一種暗背景光學指紋采集裝置制造方法及圖紙

一種暗背景光學指紋采集裝置由暗背景光學指紋成像模塊和帶有自適應調節算法的指紋信號處理模塊組成，在暗背景光學指紋成像模塊中，同時采用了紅外光源和單色可見光源以及具有帶通濾波功能的濾光層，大大減少了使用環境中外界雜光的干擾，結合軟件算法上的優化，對用干手指或濕手指操作都能夠在成像裝置上得到可靠的、高清晰度的指紋圖像，并能夠有效地減少殘留指紋的欺騙。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及生物識別
，特別涉及一種暗背景光學指紋采集裝置。
技術介紹
指紋采集裝置是指紋識別系統的輸入裝置，可廣泛應用于指紋門禁控制系統、指紋采集儀、指紋考勤機、指紋保險箱等需要用指紋進行識別登錄的產品中。光學指紋采集裝置是將光照射到放在棱鏡上的指紋以形成一個圖像，并且讀取被按照指紋的谷和脊的形狀反射而形成在圖像傳感器上的指紋圖像，以與預先存儲的指紋進行比對，進而確定是否為有效用戶指紋，達到安全識別的目的。光學指紋采集裝置一般由外殼、采集三棱鏡、單色可見光源、透鏡組和成像裝置組成，是現有的指紋識別系統中廣泛使用的指紋采集裝置。根據采集原理的不同，光學指紋采集裝置采集到的指紋圖像可以分為 暗背景圖像和亮背景圖像兩種，從而將光學指紋采集裝置又可分為兩類暗背景光學指紋采集裝置和亮背景光學指紋采集裝置。在指紋圖像中，表現指紋的脊線谷線紋理的區域稱之為前景，非指紋區域或噪聲嚴重以致無法識別指紋紋理的區域，稱之為背景。亮背景光學指紋采集裝置也叫全反射吸收型指紋采集裝置，它采用全反射的原理，光束以大于采集面的臨界角的入射角到達采集面，指紋的脊線與采集棱鏡緊密接觸，一部分入射光線被手指吸收，一部分發生反射，透鏡組將該反射光束成像到成像裝置上，脊線吸收了部分全反射光線，顯示為暗線，谷線不與采集面接觸，入射光線在谷線處發生全反射，顯示為亮線，從而得到亮背景的指紋圖像。暗背景光學指紋采集裝置也叫指面漫反射型指紋采集裝置，它采用漫反射的原理，光束以小于采集面的臨界角的入射角到達采集面，指紋的脊線與采集棱鏡緊密接觸，照射在脊線上的光束，一部分被手指吸收，一部分發生漫反射，指紋脊線接觸部位漫反射的光線在成像裝置上顯示為亮線，谷線不接觸，光線仍舊透射出采集棱鏡，所以谷線在成像裝置上顯示為暗線，從而得到暗背景的圖像。由于反射光的量與壓在采集棱鏡接觸面指紋的脊和谷的深度以及皮膚與接觸面之間的油脂和水分有關。普遍認為，暗背景光學指紋采集裝置對于濕手指采集到的圖像不夠清晰，亮背景的光學指紋采集裝置對于干手指采集到的圖像不夠清晰，其原因在于對于暗背景光學指紋采集裝置，由于濕手指皮膚的油脂和水分多，指紋谷線也能較為貼近采集棱鏡接觸面，大部分入射光線在谷線處也能發生漫反射，在成像裝置上與脊線的亮度差不多，無法得到清晰的指紋圖像。對于亮背景光學指紋采集裝置，干手指的指紋脊線無法與采集棱鏡接觸面緊密接觸，導致只有少量的光被吸收，而大部分入射光發生全反射并且成像到成像裝置上，顯示為與谷線相同的亮線，無法得到清晰的指紋圖像。現有亮背景光學指紋采集裝置，為了增強對干手指的適應性，特別是在冬天寒冷、干燥的氣候環境下，指紋采集比較困難，成像質量不高，往往需要在采集棱鏡的采集面上貼上一層增強膜來改善此類問題。但由于此層增強膜比較薄，硬度也不高、耐磨性不夠好，容易被尖銳物品劃傷而損壞，被粗糙手指長期使用時也會很快磨損，還會受灰塵等臟物影響不易清潔，導致成像質量逐漸變差。因而此種增強膜壽命不長，需要用戶定期更換，給實際使用操作帶來不方便。由于光學成像采集原理是利用指紋脊線谷線和光學棱鏡表面接觸程度的差異進行采集，光學指紋采集儀的光學成像采集還存在易受指紋殘留欺騙的缺點。指紋殘留是指手指接觸采集棱鏡表面時，留下的與脊線對應的油潰。由于指紋殘留造成的反射光吸收率遠小于指紋接觸，在暗背景模式下，光學的指紋殘留處只有少量的光線被吸收，其余的光線發生漫反射，非指紋殘留則全部透射出去，因此指紋殘留便形成一幅較為清晰的暗背景指紋紋理圖像。對于現有暗背景光學指紋采集裝置，大多采用可見光如紅光、藍光或綠光作為光源，在采集棱鏡的采集面上殘留有清晰的指紋痕跡時，如果光源背光燈亮度過小，指紋采集及成像質量就容易受到外界雜光的干擾。當外界自然光、陽光或燈光按照某個角度照射指紋采集儀三棱鏡時就可能會產生自動采集現象，自動采集的程度取決于背景燈亮度與外光亮度的對比度。這就容易導致錯誤識別，引起誤操作。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種暗背景光學指紋采集裝置，該指紋采集裝置抗干擾能力強，指紋成像質量好，對殘留指紋的誤報率低，而且能較好地適應干手指及濕手指的操作。本技術所提出的技術解決方案是這樣的一種暗背景光學指紋采集裝置，該裝置包括——暗背景光學指紋成像模塊1，它同時采用紅外光源和單色可見光源，以及抗干擾的慮光層，用于獲取清晰、可靠的指紋圖像；—帶有自適應調節算法2-1的指紋信號處理模塊2，能針對不同程度的干手指或濕手指所采集到的指紋圖像信號，通過自適應調節算法進行自動調節，獲取高質量、高清晰度、可靠的指紋圖像。所述暗背景光學指紋成像模塊I設有安裝在外殼3內并按前后順序排布的采集棱鏡4、光源板5、遮光板7、大透鏡6、小透鏡8和成像裝置9，在采集棱鏡4與成像裝置9之間設有濾光層10，所述成像裝置9設有能進行光電轉換的圖像傳感器1-1。所述光源板5設有一組LED紅外光燈5-1和一組LED可見光燈5_2，每組LED紅外光燈5_1和每組LED可見光燈5-2在光源板5上同側布排或相互交叉布排。每組LED紅外光燈5-1的盞數為1_3，其紅外光波長范圍為O. 76-1. 5um ;每組LED可見光燈5-2的盞數為1-3，其采用LED紅光燈或LED綠光燈或LED藍光燈中任一種LED單色光燈。采集棱鏡4采用五棱鏡，設有指紋采集面4-4、黑色襯底面4-2、光源入射面4-3、光學透射面4-5和位于五棱鏡兩側的遮光面4-1，所述光源板5的一組LED紅外光燈5_1和一組LED可見光燈5-2與所述光源入射面4-3相對并保持在一定的入射角上，所述光學透鏡面4-5與所述大透鏡6相鄰相對。所述濾光層10為只能讓紅外光通過的帶通濾光片，所述帶通濾光片10設置在所述光學透射面4-5、大透鏡6、小透鏡8、成像裝置9中任意相鄰兩者之間。所述濾光層10為只能讓紅外光通過的帶通濾光膜，所述帶通濾光膜10涂覆在所述光學透射面4-5、大透鏡6的入射面、大透鏡6的出射面、小透鏡8的入射面、小透鏡8的出射面中任一面上。優先的方式是將所述濾光層10設置在透鏡8與成像裝置9之間。與現有技術相比，本技術具有如下有益效果本技術在暗背景光學指紋采集的光路系統中同時采用了可見光源和不可見光源紅外光，以及抗干擾的帶通濾光層，大大減小了使用環境中外界雜光的干擾，結合軟件算法上的優化，無論用干手指或濕手指操作都能夠在成像裝置上得到可靠的、清晰的指紋圖像，并能夠有效地減少殘留指紋的欺騙。 本暗背景光學指紋采集裝置主要應用于指紋鎖、指紋采集儀、指紋保險箱、指紋考勤機等需要用指紋進行識別登錄的產品上。附圖說明圖I是本技術一個實施例的一種暗背景光學指紋采集裝置的系統方框圖。圖2是圖I所示暗背景光學指紋成像模塊的結構分解示意圖。圖3是圖2所示采集棱鏡的結構示意圖。圖中標號說明1，暗背景光學指紋成像模塊；1_1，圖像傳感器；2，指紋信號處理模塊；2-1，自適應調節算法；3，外殼；4，采集棱鏡；4-1，遮光面；4-2，黑色襯底面；4_3，光源入射面；4-4，指紋米集面；4-5，光學透射面；5，光源板；5-1，紅外光源；5-2，可見光源；6，大透鏡；7，遮光板；8，小透鏡；9，成像裝置；10，濾光層(濾光片或濾光膜)。具體實施方式通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種暗背景光學指紋采集裝置，其特征在于：該裝置包括：——暗背景光學指紋成像模塊（1），它同時采用紅外光源和單色可見光源，以及抗干擾的濾光層，用于獲取清晰、可靠的指紋圖像；——帶有自適應調節算法（2？1）的指紋信號處理模塊（2），能針對不同程度的干手指或濕手指所采集到的指紋圖像信號，通過自適應調節算法進行自動調節，獲取高質量、高清晰度、可靠的指紋圖像；所述暗背景光學指紋成像模塊（1）設有安裝在外殼（3）內并按前后順序排布的采集棱鏡（4）、光源板（5）、遮光板（7）、大透鏡（6）、小透鏡（8）和成像裝置（9），在采集棱鏡（4）與成像裝置（9）之間設有濾光層（10），所述成像裝置（9）設有能進行光電轉換的圖像傳感器（1？1）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡昌陣，
申請(專利權)人：胡昌陣，
類型：實用新型
國別省市：