[发明专利]非接触式指纹采集装置及其方法、系统、介质

说明书

本发明提供了一种非接触式指纹采集装置，包括：外壳、主动式立体视觉器和图像采集器；外壳的一端设置有扫描部，主动式立体视觉器和图像采集器设置在外壳内部；通过主动式立体视觉器的投影画面与图像采集器同步采集画面，获取带有纹理的指纹三维模型，经由自由曲面展开算法将指纹三维模型展平为平面指纹图像。本发明还提供了一种非接触式指纹采集方法、系统、介质。本发明基于单目结构光技术的高精度三维重建与三维展开技术的结合，实现了可以通过非接触的方式获得手指的三维模型，并展开为高精度的二维指纹图像，二维指纹图像的图像质量高、畸变较小，可与接触式方法采集的指纹图像兼容。

技术领域

本发明涉及指纹采集技术领域，具体地，涉及一种非接触式指纹采集装置及其方法、系统、介质。

背景技术

尽管人脸识别技术已日趋成熟，近年来在公共场所得到了普遍应用，但因人脸存在个人隐私特殊性问题，且在复杂光线场景、面容有遮挡、库容较大时，存在着稳定性较差、易受干扰等问题。

指纹作为生物识别领域中占比最高的生物识别技术，在刑侦、安防、消费、金融等领域得到了广泛而深入的应用。目前采集指纹图像大多依赖于接触式的指纹扫描仪，其基于传统光学或电容原理，需要手指与采集平面直接接触，在指头较湿、较干、较脏或磨损较为严重时存在采集效果差、采集面积小等问题，以及在每次采集用力大小、用力方向和采集位置不同会造成指纹形变、特征点偏移问题，同时也存在着由于直接接触导致的卫生安全风险。

经过检索，专利文献CN212569821U公开了一种非接触式指纹采集装置，包括：壳体，壳体包括相互连接成L形的第一组成部和第二组成部；图像采集装置，设置在壳体上，用于拍摄指纹图像，图像采集的拍摄区域位于第一组成部靠近第二组成部的一侧；处理装置，设置在壳体中，用于对图像采集装置拍摄的图像进行识别处理。该现有技术通对手指图像进行归一化处理，计算不同区域的指纹方向和频率，得到大致的纹线密度，并通过图像变换处理，使得图像各区域的纹线密度达到或接近一个固定值，用来使拍摄的二维指纹能更好的与接触式指纹信息兼容和匹配。但是不足之处在于基于二维图像中纹线的统计信息，存在较大误差，且单纯通过简单的图像变换方式很难真实还原纹线的展开结果，且会使图像发生较大畸变，使指纹失真。同时，该现有技术采用二维视觉拍摄出的图像是二维的，可能导致指纹不同区域的纹线密度不一致：即指纹中间部分纹线较稀疏，四周的纹线较密的技术问题存在。

因此，亟需研发设计一种能够使得求解出的平面指纹结果更加精确可靠的装置和方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非接触式指纹采集装置及其方法、系统、介质，克服了现有接触式测量技术存在的在指头较湿、较干、磨损与污渍情况下采集精度不高的技术问题，基于几何学技术对手指的三维模型进行展开，将三维空间坐标映射至二维平面坐标，最终获得展开后的二维指纹信息。

根据本发明提供的一种非接触式指纹采集装置，包括：外壳、主动式立体视觉器和图像采集器；外壳的一端设置有扫描部，主动式立体视觉器和图像采集器设置在外壳内部；通过主动式立体视觉器的投影画面与图像采集器同步采集画面，获取带有纹理的指纹三维模型，经由自由曲面展开算法将指纹三维模型展平为平面指纹图像。

优选地，主动式立体视觉器和图像采集器两者的光心保持设定距离并且在光轴内倾呈设定角度。

优选地，还包括辅助照明器，辅助照明器设置在扫描部上。

优选地，主动式立体视觉器包括结构光光机、TOF传感器或散斑投影传感器。

根据本发明提供的一种非接触式指纹采集方法，包括如下步骤：

步骤S1：对目标物利用主动式立体视觉器进行投影与图像采集器同步采集图像画面，基于采集到的图像画面判断目标物在画面中的位置并进行预处理；

步骤S2：经过预处理后对目标物的指纹进行三维重建，获取带有纹理的指纹三维模型；