專利名稱：一種指紋對準的方法、指紋采集裝置、指紋對準裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指紋技術(shù)，尤其涉及一種指紋對準的方法、指紋采集裝置、指 紋對準裝置。
背景技術(shù)：
目前在進行指紋識別之前，通常都要先將采集的指紋與預(yù)存的指紋進行對 準。因為在指紋采集過程中，本次采集的指紋并不一定正好與預(yù)存的指紋是對 準的，參考圖l,圖1為不包括指關(guān)節(jié)線的沒有對準的指紋的示意圖。因此， 需要將本次采集的指紋進行旋轉(zhuǎn)平移，當本次采集的指紋與預(yù)存的指紋對準
后，才能進行指紋的識別。
現(xiàn)有的指紋對準方法是找到現(xiàn)有的指紋采集裝置采集到的指肚上的指紋 中的細節(jié)點，然后通過一定的算法將采集到的指紋中的細節(jié)點與預(yù)存指紋的細 節(jié)點進行匹配，從而達到指紋對準的目的。但是，現(xiàn)有的指紋采集裝置采集到 的指紋只是指肚上的指紋，而通過細節(jié)點的匹配來實現(xiàn)指紋對準的方法需要進 行大量的計算，占用了整個指紋識別過程的絕大部分時間，費時費力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種指紋對準的方法、指紋采集裝置、指紋對準裝置， 以解決現(xiàn)有的指紋采集裝置只采集指肚上的紋理，而利用指肚上的紋理來進行 指紋對準過程較復(fù)雜的問題。本發(fā)明的指紋對準的方法用于將采集到的包含指
關(guān)節(jié)紋理的指紋進行對準，包括以下步驟 從二維指紋圖像中提取指關(guān)節(jié)線； 計算提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系；
根據(jù)所述位置關(guān)系將所述提取的指關(guān)節(jié)線與所述預(yù)存的指關(guān)節(jié)線對準，以 使所述包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋與預(yù)存的指紋對準。所述從預(yù)處理過的指紋中提取指關(guān)節(jié)線的步驟之前還包括步驟 將采集到的包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋通過預(yù)設(shè)的指紋模型，生成三維指紋圖
像；
將所述三維指紋圖像映射到二維平面上，得到二維指紋圖像。 所述位置關(guān)系包括所述提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度和 距離。
本發(fā)明還提供了一種指紋采集裝置，包括 容納空間；
設(shè)置在所述容納空間上的開口 ；
設(shè)置在所述容納空間內(nèi)部的觸控裝置，用于受到觸碰時發(fā)送控制命令； 設(shè)置在所述容納空間內(nèi)部的圖像采集裝置，用于根據(jù)所述控制命令啟動， 采集包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋。 所述觸控裝置為觸碰式開關(guān)。 所述圖像采集裝置為攝像頭。
所述攝像頭為3個，位于同一剖面，且所述攝像頭的相鄰兩個中的任意一 個和手指連線與另 一個和手指連線之間的夾角為45度。
本發(fā)明還提供了 一種指紋對準裝置，所述指紋對準裝置用于將包含指關(guān)節(jié) 紋理的指紋進4于對準，包括
指關(guān)節(jié)線提取模塊，用于從二維指紋圖像中提取指關(guān)節(jié)線；
計算模塊，用于計算提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系；
對準模塊，用于根據(jù)所述位置關(guān)系將所述提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié) 線對準，以使所述包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋與預(yù)存的指紋對準。
所述位置關(guān)系包括所述提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度和 距離。
所述提取所述指關(guān)節(jié)線的方法為霍夫變換。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明的指紋采集裝置上采用了觸碰裝置，在受到觸碰時才開始采集指 紋，能夠采集到指尖到第一個指關(guān)節(jié)的完整的指紋。本發(fā)明的指紋對準方法通 過提取指關(guān)節(jié)線，將提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線進行對比計算，得到提
5取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度，從而通過旋轉(zhuǎn)該角度以達到對齊 指紋的目的。本發(fā)明的方法只要實現(xiàn)提取的指關(guān)線和預(yù)設(shè)指關(guān)節(jié)線重合，避免 了現(xiàn)有指紋對準方法中要對細節(jié)點進行匹配的過程的復(fù)雜程度，縮短了指紋對 準的時間，提高了指紋對準的效率。
圖1為不包括指關(guān)節(jié)線的沒有對準的指紋的示意圖2為本發(fā)明的一個3D指紋采集裝置示意圖3為三個攝像頭之間的位置關(guān)系示意圖4為本發(fā)明的指紋識別系統(tǒng)示意圖5為本發(fā)明的指紋對準方法流程圖6為本發(fā)明的包括指關(guān)節(jié)線的沒有對準的指紋的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的整個指紋識別過程包括采集3D指紋的過程；將采集的3D指 紋映射到二維平面，得到2D指紋的過程；將2D指紋與預(yù)設(shè)的指紋對準的過 程；對對準后的指紋進行識別的過程。
本發(fā)明主要對采集3D指紋的過程和將2D指紋與預(yù)設(shè)的指紋對準的過程 進行了改進，以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。
在"采集3D指紋的過程"中提出了采集3D指紋時采取觸碰式開關(guān)進行 取像。
本發(fā)明的指紋對準方法通過提取映射到平面的3D指紋的指關(guān)節(jié)線，來調(diào) 整指關(guān)節(jié)方向向量及其與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的距離，從而達到更精準的指紋 圖像對準的目的。指紋對準過程主要是對指關(guān)節(jié)線進行對準，從而大大縮短了 指紋對準的時間。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細說明。 參考圖2,圖2為本發(fā)明的一個3D指紋采集裝置示意圖。本發(fā)明的3D 指紋采集裝置采用了一個盒狀的裝置，其對應(yīng)的兩個側(cè)面中， 一個側(cè)面上開有 一個手指插入口，另一個側(cè)面的內(nèi)部具有一觸碰式開關(guān)。為了能夠完整的采集到指尖到第一個指關(guān)節(jié)的圖像，即保證在手指深入足夠長的位置才開始采集指
紋，從手指插入口到觸碰式開關(guān)之間的長度D應(yīng)至少大于指尖到第一個指關(guān) 節(jié)的長度。由于每個人的手指長度不一樣，因此，長度D能夠滿足絕大部分 人的指尖到第一個指關(guān)節(jié)的長度即可。
底面有三個攝像頭，用來從3個不同角度分別對指紋進行采集。采用三個 攝像頭從不同角度來采集指紋圖像是一種較佳的實施方式，可以保證所有的指 紋采集都是完整的指紋，解決了在傳統(tǒng)的指紋采集過程中，采集的指紋不完整 或不清楚的問題。
三個攝像頭之間的位置關(guān)系示意圖參考圖3所示，三個攝像頭在一個剖面 上。圖中的三個小圓圈分別表示三個攝像頭，大圓周(手指插入口)中間的五 邊形表示手指，箭頭指向的方向表示攝像頭的角度。相鄰兩個if像頭中的任意 一個攝像頭和手指的連線與另一個與手指的連線之間的夾角為45度。采用以 上方式來設(shè)置三個攝像頭的位置不僅能保證采集到完整的指紋，而且利用以上 方式采集到的指紋圖像來重構(gòu)二維指紋圖像的過程也更為簡單。
當然，攝像頭的數(shù)量不限于本發(fā)明的實施例，也可以使用一個攝像頭，當 手指放置的位置合適時，也可以采集到完整的二維指紋圖像。
手指插入該裝置以前，攝像頭是關(guān)閉的，只有當手指插入并觸碰到觸碰式 開關(guān)之后，觸碰式開關(guān)激活攝像頭，攝像頭才開始對指紋進行采集。
上述結(jié)構(gòu)只是實現(xiàn)指紋采集的一種方式，只要采用這種類似的結(jié)構(gòu)，能夠 采集到指關(guān)節(jié)紋理的裝置都是本發(fā)明的保護范圍。
參考圖4,圖4為本發(fā)明的指紋識別系統(tǒng)示意圖，包括指紋采集裝置、 指紋映射裝置、指紋對準裝置和指紋識別裝置。指紋采集裝置可以為攝像頭。 指紋映射裝置包括三維指紋生成模塊、指紋模型保存模塊和指紋映射模塊。指 故對準裝置包括指關(guān)節(jié)線提取模塊、計算模塊和對準模塊。
指紋采集裝置用于采集指紋，然后指紋映射裝置的三維指紋生成模塊將采 集到的指紋通過指紋模型保存模塊生成三維(3D)指紋圖像，指紋映射模塊 將3D的指紋圖像進行處理，將其映射到二維平面上，以得到預(yù)處理過的指紋。 這里得到的指紋不僅包括通常所說的指肚上的紋理，還包括指關(guān)節(jié)的紋理。
指紋對準裝置的指關(guān)節(jié)線提取模塊使用霍夫變換等方法從預(yù)處理過的指紋中提取指關(guān)節(jié)線。
計算模塊計算提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系。位置關(guān)系包
括提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度以及距離。
對準模塊根據(jù)上述位置關(guān)系進行旋轉(zhuǎn)或平移，使提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的
指關(guān)節(jié)線對準。當^是取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度為o時，不需 要旋轉(zhuǎn)。采用起點對齊的方法，近似得到兩直線之間的距離，通過平移就可以
實現(xiàn)對準；
當提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間存在一定角度時，旋轉(zhuǎn)該角度， 旋轉(zhuǎn)后如果還存在距離，則通過平移來實現(xiàn)對準。
指紋識別模塊利用現(xiàn)有的指紋識別技術(shù)，根據(jù)預(yù)存的指紋對預(yù)處理過的指 紋進行指紋識別。
參考圖5，圖5為本發(fā)明的指紋對準方法流程圖，包括步驟
步驟l，從二維指紋圖像中提取指關(guān)節(jié)線；
本步驟中的二維指紋圖像的處理過程是現(xiàn)有技術(shù)，現(xiàn)簡要說明如下 首先采集指紋，然后將采集到的指紋通過預(yù)設(shè)的指紋模型生成3D的指紋 圖像，最后，將3D的指紋圖像映射到二維平面上，以得到二維(2D)指紋。 這里得到的2D指紋不僅包括通常所說的指肚上的紋理，還包括指關(guān)節(jié)上的紋 理。包括指關(guān)節(jié)線的沒有對準的指紋的示意圖參考圖6所示。
提取指關(guān)節(jié)線的方法可以使用現(xiàn)有的霍夫變換等方法，具體如下 將得到的2D指紋用邊緣檢測算法(如Canny算法)檢測出邊緣，形成二 值圖像；
將二值圖像用Hough變換(霍夫變換)檢測出指關(guān)節(jié)線(將其近似看作 直的線段)。
步驟2，計算提取的指紋的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系； 將提取的指紋的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指紋的指關(guān)節(jié)線進行配比，可以先用最 小二乘擬合直線，這樣可以分別得到兩條直線的斜率，并由此得到兩條直線之 間的角度。根據(jù)兩直線之間的角度判斷出來是需要左旋還是右旋的具體的度 數(shù)。同時，采用起點對齊的方法，近似得到兩直線之間的距離，通過平移使兩 直線對準。
8步驟3，根據(jù)上述位置關(guān)系進行旋轉(zhuǎn)或平移，使提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的 指關(guān)節(jié)線對準；
當提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的角度為o時，不需要旋轉(zhuǎn)，通過平 移就可以實現(xiàn)對準；
當提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間存在一定角度時，旋轉(zhuǎn)該角度， 旋轉(zhuǎn)后如果還存在距離，則通過平移來實現(xiàn)對準。
提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線對準后，提取的指紋就相應(yīng)的與預(yù)存的 指紋對準了。
步驟4,根據(jù)預(yù)存的指紋對二維指紋圖像進行指紋識別。 指紋識別的過程與現(xiàn)有技術(shù)相同，這里不再進行說明。 綜上所述，本發(fā)明提出了包括觸碰式開關(guān)的對3D指紋的采集裝置，保證 了指關(guān)節(jié)指紋的采集。
并且，利用本發(fā)明的方法，將傳統(tǒng)的通過查找細節(jié)點對齊的方法轉(zhuǎn)化為簡 單的指關(guān)節(jié)的兩條直線的重合。把指關(guān)節(jié)映射到平面的兩條直線通過簡單的對 比，從而就可以知道是向左旋轉(zhuǎn)或者是向右旋轉(zhuǎn)。同時旋轉(zhuǎn)的角度也能很容易 的得到。這樣就很容易達到指紋旋轉(zhuǎn)對齊的效果，縮短了花在指紋對準上的時 間
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾， 這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種指紋對準的方法，其特征在于，用于將采集到的包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋進行對準，包括以下步驟從二維指紋圖像中提取指關(guān)節(jié)線；計算提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系；根據(jù)所述位置關(guān)系將所述提取的指關(guān)節(jié)線與所述預(yù)存的指關(guān)節(jié)線對準，以使所述包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋與預(yù)存的指紋對準。
2. 如權(quán)利要求1所述的指紋對準的方法，其特征在于，所述從預(yù)處理過 的指紋中提取指關(guān)節(jié)線的步驟之前還包括步驟將采集到的包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋通過預(yù)設(shè)的指紋^^莫型，生成三維指紋圖像；將所述三維指紋圖像映射到二維平面上，得到二維指紋圖像。
3. 如權(quán)利要求1所述的指紋對準的方法，其特征在于，所述位置關(guān)系包 括所述提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度和距離。
4. 一種指紋采集裝置，其特征在于，包括 容納空間；設(shè)置在所述容納空間上的開口 ；設(shè)置在所述容納空間內(nèi)部的觸控裝置，用于受到觸碰時發(fā)送控制命令； 設(shè)置在所述容納空間內(nèi)部的圖像采集裝置，用于根據(jù)所述控制命令啟動， 采集包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋。
5. 如權(quán)利要求4所述的指紋采集裝置，其特征在于，所述觸控裝置為觸 碰式開關(guān)。
6. 如權(quán)利要求4所述的指紋采集裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置 為攝像頭。
7. 如權(quán)利要求6所述的指紋采集裝置，其特征在于，所述攝像頭為3個， 位于同一剖面，且所述攝像頭的相鄰兩個中的任意一個和手指連線與另 一個和 手指連線之間的夾角為45度。
8. —種指紋對準裝置，其特征在于，所述指紋對準裝置用于將包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋進行對準，包括指關(guān)節(jié)線提取模塊，用于從二維指紋圖像中提取指關(guān)節(jié)線； 計算模塊，用于計算提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系；對準模塊，用于根據(jù)所述位置關(guān)系將所述提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié) 線對準，以使所述包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋與預(yù)存的指紋對準。
9. 如權(quán)利要求8所述的指紋對準裝置，其特征在于，所述位置關(guān)系包括: 所述提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度和距離。
10. 如權(quán)利要求8所述的指紋對準裝置，其特征在于，所述提取所述指關(guān) 節(jié)線的方法為霍夫變換。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種指紋對準的方法、指紋采集裝置、指紋對準裝置，其中，指紋對準的方法包括以下步驟從二維指紋圖像中提取指關(guān)節(jié)線；計算提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線的位置關(guān)系；根據(jù)位置關(guān)系將提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線對準，以使包含指關(guān)節(jié)紋理的指紋與預(yù)存的指紋對準。本發(fā)明的指紋對準方法通過提取指關(guān)節(jié)線，將提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線進行對比計算，得到提取的指關(guān)節(jié)線與預(yù)存的指關(guān)節(jié)線之間的角度，從而通過旋轉(zhuǎn)該角度以達到對齊指紋的目的。本發(fā)明的方法只要實現(xiàn)提取的指關(guān)線和預(yù)設(shè)指關(guān)節(jié)線重合，避免了現(xiàn)有指紋對準方法中要對細節(jié)點進行匹配的過程的復(fù)雜程度，縮短了指紋對準的時間，提高了指紋對準的效率。
文檔編號G06K9/20GK101504724SQ20091008038
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者予 舒 申請人:北京中星微電子有限公司