[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

摘要

本发明公开了一种基于单目多视角立体机器视觉的3D指纹识别装置，包括用于采集3D手指图像的高清摄像机、2枚与高清摄像机的主光轴成45°夹角的平面镜构成的对称梯形腔体和由4个绿色LED构成的照明光源模块，用于对论证手指进行图像处理、检测和识别的微处理器，微处理器软件包括指纹图像预处理、指纹图像后处理、指纹库和指纹匹配与识别模块；本发明提供一种具有机构简单、制造成本低、使用和维护方便、防伪性高的无接触式3D指纹识别装置。

主权项

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。