一种指纹对准的方法、指纹采集装置、指纹对准装置

摘要

本发明提供了一种指纹对准的方法、指纹采集装置、指纹对准装置，其中，指纹对准的方法包括以下步骤：从二维指纹图像中提取指关节线；计算提取的指关节线与预存的指关节线的位置关系；根据位置关系将提取的指关节线与预存的指关节线对准，以使包含指关节纹理的指纹与预存的指纹对准。本发明的指纹对准方法通过提取指关节线，将提取的指关节线与预存的指关节线进行对比计算，得到提取的指关节线与预存的指关节线之间的角度，从而通过旋转该角度以达到对齐指纹的目的。本发明的方法只要实现提取的指关线和预设指关节线重合，避免了现有指纹对准方法中要对细节点进行匹配的过程的复杂程度，缩短了指纹对准的时间，提高了指纹对准的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及指纹技术，尤其涉及一种指纹对准的方法、指纹采集装置、指纹对准装置。

背景技术

目前在进行指纹识别之前，通常都要先将采集的指纹与预存的指纹进行对准。因为在指纹采集过程中，本次采集的指纹并不一定正好与预存的指纹是对准的，参考图1，图1为不包括指关节线的没有对准的指纹的示意图。因此，需要将本次采集的指纹进行旋转平移，当本次采集的指纹与预存的指纹对准后，才能进行指纹的识别。

现有的指纹对准方法是找到现有的指纹采集装置采集到的指肚上的指纹中的细节点，然后通过一定的算法将采集到的指纹中的细节点与预存指纹的细节点进行匹配，从而达到指纹对准的目的。但是，现有的指纹采集装置采集到的指纹只是指肚上的指纹，而通过细节点的匹配来实现指纹对准的方法需要进行大量的计算，占用了整个指纹识别过程的绝大部分时间，费时费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种指纹对准的方法、指纹采集装置、指纹对准装置，以解决现有的指纹采集装置只采集指肚上的纹理，而利用指肚上的纹理来进行指纹对准过程较复杂的问题。本发明的指纹对准的方法用于将采集到的包含指关节纹理的指纹进行对准，包括以下步骤：

从二维指纹图像中提取指关节线；

计算提取的指关节线与预存的指关节线的位置关系；

根据所述位置关系将所述提取的指关节线与所述预存的指关节线对准，以使所述包含指关节纹理的指纹与预存的指纹对准。

所述从预处理过的指纹中提取指关节线的步骤之前还包括步骤：

将采集到的包含指关节纹理的指纹通过预设的指纹模型，生成三维指纹图像；

将所述三维指纹图像映射到二维平面上，得到二维指纹图像。

所述位置关系包括：所述提取的指关节线与预存的指关节线之间的角度和距离。

本发明还提供了一种指纹采集装置，包括：

容纳空间；

设置在所述容纳空间上的开口；

设置在所述容纳空间内部的触控装置，用于受到触碰时发送控制命令；

设置在所述容纳空间内部的图像采集装置，用于根据所述控制命令启动，采集包含指关节纹理的指纹。

所述触控装置为触碰式开关。

所述图像采集装置为摄像头。

所述摄像头为3个，位于同一剖面，且所述摄像头的相邻两个中的任意一个和手指连线与另一个和手指连线之间的夹角为45度。

本发明还提供了一种指纹对准装置，所述指纹对准装置用于将包含指关节纹理的指纹进行对准，包括：

指关节线提取模块，用于从二维指纹图像中提取指关节线；

计算模块，用于计算提取的指关节线与预存的指关节线的位置关系；

对准模块，用于根据所述位置关系将所述提取的指关节线与预存的指关节线对准，以使所述包含指关节纹理的指纹与预存的指纹对准。

所述位置关系包括：所述提取的指关节线与预存的指关节线之间的角度和距离。

所述提取所述指关节线的方法为霍夫变换。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的指纹采集装置上采用了触碰装置，在受到触碰时才开始采集指纹，能够采集到指尖到第一个指关节的完整的指纹。本发明的指纹对准方法通过提取指关节线，将提取的指关节线与预存的指关节线进行对比计算，得到提取的指关节线与预存的指关节线之间的角度，从而通过旋转该角度以达到对齐指纹的目的。本发明的方法只要实现提取的指关线和预设指关节线重合，避免了现有指纹对准方法中要对细节点进行匹配的过程的复杂程度，缩短了指纹对准的时间，提高了指纹对准的效率。

附图说明

图1为不包括指关节线的没有对准的指纹的示意图；

图2为本发明的一个3D指纹采集装置示意图；

图3为三个摄像头之间的位置关系示意图；

图4为本发明的指纹识别系统示意图；

图5为本发明的指纹对准方法流程图；

图6为本发明的包括指关节线的没有对准的指纹的示意图。

具体实施方式

本发明的整个指纹识别过程包括：采集3D指纹的过程；将采集的3D指纹映射到二维平面，得到2D指纹的过程；将2D指纹与预设的指纹对准的过程；对对准后的指纹进行识别的过程。

本发明主要对采集3D指纹的过程和将2D指纹与预设的指纹对准的过程进行了改进，以解决现有技术的问题。

在“采集3D指纹的过程”中提出了采集3D指纹时采取触碰式开关进行取像。

本发明的指纹对准方法通过提取映射到平面的3D指纹的指关节线，来调整指关节方向向量及其与预存的指关节线之间的距离，从而达到更精准的指纹图像对准的目的。指纹对准过程主要是对指关节线进行对准，从而大大缩短了指纹对准的时间。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

参考图2，图2为本发明的一个3D指纹采集装置示意图。本发明的3D指纹采集装置采用了一个盒状的装置，其对应的两个侧面中，一个侧面上开有一个手指插入口，另一个侧面的内部具有一触碰式开关。为了能够完整的采集到指尖到第一个指关节的图像，即保证在手指深入足够长的位置才开始采集指纹，从手指插入口到触碰式开关之间的长度D应至少大于指尖到第一个指关节的长度。由于每个人的手指长度不一样，因此，长度D能够满足绝大部分人的指尖到第一个指关节的长度即可。

底面有三个摄像头，用来从3个不同角度分别对指纹进行采集。采用三个摄像头从不同角度来采集指纹图像是一种较佳的实施方式，可以保证所有的指纹采集都是完整的指纹，解决了在传统的指纹采集过程中，采集的指纹不完整或不清楚的问题。

三个摄像头之间的位置关系示意图参考图3所示，三个摄像头在一个剖面上。图中的三个小圆圈分别表示三个摄像头，大圆周(手指插入口)中间的五边形表示手指，箭头指向的方向表示摄像头的角度。相邻两个摄像头中的任意一个摄像头和手指的连线与另一个与手指的连线之间的夹角为45度。采用以上方式来设置三个摄像头的位置不仅能保证采集到完整的指纹，而且利用以上方式采集到的指纹图像来重构二维指纹图像的过程也更为简单。

当然，摄像头的数量不限于本发明的实施例，也可以使用一个摄像头，当手指放置的位置合适时，也可以采集到完整的二维指纹图像。

手指插入该装置以前，摄像头是关闭的，只有当手指插入并触碰到触碰式开关之后，触碰式开关激活摄像头，摄像头才开始对指纹进行采集。

上述结构只是实现指纹采集的一种方式，只要采用这种类似的结构，能够采集到指关节纹理的装置都是本发明的保护范围。

参考图4，图4为本发明的指纹识别系统示意图，包括：指纹采集装置、指纹映射装置、指纹对准装置和指纹识别装置。指纹采集装置可以为摄像头。指纹映射装置包括三维指纹生成模块、指纹模型保存模块和指纹映射模块。指纹对准装置包括：指关节线提取模块、计算模块和对准模块。

指纹采集装置用于采集指纹，然后指纹映射装置的三维指纹生成模块将采集到的指纹通过指纹模型保存模块生成三维(3D)指纹图像，指纹映射模块将3D的指纹图像进行处理，将其映射到二维平面上，以得到预处理过的指纹。这里得到的指纹不仅包括通常所说的指肚上的纹理，还包括指关节的纹理。

指纹对准装置的指关节线提取模块使用霍夫变换等方法从预处理过的指纹中提取指关节线。

计算模块计算提取的指关节线与预存的指关节线的位置关系。位置关系包括提取的指关节线与预存的指关节线之间的角度以及距离。

对准模块根据上述位置关系进行旋转或平移，使提取的指关节线与预存的指关节线对准。当提取的指关节线与预存的指关节线之间的角度为0时，不需要旋转。采用起点对齐的方法，近似得到两直线之间的距离，通过平移就可以实现对准；

当提取的指关节线与预存的指关节线之间存在一定角度时，旋转该角度，旋转后如果还存在距离，则通过平移来实现对准。

指纹识别模块利用现有的指纹识别技术，根据预存的指纹对预处理过的指纹进行指纹识别。

参考图5，图5为本发明的指纹对准方法流程图，包括步骤：

步骤1，从二维指纹图像中提取指关节线；

本步骤中的二维指纹图像的处理过程是现有技术，现简要说明如下：

首先采集指纹，然后将采集到的指纹通过预设的指纹模型生成3D的指纹图像，最后，将3D的指纹图像映射到二维平面上，以得到二维(2D)指纹。这里得到的2D指纹不仅包括通常所说的指肚上的纹理，还包括指关节上的纹理。包括指关节线的没有对准的指纹的示意图参考图6所示。

提取指关节线的方法可以使用现有的霍夫变换等方法，具体如下：

将得到的2D指纹用边缘检测算法(如Canny算法)检测出边缘，形成二值图像；

将二值图像用Hough变换(霍夫变换)检测出指关节线(将其近似看作直的线段)。

步骤2，计算提取的指纹的指关节线与预存的指关节线的位置关系；

将提取的指纹的指关节线与预存的指纹的指关节线进行配比，可以先用最小二乘拟合直线，这样可以分别得到两条直线的斜率，并由此得到两条直线之间的角度。根据两直线之间的角度判断出来是需要左旋还是右旋的具体的度数。同时，采用起点对齐的方法，近似得到两直线之间的距离，通过平移使两直线对准。

步骤3，根据上述位置关系进行旋转或平移，使提取的指关节线与预存的指关节线对准；

当提取的指关节线与预存的指关节线的角度为0时，不需要旋转，通过平移就可以实现对准；

当提取的指关节线与预存的指关节线之间存在一定角度时，旋转该角度，旋转后如果还存在距离，则通过平移来实现对准。

提取的指关节线与预存的指关节线对准后，提取的指纹就相应的与预存的指纹对准了。

步骤4，根据预存的指纹对二维指纹图像进行指纹识别。

指纹识别的过程与现有技术相同，这里不再进行说明。

综上所述，本发明提出了包括触碰式开关的对3D指纹的采集装置，保证了指关节指纹的采集。

并且，利用本发明的方法，将传统的通过查找细节点对齐的方法转化为简单的指关节的两条直线的重合。把指关节映射到平面的两条直线通过简单的对比，从而就可以知道是向左旋转或者是向右旋转。同时旋转的角度也能很容易的得到。这样就很容易达到指纹旋转对齐的效果，缩短了花在指纹对准上的时间

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。