，两者的掌纹ROI提取方法略有不同。

接触式掌纹识别：手掌必须贴紧或者固定在采集设备上，以保证手掌的姿态在每次采集的时候基本一致。ROI通常由一些关键点来定义。例如，利用设备上的两个固定点来定义ROI。又例如，使用相邻手指的连接点，如食指和中指的连接点、中指和无名指的连接点，由于手指姿态被设备固定，因此可以认为这两个点也是固定的。无论是哪种方式，只要能找到两个稳定的关键点，以它们的连线和中垂线建立直角坐标系，就可以按照一定规则在手掌处切割出一个矩形区域作为ROI。

非接触式掌纹识别：手掌不是固定的，会相对采集设备在空间自由运动，手掌、手指的姿态也是时刻变化的。因此，通常会首先在图像中进行手掌的检测定位出手掌的位置，进一步定位出手掌上的关键点，例如手指关节点、手指根部点，再以这些关键点建立坐标系，以一定规则在手掌上切割出一个矩形区域作为ROI。

接触式掌纹识别的缺点在于：手掌必须固定在设备上，限制了使用的自由度，而且手掌与设备直接接触会产生卫生方面的问题，尤其是多人共用一台设备的时候。另外，在实际使用过程中，光照变化或者手掌的错误放置都很容易导致提取到的ROI发生变化。

非接触式掌纹识别的缺点在于：手指、手掌的姿态变化容易导致提取到的ROI不稳定。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种掌纹采集设备、掌纹采集设备方法及其图像采集装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种掌纹采集设备，包括图像采集装置和图像处理装置，所述图像采集装置包括镜头模块、分光模块、普通相机和深度相机，所述镜头模块捕捉来自手掌的光线，经过所述分光模块分光后，一部分光线由所述普通相机采集，另一部分光线同时由所述深度相机采集，所述图像处理装置通过所述普通相机获取手掌的二维RGB图像，并通过所述光场相机获取手掌的深度图；其中，所述图像处理装置利用所述二维RGB图像和所述深度图计算出描述了手掌的空间姿态的3D点云，所述3D点云的空间姿态包含RGB图像像素的二维坐标和由所述深度图确定的RGB图像像素的第三维坐标；通过空间变换将所述3D点云的空间姿态校正到预设的正方向，再去掉校正后的3D点云的第三维方向信息，得到经过校正后的二维手掌图像；对校正后的二维手掌图像进行掌纹ROI提取。

进一步地：

所述深度相机为光场相机。

所述分光模块为半透半反镜。