[发明专利]可用于浸水指掌纹采集的指掌纹仪

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器技术领域，涉及一种指掌纹采集仪，特别涉及一种可用于浸水指掌纹采集的指掌纹仪。

背景技术

人的指掌纹质量和采集环境对指掌纹仪的采集工作均有很大的影响，例如干手指、湿手指、脏手等情况。潮湿、阴冷的采集环境，都对指掌纹采集技术做出了很高的要求，特别是在某些特殊的环境下，采集指掌纹时，经常要面对刚刚洗过的或者被水淋过的手指进行采集，在这种情况下指掌纹仪采集的图像通常是模糊的，纹路对比度很差。

现在也有一些方法来解决浸水手指指掌纹图像模糊、纹路对比度差的问题，如降低照明亮度和通过电子学图像处理增强对比度的方法。但是这两种方法只能缓解纹路对比度差的问题，都无法从根本上解决问题，特别是使用电子学图像处理来增强对比的方法会造成图像的细节损失，从而降低了指掌纹仪的分辨率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在不影响分辨率的前提下提高浸水指掌纹图像采集清晰度的可用于浸水指掌纹采集的指掌纹仪。

为了解决上述技术问题，本发明的可用于浸水指掌纹采集的指掌纹仪包括光源，棱镜，接收系统；所述接收系统包括镜头和图像接收器；棱镜包括光入射面、图像输出面、采集面；光源发出的光线通过光入射面进入棱镜照射在掌纹与棱镜接触的采集面发生散射，散射的部分光线通过图像输出面出射，经镜头成像在图像接收器上；进入镜头并与镜头光轴重合的光线在棱镜中传播并与采集面相交的轨迹线L₁，与采集面法线L₂之间的夹角A大于光从玻璃介质出射到水中的临界角B₁，并且小于光从玻璃介质出射到手指皮肤和油脂混合介质的临界角B₂。

本发明由于进入镜头并与镜头光轴重合的光线在棱镜中传播并与采集面相交的轨迹线L₁，与采集面法线L₂之间的夹角A大于光从玻璃介质出射到水中的临界角B₁，并且小于光从玻璃介质出射到手指皮肤和油脂混合介质的临界角B₂，根据全反射的原理，光线经过有水的采集面发生全反射，由此可以避免掉水发生散射的光线与指掌纹图像混合；在不造成图像细节损失，从而降低指掌纹仪分辨率的前提下，有效地解决了在非常湿润、浸水的情况下手指、手掌成像模糊的问题。

所述光源为贴片单色LED，其中心波长为0.53μm；棱镜是一个ZF5材料的直角棱镜，采集面为直角棱镜的斜面，光入射面和图像输出面分别为直角棱镜的两个直角面，且采集面与图像输出面夹角为52.1°～56.6°；光入射面与镜头的光轴平行，图像输出面与镜头的光轴垂直。

所述光源为贴片单色LED，中心波长为0.53μm；棱镜是一个LAK8材料的直角梯形棱镜，该直角梯形棱镜包括光入射面、采集面、图像输出面和内反射面；光入射面为直角梯形棱镜的上底面，采集面为直角梯形棱镜的下底面，内反射面为直角梯形棱镜的斜面，图像输出面直角梯形棱镜的直角面；采集面与内反射面的夹角是73.75度；光入射面和采集面平行于镜头的光轴，图像输出面垂直于镜头的光轴。

本发明还包括背景面；背景面通过采集面全反射，再由图像输出面出射，经镜头成像在图像接收器上，成为掌纹图像的背景。

所述背景面为黑色。

本发明在棱镜上增加了一个黑色背景面，背景与掌纹共同构成一幅黑色背景、白色掌纹纹路的掌纹图像。由于背景面是黑色，能够起到消光作用，其成像的灰度是不变的，而掌纹纹路的散射光能量会随着光源的亮度提高而增大，因而通过调整光源的亮度可以使掌纹纹路成像的灰度变高，能够有效提高掌纹图像的对比度。对于输出一个8位的BMP图像来说，图像灰度等级为256级，黑色背景的灰度可以无限接近于0，而掌纹纹路图像可以无限接近255，因此理论上对比度可以做到无穷大，但是一般背景灰度可以调节到1～5，而掌纹纹路灰度调节到250～255，所以背景和指纹纹路的反差很容易做到1∶50。

所述光源为贴片单色LED，其中心波长为0.53μm；棱镜是一个ZF5材料的将直角棱镜的直角切掉得到的梯形棱镜，光入射面为梯形棱镜的上底面，采集面为梯形棱镜的下底面，背景面和图像输出面分别为直角棱镜的两个直角面，采集面与图像输出面夹角为52.1°～56.6°；背景面与镜头的光轴平行，图像输出面与镜头的光轴垂直。