[发明专利]激光扫描获取三维数据特征的身份鉴别设备

说明书

本发明基于人手三维特征用于身份鉴别，属于识别装置，图际专利分类号为H04A。

根据检索查出与本发明最为相关的专利有美国专利US005483601A，专利号为5483601，申请日为1996年1月9日，发明名称为：用人手的部分阴影和位移图象作为生物鉴别的装置和方法。该专利采用两个光源，装置上必须有对识别物的定位块，对识别物如人手的图象采集用两幅图象即阴影图象和位移图象来获得人手的三维数据。

本发明的目的是设计一种只用一个激光光源，对识别物如人手不需要定位块，就可由激光扫描而直接获得人手三维特征信号的激光扫描获取三维数据的身份鉴别设备。

本发明的技术要点在于：本系统由人手数据的三维激光获取设备及带采集卡和IC卡读写器的计算机组成。数据获取设备包括：激光发生器、白炽灯、皮带传动部分、电机驱动电路及CCD摄象机。图1所示为系统的构成示意图。

激光发生器为一半导体激光器，它产生一个平面结构光，并与摄象机成一角度固定在一滑块上。白炽灯在人手放入数据获取设备时起照明作用，可以由计算机控制开关。皮带传动部分是采用步进电机，通过减速机构和齿皮带传动，驱动滑块在导向光杠上运行。其中光杠亦即滑块的运行轨迹是与放置人手的底面平行的。

电机驱动电路为单片机电路板，它产生脉冲控制电机的运转，并通过特定的算法来保证齿皮带轮行进的精度，而且齿皮带轮行进的速度分为十档可调。单片机与计算机之间采用RS232串口通讯。计算机能够随时查询系统的运行状态和位置，可以中断系统的运动，并控制照明光源的开关。当齿皮带运动超过警戒位置时，单片机自动实现双向保护功能，并向计算机发送警报信号。

计算机为一台Pentium586/133型PC机，机器上配置了一块图象采集卡和一台IC卡读写器。IC卡读写器为一ATMEL24C16型外置式IC卡读写器，它能够选择五种不同的IC卡类型，实现对IC卡的读写操作，并返回操作后的信息。IC卡读写器与计算机之间通过并行接口连接。

图象采集卡采用的是基于PCI总线的CA-MPE-1000型图象采集卡。该采集卡将视频模拟信号滤波后，经A/D转换成8bit数字信号，通过PCI总线传送到PC机内存，该系统结构如图2所示。其中V1、V2、V3表示可以有三路CCD摄象机输入信号。V1、V2、V3以视频模拟信号输入采集卡，采集卡与PCI总线连接，从采集卡中经过滤波和A/D转换后，数字信号进入PCI总线，PCI总线与PC机内存连接，数字信号实时的传送到PC机的内存，PCI总线还与PC机VGA显示卡连接，可以实时的进行所采集的图象的显示。

由于采用了以采集卡为主的总线控制技术，CA-MPE-1000型采集卡图象传送速度可达25MB/S，可实现摄象机图象到计算机内存的可靠的实时传送，连续采集相邻帧的图象。该系统还采用了高精度Gen Lock技术和线性箝位技术，所采集的图象点阵位置精度高，A/D转换后的数字视频信号误差小。CA-MPE-1000型采集卡的一个突出特点是采集窗口可以从4×4到768×576以4为单位任意可调，实现AOI(Area of Interesting)。该采集卡的点阵扰动小于5ns，灰度精度为±1/256。图3为CA-MPE-1000的硬件结构图。该结构按如下方式连接：低通滤波器与锁相器和A/D转换器连接，A/D转换器与缓存器连接，中断控制器和缓存器分别与PCI总线连接。

本发明的软件特点为：使用前在DOS下分配内存：运行MPEMEM.EXE文件，产生一个MPEMEM.CFG文件，将MPEMEM.CFG文件拷贝到工作目录下，然后在windows下进入目录。

软件特点还有：

(1)利用定标块和激光器同时移动的方法，设计了系统定标的算法。

(2)在提取出五个指尖和四个指缝点作为特征点的基础上，完成了手指长度、手指宽度、手指厚度以及手掌长度、宽度和厚度等的计算。

(3)实现了一种用于身份鉴别的多步判别器，提高了识别率。

(4)编写了IC卡读写器与PC机并行口连接的驱动软件。

(5)利用主动式三角法获取三维信息。

本发明与现有技术比较具有如下优点：在三维激光获取设备中只用一个光源，对鉴别物不需要定位块，由激光扫描器直接获得三维特征信号。

附图说明：

图1为系统结构框图

1-激光发生器      2-光杠        3-驱动滑块  4-电机

5-电机驱动电路    6-传动机构    7-摄象机    8-机箱

9-识别物          10-洞口       11-白炽灯