[发明专利]一种暗背景光学指纹采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物识别技术领域，特别涉及一种暗背景光学指纹采集装置。

背景技术

指纹采集装置是指纹识别系统的输入装置，可广泛应用于指纹门禁控制系统、指纹采集仪、指纹考勤机、指纹保险箱等需要用指纹进行识别登录的产品中。

光学指纹采集装置是将光照射到放在棱镜上的指纹以形成一个图像，并且读取被按照指纹的谷和脊的形状反射而形成在图像传感器上的指纹图像，以与预先存储的指纹进行比对，进而确定是否为有效用户指纹，达到安全识别的目的。光学指纹采集装置一般由外壳、采集三棱镜、单色可见光源、透镜组和成像装置组成，是现有的指纹识别系统中广泛使用的指纹采集装置。根据采集原理的不同，光学指纹采集装置采集到的指纹图像可以分为暗背景图像和亮背景图像两种，从而将光学指纹采集装置又可分为两类：暗背景光学指纹采集装置和亮背景光学指纹采集装置。在指纹图像中，表现指纹的脊线谷线纹理的区域称之为前景，非指纹区域或噪声严重以致无法识别指纹纹理的区域，称之为背景。

亮背景光学指纹采集装置也叫全反射吸收型指纹采集装置，它采用全反射的原理，光束以大于采集面的临界角的入射角到达采集面，指纹的脊线与采集棱镜紧密接触，一部分入射光线被手指吸收，一部分发生反射，透镜组将该反射光束成像到成像装置上，脊线吸收了部分全反射光线，显示为暗线，谷线不与采集面接触，入射光线在谷线处发生全反射，显示为亮线，从而得到亮背景的指纹图像。

暗背景光学指纹采集装置也叫指面漫反射型指纹采集装置，它采用漫反射的原理，光束以小于采集面的临界角的入射角到达采集面，指纹的脊线与采集棱镜紧密接触，照射在脊线上的光束，一部分被手指吸收，一部分发生漫反射，指纹脊线接触部位漫反射的光线在成像装置上显示为亮线，谷线不接触，光线仍旧透射出采集棱镜，所以谷线在成像装置上显示为暗线，从而得到暗背景的图像。

由于反射光的量与压在采集棱镜接触面指纹的脊和谷的深度以及皮肤与接触面之间的油脂和水分有关。普遍认为，暗背景光学指纹采集装置对于湿手指采集到的图像不够清晰，亮背景的光学指纹采集装置对于干手指采集到的图像不够清晰，其原因在于：对于暗背景光学指纹采集装置，由于湿手指皮肤的油脂和水分多，指纹谷线也能较为贴近采集棱镜接触面，大部分入射光线在谷线处也能发生漫反射，在成像装置上与脊线的亮度差不多，无法得到清晰的指纹图像。

对于亮背景光学指纹采集装置，干手指的指纹脊线无法与采集棱镜接触面紧密接触，导致只有少量的光被吸收，而大部分入射光发生全反射并且成像到成像装置上，显示为与谷线相同的亮线，无法得到清晰的指纹图像。

现有亮背景光学指纹采集装置，为了增强对干手指的适应性，特别是在冬天寒冷、干燥的气候环境下，指纹采集比较困难，成像质量不高，往往需要在采集棱镜的采集面上贴上一层增强膜来改善此类问题。但由于此层增强膜比较薄，硬度也不高、耐磨性不够好，容易被尖锐物品划伤而损坏，被粗糙手指长期使用时也会很快磨损，还会受灰尘等脏物影响不易清洁，导致成像质量逐渐变差。因而此种增强膜寿命不长，需要用户定期更换，给实际使用操作带来不方便。

由于光学成像采集原理是利用指纹脊线谷线和光学棱镜表面接触程度的差异进行采集，光学指纹采集仪的光学成像采集还存在易受指纹残留欺骗的缺点。指纹残留是指手指接触采集棱镜表面时，留下的与脊线对应的油渍。由于指纹残留造成的反射光吸收率远小于指纹接触，在暗背景模式下，光学的指纹残留处只有少量的光线被吸收，其余的光线发生漫反射，非指纹残留则全部透射出去，因此指纹残留便形成一幅较为清晰的暗背景指纹纹理图像。

对于现有暗背景光学指纹采集装置，大多采用可见光如红光、蓝光或绿光作为光源，在采集棱镜的采集面上残留有清晰的指纹痕迹时，如果光源背光灯亮度过小，指纹采集及成像质量就容易受到外界杂光的干扰。当外界自然光、阳光或灯光按照某个角度照射指纹采集仪三棱镜时就可能会产生自动采集现象，自动采集的程度取决于背景灯亮度与外光亮度的对比度。这就容易导致错误识别，引起误操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种暗背景光学指纹采集装置，该指纹采集装置抗干扰能力强，指纹成像质量好，对残留指纹的误报率低，而且能较好地适应干手指及湿手指的操作。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种暗背景光学指纹采集装置，该装置包括：

——暗背景光学指纹成像模块1，它同时采用红外光源和单色可见光源，以及抗干扰的虑光层，用于获取清晰、可靠的指纹图像；