专利名称：一种具有双指指纹采集功能的识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用电子电路进行指纹识别的方法或装置，特别是涉及一种采 集、鉴别双指指纹并用其双指指纹来实现目标识别的具有双指指纹采集功能的识别装置。
背景技术：
指纹识别技术具有方便、可靠、非侵害和成本比较低的特点，将用户指纹数据分配 到相应的指纹验证装置，可实时上传指纹按压记录，生成指纹按压报表，为追查事故提供依 据。但是，现有诸如指纹采集、指纹算法、指纹采集的体积及指纹识别系统构建等方面还不 甚完善。如何提高指纹鉴别速率，降低指纹识别的误识率、拒识率，以及指纹采集装置的小 型化，在考勤、门禁、巡更、消费、银行等领域对指纹识别功能的扩展，都有待进一步深入研 究。尤其是对指纹识别要求更严、识别精度更高的部门，例如监狱、海关、民航、金融、口岸等 尚未见有比对速度快、误识率低、拒识率低、体积小、多功能的指纹识别设备。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种具有双指 指纹采集功能的识别装置。本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种具有双指指纹采集功能的识别装置，包括指纹采集器、控制单元、外部通讯接 口、人机交互界面，以及输出控制电路，所述控制单元分别与指纹采集器、外部通讯接口、人 机交互界面，以及输出控制电路连接。这种具有双指指纹采集功能的识别装置的特点是所述指纹采集器是光学双指指纹采集器，所述光学双指指纹采集器包括壳体、用 于对被采集的手指照明的LED光源、设置在壳体内的依次排列在系统光轴上的梯形棱镜、 成像镜头和图像采集单元，以及数据传输连接座。可独立完成用户双指指纹登记、用户双指 指纹采集。所述壳体为不规则的梯形体，梯形体壳体的上表面为采集指纹的斜面，所述梯形 棱镜安装在梯形体壳体的上部，成像镜头和图像采集单元安装在梯形体壳体的下部，所述 图像采集单元的主板安装在梯形体的底面。所述图像采集单元设置在成像镜头的像面上， 将采集双手指指纹图像信息的光线中物象呈现在图像采集单元感光阵列上，并转换成电信 号，由所述控制单元将被采集的双手指指纹图像显现清楚，并清晰地将双手指指节线从指 纹图像中分离。所述梯形棱镜的大端面即是梯形体壳体的上表面，是双手指指纹指形采集平台， 面积略大于两个手指的指纹面积之和，所述梯形棱镜的小端面是所述LED光源的光线射入 面，所述LED光源设置在所述小端面下方，所述梯形棱镜的上侧面是丝印面，所述梯形棱镜 的下侧面是包含采集双手指指纹图像信息的光线射出面，射出的包含采集双手指指纹图像 信息的光线直射到成像镜头。[0010]本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述图像采集单元是CMOS传感器。优选的是，所述CMOS传感器是分辨率为130万像素的彩色CMOS传感器。所述梯形棱镜的大端面与下侧面的夹角为60°，大端面与上侧面的夹角为58°， 小端面与下侧面的夹角为120°，小端面与上侧面的夹角为122°。所述LED光源为可见光的发光二极管，光源密度由2个发光单元组成，根据照明强 度的取值布置在壳体的内部，所述LED光源的电源和地分别通过导线从所述图像采集单元 的主板供电和共地。所述成像镜头中的镜片组是消除了本身材质的球差、色散、慧差的小光斑镜片组。所述CMOS传感器与系统主光面的夹角为9°。本实用新型的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。所述控制单元采用主从式双CPU架构，包括主控单元和与其连接的从控单元；在 主CPU发生故障不能正常工作时，从CPU仍可进行必要的工作，以提高系统的安全性。所述主控单元是ARM公司设计的32位嵌入式RISC芯片内核的CPU，主频率 500MHz，设有双指指纹采集单元、双指指纹比对单元、数据通讯单元、数据存储单元、以及输 出控制单元，主控单元分别与指纹采集器、外部通讯接口连接，用于实现双指指纹采集、双 指指纹比对、数据通讯、数据存储和输出控制；所述从控单元是具有8KB Flash片内程序存储器的8位CMOS微控制器AT89S52， 设有键盘扫描单元、显示驱动单元、数据备份单元、应急控制单元，以及实时时钟单元，从控 单元分别与人机交互界面、实时时钟电路、输出控制电路连接，输出控制电路与锁控和报警 装置连接。用于键盘扫描、数据备份、应急控制、实时时钟。所述实时时钟电路是ZT-C08803A ；外部通讯接口是RS232接口、RS485接口、以太网接口、GPRS以及WIFI接口中的至 少一种。所述人机交互界面是包括键盘、显示器的人机交互界面。所述人机交互界面中的键盘是4X4键盘。本实用新型与现有技术对比的有益效果是本实用新型采用模块化设计，容易扩展功能，以辅助提高管理力度及可靠性，其指 纹采集器仅需要图像采集单元、光学镜头、梯形棱镜、LED发光二极管，且壳体、梯形棱镜、图 像采集单元的主板都小型化，克服了现有同类型的双指指纹采集仪体积大的缺陷，从而进 一步节约了成本。本实用新型可以独立完成用户双指指纹采集、双指指纹比对、出入记录存 储、拆机报警、异常开门报警、控制信号输出等功能，有效提高了指纹采集速率和识别精度。
图1是本实用新型具体实施方式
的双指指纹采集器的结构主视图；图2是图1的彩色CMOS传感器的主板电路方框图；图3是本实用新型具体实施方式
的组成方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
并对照附图对本实用新型的方法进行说明。一种如图1 3所示的具有双指指纹采集功能的识别装置，包括光学双指指纹采 集器1、控制单元2、外部通讯接口 3、人机交互界面4、输出控制电路5、锁控和报警装置6， 以及实时时钟电路7。光学双指指纹采集器1包括壳体101、用于对被采集的手指照明的LED光源8、设 置在壳体101内的依次排列在系统光轴上的梯形棱镜11、成像镜头9和分辨率为130万像 素的彩色CMOS传感器104，以及数据传输连接座14。彩色CMOS传感器104的主板102电 路包括130万像素的彩色CMOS芯片、存储单元芯片AT24C02CN、电压转换芯片、晶体、复位电 路和数据传输连接座14。CMOS芯片用于显示图像的采集；存储单元芯片主要用于存储双指 指纹采集器的设计参数、采集指纹图像的大小，曝光度等参数；数据传输连接座14用于连 接光学双指指纹采集器1与主控单元12的CPU的数据传输。壳体101为不规则的梯形体，梯形体壳体的上表面为采集指纹的斜面，梯形棱镜 11安装在梯形体壳体的上部，成像镜头9和彩色CMOS传感器104安装在梯形体壳体的下 部，彩色CMOS传感器104的主板102安装在梯形体壳体的底面，彩色CMOS传感器104设置 在成像镜头9的像面上，与系统主光面的夹角为9°。梯形棱镜11的大端面即是梯形体壳体的上表面，是双手指指纹指形采集平台，面 积略大于两个手指的指纹面积之和，梯形棱镜的小端面是LED光源8的光线射入面，LED光 源8设置在小端面下方，梯形棱镜11的上侧面是丝印面，梯形棱镜11的下侧面是包含采集 双手指指纹图像信息的光线射出面，射出的包含采集双手指指纹图像信息的光线直射到成 像镜头9，成像镜头9中的镜片组是消除了本身材质的球差、色散、慧差的小光斑镜片组。梯形棱镜11的大端面与下侧面的夹角为60°，大端面与上侧面的夹角为58°，小 端面与下侧面的夹角为120°，小端面与上侧面的夹角为122°。LED光源8为可见光的发光二极管，光源密度由2个发光单元组成，根据照明强度 的取值布置在壳体101的内部，LED光源8的电源和地分别通过导线103从彩色CMOS传感 器104的主板102供电和共地。控制单元2采用主从式双CPU架构，包括主控单元12和与其连接的从控单元13。主控单元12是ARM公司设计的32位嵌入式RISC芯片内核的CPU，主频率500MHz， 设有双指指纹采集单元、双指指纹比对单元、数据通讯单元、数据存储单元、以及输出控制 单元，主控单元12分别与光学双指指纹采集器1、外部通讯接口 3连接，用于实现双指指纹 采集、双指指纹比对、数据通讯、数据存储和输出控制。从控单元13是具有8KB Flash片内程序存储器的8位CMOS微控制器AT89S52，设 有键盘扫描单元、显示驱动单元、数据备份单元、应急控制单元，以及实时时钟单元，从控单 元13分别与人机交互界面4、ZT-C08803A实时时钟电路7、输出控制电路5连接，输出控制 电路5与锁控和报警装置6连接。用于键盘扫描、数据备份、应急控制、实时时钟。光学双指指纹采集器1和液晶显示器分别通过数据线与主控单元12的CPU连接， 主控单元12的CPU通过插针与从控单元13的微控制器对应的插针座连接，键盘通过数据 线与从控单元13的微控制器连接。外部通讯接口 3是RS232接口、RS485接口、以太网接口、GPRS以及WIFI接口中
6的至少一种。RS232 接口是 SP232EEN-L ；RS485 接口是 75LBC184 ；以太网接口是 DM9000E ； GPRS接口与主控单元12的CPU的串行通信接口连接；WIFI接口是AU9254A21。人机交互界面4包括4X4键盘、液晶显示器。光学双指指纹采集器1、主控单元12的CPU、从控单元13的微控制器、键盘、液晶 显示器都采用模块化设计，易于实现识别设备的扩展功能。本具体实施方式
的双指指纹采集识别过程如下1)初始化；2)电路自检，如果有故障，显示故障的内容，如果无故障，进入下一步骤；3)显示程序主界面，同时扫描按键，如果有按键按下，依据用户输入的信息执行相 应程序，例如进入菜单配置IP地址操作；4)判断是否进行通讯？如果是进行通讯，则进入通讯程序；如果不进行通讯，进 入下一步骤；5)判断采集器是否有指纹捺按？如果有指纹捺按，则进行指纹比对，如果验证通 过，实现用户操作的目标，如果验证未通过，则显示重按手指，返回步骤3)循环执行。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或 用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
权利要求一种具有双指指纹采集功能的识别装置，包括指纹采集器、控制单元、外部通讯接口、人机交互界面，以及输出控制电路，所述控制单元分别与指纹采集器、外部通讯接口、人机交互界面，以及输出控制电路连接，其特征在于所述指纹采集器是光学双指指纹采集器，所述光学双指指纹采集器包括壳体、用于对被采集的手指照明的LED光源、设置在壳体内的依次排列在系统光轴上的梯形棱镜、成像镜头和图像采集单元，以及数据传输连接座；所述壳体为不规则的梯形体，梯形体壳体的上表面为采集指纹的斜面，所述梯形棱镜安装在梯形体壳体的上部，光学镜头和图像采集单元安装在梯形体壳体的下部，所述图像采集单元的主板安装在梯形体的底面。所述图像采集单元设置在光学镜头的像面上；所述梯形棱镜的大端面即是梯形体壳体的上表面，是双手指指纹指形采集平台，面积略大于两个手指的指纹面积之和，所述梯形棱镜的小端面是所述LED光源的光线射入面，所述LED光源设置在所述小端面下方，所述梯形棱镜的上侧面是丝印面，所述梯形棱镜的下侧面是包含采集双手指指纹图像信息的光线射出面。
2.如权利要求1所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于 所述图像采集单元是CMOS传感器。
3.如权利要求1或2所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于 所述梯形棱镜的大端面与下侧面的夹角为60°，大端面与上侧面的夹角为58°，小端面与下侧面的夹角为120°，小端面与上侧面的夹角为122°。
4.如权利要求3所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于所述LED光源为可见光的发光二极管，光源密度由2个发光单元组成，根据照明强度的 取值布置在壳体的内部，所述LED光源的电源和地分别通过导线从CMOS传感器的主板供电 和共地。
5.如权利要求4所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于 所述CMOS传感器与系统主光面的夹角为9°。
6.如权利要求5所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于 所述控制单元采用主从式双CPU架构，包括主控单元和与其连接的从控单元。
7.如权利要求6所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于所述主控单元是ARM公司设计的32位嵌入式RISC芯片内核的CPU，主频率500MHz，设 有双指指纹采集单元、双指指纹比对单元、数据通讯单元、数据存储单元、以及输出控制单 元，主控单元分别与指纹采集器、外部通讯接口连接。
8.如权利要求7所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于所述从控单元是具有8KB Flash片内程序存储器的8位CMOS微控制器AT89S52，设有 键盘扫描单元、显示驱动单元、数据备份单元、应急控制单元，以及实时时钟单元，从控单元 分别与人机交互界面、实时时钟电路、输出控制电路连接，输出控制电路与锁控和报警装置 连接。
9.如权利要求8所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于外部通讯接口是RS232接口、RS485接口、以太网接口、GPRS以及WIFI接口中的至少一种。
10.如权利要求9所述的具有双指指纹采集功能的识别装置，其特征在于所述人机交互界面是包括键盘、显示器的人机交互界面。
专利摘要一种具有双指指纹采集功能的识别装置，光学双指指纹采集器包括LED光源、梯形棱镜、成像镜头、图像采集单元后数据传输连接座；梯形棱镜安装在梯形体壳体的上部，光学镜头和图像采集单元安装在梯形体壳体的下部，图像采集单元的主板安装在梯形体的底面，梯形棱镜的大端面面积略大于两个手指的指纹面积之和，小端面是LED光源的光线射入面，上侧面是丝印面，下侧面是包含采集双手指指纹图像信息的光线射出面。采用模块化设计，容易扩展功能，以辅助提高管理力度及可靠性，克服了现有双指指纹采集仪体积大的缺陷，节约了成本，可以独立完成用户双指指纹采集比对、出入记录存储、拆机和异常开门报警功能，提高了指纹采集速率和识别精度。
文档编号G06K9/00GK201765597SQ20102028195
公开日2011年3月16日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者仲崇亮, 林晓清, 车全宏 申请人:深圳市中控生物识别技术有限公司