基于相机的非接触指纹图像采集装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108764093A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810487140.4(22)申请日2018.05.21(71)申请人中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地址450000河南省郑州市高新区科学大道62号(72)发明人唐永鹤蒋烈辉何红旗董卫宇井靖王瑞敏苏童(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司41111代理人石丹丹(51)Int.Cl.G06K9/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于相机的非接触指纹图像采集装置及方法(57)摘要本发明属于非接触指纹图像采集技术领域，特别是涉及一种基于相机的非接触指纹图像采集装置及方法。该发明利用相机在蓝光下采集指纹图像，通过对指尖轮廓线进行圆拟合估计手指在图像中的宽度，并据此利用语音提示调整手指与相机之间的距离；提取指纹区域的中心线并确定指纹ROI区域，控制摄像头对ROI进行聚焦，从而获得高质量的非接触指纹图像；再根据指纹中心线的倾斜度对指纹图像进行旋转校正，获得放置规则、尺寸合适的指纹图像。本发明通过在蓝光下采集指纹图像增强指纹脊线和谷线的对比度，通过调整手指与相机之间的距离克服指纹尺度变化的影响，利用旋转校正降低手指随意放置的影响，根据ROI区域的质量调整焦距，得到高质量的非接触指纹图像。CN108764093ACN108764093A权利要求书1/2页1.一种基于相机的非接触指纹图像采集装置，其特征在于，包括：指纹采集模块，用于采集高对比度的非接触指纹图像；摄像头及灯光控制模块，用于控制灯的亮度和摄像头的聚焦；图像处理模块，用于对摄像头拍摄的指纹图像进行处理，估计手指在图像中的宽度、提取指纹中心线和提取指纹ROI区域。2.根据权利要求1所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置，其特征在于，所述指纹采集模块包括CMOS摄像头和蓝色LED灯阵列。3.根据权利要求2所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置，其特征在于，还包括距离调整语音提示模块，用于根据图像处理模块估计的手指在图像中的宽度信息，提示用户调整手指与摄像头之间的距离。4.根据权利要求2所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置，其特征在于，还包括显示模块，用于将摄像头获取的指纹图像显示在显示屏上。5.一种利用权利要求1至4任一项所述的基于相机的非接触指纹图像采集装置实现的图像采集方法，包含以下步骤：步骤1，在蓝光照射下，摄像头拍摄指纹图像，并将其传送给图像处理模块；步骤2，图像处理模块根据颜色信息将指纹区域与背景分割出来，得到指纹区域二值图像；步骤3，对指纹区域二值图像进行水平和垂直投影，获得手指的放置方式；步骤4，提取手指的轮廓线，并根据轮廓线的曲率变化确定指尖轮廓线和手指边缘两侧轮廓线；步骤5，对指尖边缘轮廓线进行圆拟合，得到圆心和半径，并据此估计手指在图像中的宽度值w；步骤6，若w在预设范围之外，则通过语音提示调整手指与摄像头的距离，并转至步骤1，否则转至步骤7；步骤7，对指纹两侧边缘性进行直线拟合，提取指纹图像的中心线，获得手指图像的倾斜角；步骤8，提取指纹ROI区域，并控制摄像头对ROI区域聚焦，得到高质量的指纹图像；步骤9，对获得指纹图像进行旋转校正，并按照规定尺寸、格式对其进行处理后存储起来，供后续进行识别。6.根据权利要求5所述的基于相机的非接触指纹图像采集方法，其特征在于，所述步骤2的具体实现过程为：根据蓝光背景下指纹区域的R、G、B分布特征对RGB图像进行分割，或者，将RGB图像变换到YCbCr或HSV域，根据相应通道的特征进行分割，再结合形态学处理即可得到指纹区域的二值图像。7.根据权利要求5所述的基于相机的非接触指纹图像采集方法，其特征在于，所述步骤3中手指放置方式的估计为：分别在水平和垂直方向上对指纹区域二值图像进行直方图统计，据此获得手指的大致放置方式，即手指根部位于显示屏的左侧或者右侧。8.根据权利要求5所述的基于相机的非接触指纹图像采集方法，其特征在于，所述步骤5中手指在图像中的宽度估计为：步骤501，对指纹二值图像进行边缘检测，得到指纹区域轮廓线L{(xi,yi),i＝1,2…,2CN108764093A权利要求书2/2页N}；步骤502，按照式(1)依次计算轮廓线上任一点的曲率C{c(xi,yi),i＝1,2…,N}，检测曲率变化大于阈值T的点P1和P2；其中k(xi,yi)'为k(xi,yi)的导数(1)步骤503，结合手指的放置方式，即可得到指尖边缘轮廓线L1及手指两侧边缘线L2和L3；步骤504，对指尖轮廓线L1进行圆拟合，得到圆的中心点O和半径R，然后将2.2*R作为手指宽度的估计值w。9.根据权利要求8所述的基于相机的非接触指纹图像采集方法