专利名称：一种非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种模态生物特征身份鉴别采集装置。具体地说是一种非接触式 的在线手掌掌纹和三维手形状的图像采集装置。
背景技术：
掌纹识别是在上世纪末出现的一种生物特征识别技术，由于掌纹比指纹含有更丰 富的细节信息，被认为可能取得更高的识别率。已知的掌纹图像获取方法主要有油墨印记 法、扫描仪法和数码相机法。油墨印记法就是将涂上油墨手掌按在白纸上，并通过扫描仪获取掌纹图像，但是 这种方式受到手掌按压力度不完全一致的因素，无法获取质量相同的掌纹图像，而且采集 速度慢、手掌掌面污染。扫描仪法是通过扫描仪直接扫描手掌图像，图像清晰，但是存在手 掌因为挤压而产生局部变形问题，并且手掌的温度在扫描面形成水雾而产生一定的污染； 因此每幅掌纹图像采集时间比较长，一般为6-10秒。数码相机法是通过价格比较高昂的相 机给手掌照相，然后将相片输入到计算机中，这种方式的成本较高，而且操作不方便。另外，由于获取手掌掌纹的同时，还比较容易获取手掌形状的图像，从而实现多模 态生物特征身份识别。
发明内容
本发明目的在于提供一种采集时间短、非接触式、成本低，可以采集手掌掌纹、正 面与侧面手形于一副图像中的非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置。本发明的目的是这样实现的它包括一个黑色底板，在黑色底板两侧各有一个向外倾斜45°角的反射镜片，黑 色底板中间有两个高度不同的黑色支架，黑色底板上部有一个可塑形的金属管，金属管内 装有可连接到计算机的USB线，并且金属管连接一个方盒，方盒内安装摄像头、USB接口和 图像采集与处理电路。所述图像采集与处理电路包括CMOS 0V9620数字摄像头电路、包括SCCB的1 总 线电路、可擦除程序存储器E2PROM电路、USB2. 0控制电路和电源电路，USB2. 0控制电路设 置为Slave FIFO从机模式，在同步方式下SLWR作为IFCLK时钟引脚的使能信号，在摄像芯 片行同步信号HREF有效时才能接收图像的像素数据，USB2.0芯片控制电路直接接收数字 摄像头实时传输的图像数据，并且通过BULK传输模式传输给计算机，USB接口从计算机获 得+5V电源然后分别处理为+3. 3V和+2. 5V电源提供给摄像头电路、USB芯片电路、E2PROM 电路。本发明具有以下优点(1)手掌不需要按压在某一采集面上，直接通过图像采集装置获取图像，避免因手 掌按压、甚至按压的力度不同而带来的接触式采集方式存在的弊病，即不存在掌纹变形问 题，不能存在按压的力度不同而采集的图像质量不均勻问题，不存在手掌掌心的热力在接触面上形成的气雾问题；(2)可以同时采集手掌掌纹、正面与侧面手形于一副图像中，极大的提高图像采集 速度，缩短采集时间；(3)采用USB2. 0芯片、CMOS摄像芯片等自制的图像采集电路成本低廉，极大降低 采集装置的成本；(4)是基于手掌掌纹和三维手形(正面与侧面手形)的多模态生物图像采集装置， 以此装置进行图像信息采集的生物特征识别系统，其性能好于仅基于掌形或掌纹的单模态 生物特征识别系统。本发明即可以采集掌纹图像，又可以获得三维手形的图像。
图1 非接触式手掌掌纹和三维手形的多模态生物图像采集装置外形图；图加非接触式手掌掌纹和三维手形的多模态生物图像采集原理示意图；图2b 图加中手掌和2个支架的侧视图；图3 手掌掌纹和三维手形的图像采集硬件电路原理图；图4 采集装置工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1，①为黑色底板，底板长宽约300 X 300mm，黑色是为了能够获取手掌表现 明显的图像；②为在底板上，两侧各安装一个向外倾斜45°角的反射镜片，用于折射手掌 侧面图像，由于本装置为在线实时采集装置，因此当采集图像时，采集摆放手掌前后的2幅 图像，通过图像差值和肤色检测算法比较容易获取手掌正面和侧面形状，这样可以有效排 除反射镜面上出现的各种非手掌图像干扰；③为底板中间部位安装的2个高度不同的黑色 支架(高度为别为40mm和22mm)，因为手掌前后的厚度不均，高度不同的2个支架是为了 确保面对摄像头的手掌掌面尽可能和镜头呈平形状态；⑤是在底板上部安装的一个可塑形 金属管，使用者可以根据环境条件适当调整金属管的高度和角度；④为金属管连接的一个 小方盒，方盒底面距离底板上面350mm左右，盒内安装了一个基于USB2.0接口的图像采集 设备，包括镜头、摄像芯片和USB控制芯片等电路。⑥为USB线，该线由小盒内电路板上的 USB接口接出，通过金属管过渡，最后引出连接到计算机的USB接口上。在图2中，在黑色底板①上，安放反射镜面②和黑色支架③，通过安装在小盒④中 的摄像头，非常容易采集到手掌掌面、手形、以及通过反射镜面②反射的手掌侧面形状。另 外2个高度不同的黑色支架③可以保证手掌掌面平行于摄像头镜头。图像采集部分是以拥有130万像素的CMOS 0V9620摄像头芯片和EZ-USB FX2的 CY7C68013控制芯片为核心，通过USB 口与计算机连接，其硬件系统组成如图3所示。采集装置硬件电路主要包括CM0S摄像头电路，USB控制电路、E2PROM电路和电源 电路等。上电后USB芯片首先检测1 总线上的E2PROM,如果首字为0xC2，则把固件程序从 E2PROM中自动下载到自身的RAM中并执行，实现重枚举。从而提高系统的便携性能。通过 IFC0NFIG = 0x43设置Slave FIFO模式，在同步方式下SLWR作为IFCLK时钟引脚的使能信号，以保证行同步信号HREF有效时，才能接收图像的像素数据。配合硬件电路，通过设置 EP2CFG = OxEO设置EP2端口为BULK传输模式的IN端点，4重缓冲，每包字节数为IOM ；并 通过EP2FIF0CFG = 0x08设置端口 2为8位数据总线模式。这样USB主控芯片就可以直接 接收CMOS摄像头实时传输的图像数据，并通过缓存以BULK传输模式传输给计算机。USB主 控芯片通过SCCB (简化I2C)总线控制CMOS图像芯片的各种参数，实现摄像头的自动曝光、 增益控制及白平衡控制等功能。通过USB接口从计算机获得+5V电源，然后分别处理为+3. 3V和+2. 5V电源，给 CMOS摄像电路、USB2. 0控制电路等提供电源。图4是整个采集装置工作流程图。将装置摆放妥当后，图像采集器采集首先采集 一幅无手掌的图像传输到计算机内，作为背景图像；然后将手掌置于装置指定位置上时，图 像采集器采集同时采集手掌掌纹和三维手形(正面与侧面手形)于一体的图像，并将采集 到图像传到计算机内。
权利要求
1.一种非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置，其特征是包括一个黑色 底板，在黑色底板两侧各有一个向外倾斜45°角的反射镜片，黑色底板中间有两个黑色支 架，黑色底板上部有一个可塑形的金属管，金属管内装有可连接到计算机的USB线，并且金 属管连接一个方盒，方盒内安装摄像头、USB接口和图像采集与处理电路。
2.根据权利要求1所述的非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置，其特征 是所述图像采集与处理电路包括CMOS 0V9620数字摄像头电路、包括SCCB的1 总线电 路、可擦除程序存储器E2PROM电路、USB2. 0控制电路和电源电路，USB2. 0控制电路设置为 Slave FIFO从机模式，在同步方式下SLWR作为IFCLK时钟引脚的使能信号，在摄像芯片行 同步信号HREF有效时才能接收图像的像素数据，USB2. 0芯片控制电路直接接收数字摄像 头实时传输的图像数据，并且通过BULK传输模式传输给计算机，USB接口从计算机获得+5V 电源然后分别处理为+3. 3V和+2. 5V电源提供给摄像头电路、USB芯片电路、E2PROM电路。
3.根据权利要求1或2所述的非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置，其 特征是所述两个黑色支架的高度不等。
全文摘要
本发明提供的是一种非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置。包括一个黑色底板，在黑色底板两侧各有一个向外倾斜45°角的反射镜片，黑色底板中间有两个黑色支架，黑色底板上部有一个可塑形的金属管，金属管内装有可连接到计算机的USB线，并且金属管连接一个方盒，方盒内安装摄像头、USB接口和图像采集与处理电路。具有采集时间短、非接触式、成本低的特点。是一种可以采集手掌掌纹、正面与侧面手形于一副图像中的非接触式在线手掌掌纹和三维手形的图像采集装置。
文档编号G06K9/20GK102073861SQ201110001398
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者宋新景, 崔建文, 王晨晖, 王科俊, 管凤旭 申请人:哈尔滨工程大学