一種指紋識別系統技術方案

本實用新型專利技術公開一種指紋識別系統，建立直角坐標系，以平行于紙面為X軸、垂直于紙面為Y軸，光的傳播方向為Z軸，該識別系統包括沿光的傳播方向依次設置的LED光源、柱狀透鏡、狹縫、透鏡組及指紋采集板，其中，柱狀透鏡用于對LED光源所發出的光束進行匯聚，在Y軸方向上形成直線型光照明場；狹縫位于直線型光照明場的焦域內，狹縫的長度方向落在Y軸上，狹縫在縫的長度方向上彎曲呈弧形，狹縫用于將直線型光照明場衍射形成一弧線場光源；弧線場光源經透鏡組后形成共軛的弧線型光照明場；弧線型光照明場透過指紋采集板照射至待識別手指的內部指紋上以采集樣品光。該識別系統，結構簡單，操作方便，能夠一次性有效采集拇指左右兩側有弧度的部分。

Fingerprint identification system

The utility model discloses a fingerprint identification system, the establishment of Cartesian coordinates, which are parallel to the X axis is perpendicular to the paper, paper for the Y axis, the light propagation direction as Z axis, the recognition system includes successively arranged along the propagation direction of light source LED and a cylindrical lens, lens and slit, fingerprint acquisition in the cylindrical lens for beam emitted by the LED light source of the lighting field together, form a line in the Y direction in the light field; slit linear focal length direction, the slit falls on the Y axis, the slit in the length direction of the curved seam curved slit for the linear light field diffraction formed an arc arc light field; light field after passing through the lens group forming arc type lighting field conjugation; internal fingerprint arc type lighting field through the fingerprint acquisition board to identify the finger on the irradiation To collect sample light. The identification system has the advantages of simple structure and convenient operation, and can effectively and effectively collect the radian part of the left and right sides of the thumb at one time.

【技術實現步驟摘要】
一種指紋識別系統
本技術涉及一種指紋采集技術，特別涉及一種指紋識別系統。
技術介紹
指紋識別技術在生物識別領域占有重要的優勢地位，這是因為指紋具有唯一性、穩定性、可靠性、易采集且成本低等特點。目前，二維或者表皮指紋識別是當今最為普遍的身份識別技術，但是有兩個主要缺陷：（1）10%左右的人的表皮指紋由于缺損無法識別；（2）二維指紋容易仿造，給現有的指紋識別系統帶來種種問題。目前，還出現了三維指紋識別方法，三維指紋識別旨在通過對手指表皮下的真皮層指紋識別實現精準的身份識別。因真皮層指紋不存在上述表皮指紋的缺損和無法識別問題，而且很難仿造。而光學相干層析成像（OCT）是三維指紋識別的首選技術。OCT是一種新興的光學成像技術。它以非侵入性的方式、極高的速度形成高分辨率的生物組織剖面圖。這種技術自1991年問世以來，為臨床診斷及醫療研究帶來了顯著的影響。一個典型的頻域OCT（SpectraldomainOCT,SD-OCT）設備包括以下組成部分（參見圖1所示）：寬帶光源110；分光器件140；參考臂150；光譜儀170；樣品臂190。OCT通常有4個接口，分別連接寬帶光源110、參考臂150、光譜儀170、樣品臂190四個部分。寬帶光源110提供照明光；照明光被分光器件140分成兩個部分，一部分到達樣品臂190，另一部分到達參考臂150。到達樣品臂190的光被樣品背向散射后沿原路返回分光器件140；同樣，到達參考臂150的光經過參考反射鏡反射后按原路返回分光器件140。回到分光器件140的兩束光在分光器件140上合束并發生干涉。分光器件140將干涉光束分成兩部分，其中一部分干涉光到達光譜儀170，光譜儀170接接收到干涉光后將其轉換為電信號。計算機（圖中未視出）從光譜儀170讀取包含光譜干涉信號的光譜儀輸出數據，通過光譜域線性校正和反傅立葉變化后得到樣品的斷面圖像。現有OCT設備造價昂貴（約合60-80萬人名幣/臺），個人無法承擔設備費用，嚴重阻礙了這種有效指紋識別技術的普及。在所有組件當中，光源、光譜儀和圖像處理器最為昂貴；其余組件均可找到廉價的替代品。所以，降低OCT設備的關鍵在于用專利技術廉價的光源、光譜儀和圖像處理器。目前，已有OTC設備采取措施以降低OCT設備的成本。如一種便攜式光學相干層析成像儀（申請號201510509005.1），采用了廉價的LED代替OCT光源、用手機照相機代替OCT光譜儀、用手機處理器代替OCT圖像處理器，從而實現低成本。然而，現有的線場OCT技術只能提供直線型的照明，在采集指紋的時候無法一次性有效采集拇指左右兩側有弧度的部分。為了采集兩側有弧度部分皮膚的指紋，手指必須在指紋采集平面上左右滾動，非常的不方便，也影響采集準確度。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種成本低廉，采集方便且采集準確度高的一種指紋識別系統。為達到上述目的，本技術采用的技術方案是：一種指紋識別系統，建立直角坐標系，以平行于紙面為X軸、垂直于紙面為Y軸，光的傳播方向為Z軸，所述識別系統包括沿光的傳播方向依次設置的LED光源、柱狀透鏡、狹縫、透鏡組及指紋采集板，其中，柱狀透鏡，用于對所述LED光源所發出的光束進行匯聚，在Y軸方向上形成直線型光照明場；狹縫，位于所述直線型光照明場的焦域內，所述狹縫的長度方向落在Y軸上，所述狹縫在縫的長度方向上彎曲呈弧形，所述狹縫用于將所述直線型光照明場衍射形成一弧線場光源；透鏡組，所述弧線場光源經所述透鏡組后形成共軛的弧線型光照明場；指紋采集板，所述弧線型光照明場透過所述指紋采集板照射至待識別手指的內部指紋上以采集樣品光。優選地，所述透鏡組包括沿光的傳播方向依次設置的第一透鏡與第二透鏡，所述柱狀透鏡在Z軸上相對于LED光源的位置為D，滿足D·tanθ/M=r，其中，θ為所述LED光源所發出的光束的發散角；M=f1/f2，f1為所述第一透鏡的焦距，f2為所述第二透鏡的焦距；r為待識別手指上拇指左右方向弧線所對應的圓弧半徑。進一步優選地，所述狹縫的縫的弧形半徑為R，滿足R=M·r。進一步優選地，所述弧線型光照明場焦線的曲率半徑為r。優選地，所述指紋采集板為透明板或其上具有能夠供所述弧線型光照明場通過的窗口。優選地，所述指紋采集板在YZ平面內呈弧形，所述指紋采集板的弧形輪廓與所述弧線型光照明場的焦線相平行。優選地，所述識別系統還包括參考臂、樣品臂、分光器及光譜儀，所述樣品光經所述樣品臂反射后形成樣品光信號沿原入射光路到達所述分光器，并與被所述參考臂反射回的參考光信號發生干涉，重合后傳播至所述光譜儀中。進一步優選地，所述光譜儀包括光柵以及采集光信號的智能設備，重合后的所述樣品光信號與所述參考光信號經所述光柵后散射形成面光源，而后被所述智能設備全部采集。更進一步優選地，所述智能設備為手機或平板電腦。更進一步優選地，所述智能設備在X軸方向上的像素大小為S，所述狹縫的縫寬為d，所述S與d間為光學共軛關系。由于上述技術方案的運用，本技術與現有技術相比具有下列優點：本技術的指紋識別系統，通過采用柱狀透鏡、帶弧形縫的狹縫、透鏡組及指紋采集板即可實現一次圖像曝光、采集，就可以完成對整個指紋的成像，與現有技術相比，省去了滾動手指的麻煩以及由其產生的運動誤差，同時整個系統所采用的部件相對于現有技術價格便宜，能夠滿足普通消費者的消費需求。附圖說明附圖1為現有技術中的SD-OCT設備的結構示意圖；附圖2為本技術所述的一種指紋識別系統的結構示意圖；附圖3為本技術所述的一種指紋識別系統中光譜儀的內部結構示意圖；附圖4a為直線型光照明場的焦域與待識別手指指紋間的關系圖；附圖4b為弧線型光照明場的焦域與待識別手指指紋間的關系圖；附圖5a為采用直線型光照明場所采集的手指內部指紋圖；附圖5b為采用弧線型光照明場所采集的手指內部指紋圖。其中：110、寬帶光源；140、分光器件（分光器）；150、參考臂；170、光譜儀；190、樣品臂；210、LED光源；211、柱狀透鏡；212、直線型光照明場；213、狹縫；214、第一透鏡；215、第二透鏡；216、弧線型光照明場；217、指紋采集板；218、手指；219；待識別手指的內部指紋；310、樣品光信號；311、參考光信號；312、光柵；313、智能設備（面陣（二維）相機）。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例來對本技術的技術方案作進一步的闡述。參見圖2所示，一種指紋識別系統，建立直角坐標系，以平行于紙面為X軸、垂直于紙面為Y軸，光的傳播方向為Z軸。該識別系統包括沿光的傳播方向依次設置的LED光源210、柱狀透鏡211、狹縫213、透鏡組及指紋采集板217，該識別系統還包括參考臂150、樣品臂、分光器140及光譜儀170。該LED光源210輸出的光束通常為一個發散的光束，不同種類的LED光源210有不同的發散角θ。本例中，各類LED光源210及相對應的發散角θ都適用。該柱狀透鏡211用于對LED光源210所發出的光束進行匯聚，并在Y軸方向上形成直線型光照明場212。該柱狀透鏡211的柱面中心通常沿Y軸方向延伸，并與該LED光源210所發出的光束軸線垂直相交。這里，該直線型光照明場212的焦面是一個近似的平面，狹縫213位于該直線型光照明本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種指紋識別系統，其特征在于，建立直角坐標系，以平行于紙面為X軸、垂直于紙面為Y軸，光的傳播方向為Z軸，所述識別系統包括沿光的傳播方向依次設置的LED光源、柱狀透鏡、狹縫、透鏡組及指紋采集板，其中，柱狀透鏡，用于對所述LED光源所發出的光束進行匯聚，在Y軸方向上形成直線型光照明場；狹縫，位于所述直線型光照明場的焦域內，所述狹縫的長度方向落在Y軸上，所述狹縫在縫的長度方向上彎曲呈弧形，所述狹縫用于將所述直線型光照明場衍射形成一弧線場光源；透鏡組，所述弧線場光源經所述透鏡組后形成共軛的弧線型光照明場；指紋采集板，所述弧線型光照明場透過所述指紋采集板照射至待識別手指的內部指紋上以采集樣品光。

【技術特征摘要】
1.一種指紋識別系統，其特征在于，建立直角坐標系，以平行于紙面為X軸、垂直于紙面為Y軸，光的傳播方向為Z軸，所述識別系統包括沿光的傳播方向依次設置的LED光源、柱狀透鏡、狹縫、透鏡組及指紋采集板，其中，柱狀透鏡，用于對所述LED光源所發出的光束進行匯聚，在Y軸方向上形成直線型光照明場；狹縫，位于所述直線型光照明場的焦域內，所述狹縫的長度方向落在Y軸上，所述狹縫在縫的長度方向上彎曲呈弧形，所述狹縫用于將所述直線型光照明場衍射形成一弧線場光源；透鏡組，所述弧線場光源經所述透鏡組后形成共軛的弧線型光照明場；指紋采集板，所述弧線型光照明場透過所述指紋采集板照射至待識別手指的內部指紋上以采集樣品光。2.根據權利要求1所述的指紋識別系統，其特征在于，所述透鏡組包括沿光的傳播方向依次設置的第一透鏡與第二透鏡，所述柱狀透鏡在Z軸上相對于LED光源的位置為D，滿足D·tanθ/M=r，其中，θ為所述LED光源所發出的光束的發散角；M=f1/f2，f1為所述第一透鏡的焦距，f2為所述第二透鏡的焦距；r為待識別手指上拇指左右方向弧線所對應的圓弧半徑。3.根據權利要求2所述的指紋識別系統，其特征在于，所述狹縫的縫的弧形半徑為R，滿足...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉海軍，陳黎，
申請(專利權)人：蘇州塞羅爾醫學影像科技有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇,32