桌面式生物特征识别模组的制作方法

1.本发明涉及电子产品技术领域，具体而言，涉及一种桌面式生物特征识别模组。


背景技术：

2.近年来，生物特征识别技术以其准确性和高安全裕度，已经被广泛的应用于各类安检、认证及授权等安防仪器或安防设备上，大大提高了身份认证的准确性及认证过程中的友好性，个人识别模组的需要已逐渐强烈。在现有的生物特征识别产品中，绝大多数都是相对较大的设备，其原因有很多，例如：生物特征包括虹膜图形、人脸图像、掌静脉图像等，不同的图像需要不同的采集镜头；生物特征识别对采集到的图像质量具有较高的要求，常常需要设备内置较多变焦单元和图像处理硬件支持。种种因素导致了生物特征识别设备内置较复杂、规格尺寸偏大、认证过程复杂等缺点，难以适应个人桌面化的需求。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供了一种桌面式生物特征识别模组，解决目前生物特征识别产品的内置较复杂、规格尺寸偏大缺陷，通过该模组，可实现生物特征识别桌面化，并且通过反馈提示，辅助用户更便捷地完成识别过程。
4.为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
5.桌面式生物特征识别模组，其特征在于，所述桌面式生物特征识别模组包括：成像模块、智能测距模块、主控板、滤光单元、固件支架以及空腔壳体，其中：所述成像模块包括一颗近红外镜头、一颗rgb镜头、变焦单元及计算成像单元，所述近红外镜头和rgb镜头分别与所述变焦单元机械性连接，所述近红外镜头和rgb镜头分别与所述计算成像单元电性连接，所述红外镜头、rgb镜头及变焦单元分别与所述主控板电性连接；所述智能测距模块包括tof飞行时间镜头、红外光光源、测距pcb板以及反馈指示灯，所述tof飞行时间镜头用于测量人脸距离或手掌距离，所述反馈指示灯是交替打光的弧形灯带，用于提示测试人员调整人脸及手掌距离；所述tof飞行时间镜头、红外光光源、反馈指示灯分别与所述测距pcb板电性连接，所述测距pcb板与所述主控板电性连接。
6.通过上述方案，所述主控板作为核心控制和核心计算部件，用于该模组的主控系统，所述滤光单元用于过滤干扰性光谱，所述固件支架用于成像模块、智能测距模块和主控板的紧固，放置震动对精密部件的影响和损害，当生物特征识别测试发生时，首先通过所述智能测距模块获取测试距离，并通过所述反馈指示灯通过交替打光的方式，辅助测试人员调整人脸或手掌距离以停留于有效距离内，测试人员到达有效识别距离后，图像采集的基本条件得以达成，所述变焦单元完成精确调焦，用于完成所述成像模块完成图像采集，所述计算成像单元对图像进行高精度预处理，节省了内置芯片对图形进行处理的时间，最终将高精确的图像信息输出。该模组可实现生物特征识别模组规格的小型化、过程的智能化、设备的桌面化需求。
7.其中，所述空腔壳体包括：钢化玻璃面板，用于保护镜头和美化外观；灯带挡光板，
用于保护灯带；铝基主壳体，用于容纳和紧固各部件；铝基后盖，用于模组封闭。所述铝基主壳体内部有用于固定各部分组件的槽型结构和安装靠面，用于紧固各部件。
8.进一步地，所述智能测距模块提示测试人员做出距离调整，得到合格的稳定距离，智能测距模块将所述合格的稳定距离发送到所述主控板，主控板通过计算得到变焦指令并发送到变焦单元。
9.其中，所述主控板具备生物特征计算能力，可以通过测试距离计算焦距调整参数，通过发送变焦指令驱动变焦单元完成焦距调整。
10.进一步地，所述tof飞行时间镜头获取人脸或手掌的测试距离，并发送到所述测距pcb板，测距pcb板预设有效识别距离范围，所述测距pcb板根据所述测试距离与有效识别距离范围，驱动所述反馈指示灯完成交替打光；当所述测试距离大于可识别距离范围时，所述反馈指示灯显示红色；当所述测试距离小于可识别距离范围时，所述反馈指示灯显示白色；当所述测试距离落入可识别距离范围时，所述反馈指示灯显示绿色。
11.其中，所述测距pcb板是具有距离计算功能的电子印刷版，通过预设有效识别距离范围，判断tof飞行时间镜头获取图像的有效性。
12.其中，所述反馈指示灯通过三色光交替打光的方式，辅助测试人员将人脸或手掌停留在有效的采集距离内。
13.进一步地，根据权利要求2所述的桌面式生物特征识别模组，其特征在于，所述变焦单元包括两个磁控音圈马达，所述两个磁控音圈马达根据所述变焦指令，分别驱动所述近红外镜头及rgb镜头完成精确调焦。
14.其中，所述两个磁控音圈马达具备不同的调焦范围，驱动近红外镜头的磁控音圈马达适用于获取虹膜和掌静脉图像的调节区间，驱动rgb镜头的磁控音圈马达适用于获取人脸图像的调节区间。
15.进一步地，所述变焦指令包括人脸变焦指令、虹膜变焦指令及掌静脉变焦指令，所述人脸变焦指令驱动所述rgb镜头调整焦距以获取清晰人脸图像，所述虹膜变焦指令及掌静脉变焦指令分别驱动所述近红外镜头调整焦距以获取清晰虹膜图像及掌静脉图像。
16.进一步地，所述成像模块还包括计算成像单元，所述计算成像单元包括现场可编程逻辑门阵列芯片，用于快速预处理所述人脸图像、虹膜图像及掌静脉图像，得到极高精确的图像。
17.其中，所述现场可编程逻辑门阵列芯片具备边缘计算属性，用于优化图像采集过程，使得采集速度可以显著加快。
18.进一步地，还包滤光单元，所述滤光单元包括左滤光片及右滤光片，所述左滤光片是透650低通光学亚克力，用于过滤所述红外光光源其他波段的光谱；所述右滤光片是透850带通光学亚克力，用于所述近红外镜头滤出其他波段的光谱。
19.本发明实现的有益效果：本发明实施例提供了一种桌面式生物特征识别模组，该模组通过集成化部件、优化采集过程的方式，可实现生物特征识别模组规格小型化、过程智能化的桌面化需求。
附图说明
20.为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明一实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了发明实施例提供了桌面式生物特征识别模组的爆炸图；
22.图2示出了本发明实施例提供了桌面式生物特征识别模组的结构示意图；
23.图3示出了本发明实施例提供了桌面式生物特征识别模组的工作原理图；
24.图4示出了本发明实施例提供了桌面式生物特征识别模组的功能模块图；
25.图5示出了本发明实施例提供了桌面式生物特征识别模组的工作流程图；
26.图6示出了本发明实施例提供了桌面式生物特征识别模组的封装图。
27.图标：101-钢化玻璃面板；102-灯带挡光板；103-铝基主壳体；104-固件支架；105-铝基后盖；201-左滤光片；202-右滤光片；301-测距pcb板；302-智能测距模块；303-弧形灯带；304-红外光光源；401-rgb镜头；402-近红外镜头；403-左磁控音圈马达；404-右磁控音圈马达；405-tof飞行时间镜头；406-计算成像单元；501-主控板。
具体实施方式
28.现有技术中，生物特征识别设备内置较复杂、规格尺寸偏大的缺点，难以适应个人桌面化的需求。
29.本发明通过集成化部件、优化采集过程的方式，可实现生物特征识别模组规格小型化、过程智能化的桌面化需求。
30.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例
32.本发明实施例提供了一种桌面式生物特征识别模组，通过集成化部件、优化采集过程的方式，可实现生物特征识别模组规格小型化、过程智能化的桌面化需求。
33.参照图1，该识别模组包括钢化玻璃面板101；匀光板102；铝基主壳体103；固件支架104；铝基后盖105；左滤光片201；右滤光片202；测距pcb板301；智能测距模块302；弧形灯带303；红外光光源304；rgb镜头401；近红外镜头402；左磁控音圈马达403；右磁控音圈马达404；tof飞行时间镜头405；计算成像单元406；主控板501。
34.其中，固件支架104、智能测距模块302、主控板501通过紧固件可拆卸连接；匀光板102、左滤光片201、右滤光片202与铝基主壳体103通过通过卡槽卡合的方式可拆卸连接；钢化玻璃面板101与铝基主壳体103通过卡槽卡合的方式可拆卸连接；铝基主壳体103、固件支架104、铝基后105盖通过紧固件可拆卸连接；rgb401镜头、左磁控音圈马达403与固件支架104通过紧固件可拆卸连接；近红外镜头402、右磁控音圈马达404、计算成像单元406与固件支架104通过紧固件可拆卸连接；测距pcb板301、弧形灯带303、红外光光源304与智能测距模块302通过焊接的方式不可拆卸连接。
35.其中，左滤光片201是透650低通光学亚克力，用于过滤红外光光源304其他波段的
光谱；右滤光片202是透850带通光学亚克力，用于近红外镜头402滤出其他波段的光谱。近红外镜头402用于提取虹膜和掌静脉图像时，右滤光片202只允许波长为625nm-675nm的光束透过。其中，右滤光202只透过红外光，可避免其他波段的光对成像的影响，使虹膜和掌静脉成像更加清晰准确。需要说明的是，滤光片允许波长在800nm-1100nm这一范围内任一波段的光束通过，例如825nm-875nm波段的光束，或者900nm-950nm波段的光束等。
36.具体地，当然左滤光片201与右滤光片202的具体材料在本发明实施例中并不作为限定，也可以为其它质轻坚硬的材料，例如光学玻璃等。
37.具体地，弧形灯带303可以是led光源当然弧形灯带303的具体材料在本发明实施例中并不作为限定，也可以为其它可变色的光源。
38.在本发明实施例中，如图2所示，104-固件支架、302-智能测距模块、501-主控板通过紧固件可拆卸连接；302-智能测距模块预设镂空设计，用于适配401-rgb镜头和402-近红外镜头的镜头结构。
39.其中，302-智能测距模块、rgb镜头401、近红外镜头402、左磁控音圈马达403、右磁控音圈马达404，计算成像单元406分别与主控板501电性连接。
40.其中，固件支架104可以是铝基合金材料，当然固件支架104的具体材料在本发明实施例中并不作为限定，也可以为其它质轻坚硬的材料，例如玻璃钢等。从而，可以较好的保护rgb镜头401、近红外镜头402、智能测距模块302、主控板501不受震动影响和损害。
41.具体地，铝基主壳体103、铝基后盖105可以是铝基合金材料，当然封铝基主壳体103、铝基后盖105的具体材料在本发明实施例中并不作为限定，也可以为其他质轻坚硬的材料，例如玻璃钢等。
42.在本发明实施例中，参照图3，首先，步骤s101，405-tof飞行时间镜头获取测试距离；进一步，步骤s102，测距pcb板301判断距离是否有效，并通过弧形灯带303提示测试人员；进一步，步骤s103，测试人员到达有效识别距离，主控板501驱动左磁控音圈马达403、右磁控音圈马达404完成精确调焦；进一步，步骤s104，计算成像单元406对图像进行高精度预处理；最后，步骤s105，图像信息通过主控板501的usb接口输出。
43.进一步的，参照图4，智能测距模块302分别与tof飞行时间镜头405、测距pcb板301、弧形灯带电303性连接，用于辅助测试人员进入有效识别范围；rgb镜头401、近红外镜头402、左磁控音圈马达403、右磁控音圈马达404，计算成像单元406组成成像模块，分别与主控板501电性连接；左滤光片201与右滤光片组202成滤光单元，用于过滤干扰性光谱。
44.进一步的，参照图5，本发明实施例具体工作流程如图所示：
45.首先，测试人员进入采集区域。
46.通过tof飞行时间镜头405获取测试距离，并判定测试人员是否处于有效距离。
47.当距离过远时，弧形灯带303显示红色，提示测试人员调整距离；当距离过近时，弧形灯带303显示白色，提示测试人员调整距离；当测试人员处于有效距离内时，弧形灯带303显示绿色，提示测试人员保持距离。
48.进一步，主控板501通过计算得到变焦指令并发送到左磁控音圈马达403、右磁控音圈马达404。
49.进一步，左磁控音圈马达403、右磁控音圈马达404完成精确调焦，得到图像。
50.进一步，计算成像单元406完成图像预处理。
51.最后，极高精度图像由主控板501通过其usb接口向服务端设备识别数据。
52.在本实施例中，用于可拆卸连接的紧固件可以使螺栓，当然，紧固件的具体种类在本发明实施例中并不作为限定，也可以为其他紧固件，例如螺钉等。用于紧固件穿过实现可拆卸连接的所有通孔以及埋孔，其内壁可设置螺纹。从而螺栓可以与通孔或者埋孔通过啮合的方式可拆卸连接。
53.在本实施例中，各个部件之间设置的用于可拆卸连接的通孔的数量并不作为限定，可以为多个通孔，从而保证部件之间的连接更加稳固。
54.如图6所示，封装完成后的桌面式生物特征识别模组。批量生产过程中，封装完成后的最大外形尺寸为80mm*35mm*35mm。
55.封装完成后的桌面式生物特征识别模组，集成了智能测距模块302、rgb镜头401、近红外镜头402、tof飞行时间镜头405、计算成像单元406、主控板501等关键部件，降低后端组装厂的组装难度和备料周期；铝基合金板材的铝基主壳体103，坚固可靠，并且能增强内部发热零部件的散热效果；集成模组尺寸较小，质量较轻并且方便大批量生产和运输；并且rgb镜头401与近红外镜头402的高度密封，抗震防尘。在本实施例通过集成化部件、优化采集过程的方式，在保持高精度识别的同时，实现生物特征识别模组规格小型化、过程智能化的桌面化需求。
56.综上，所述对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
57.需要说明：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
58.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
59.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“预设”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是焊接连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。