一种手指多模态数据同步采集设备及其方法技术

本发明专利技术涉及生物特征识别技术领域，特别涉及一种手指多模态数据同步采集设备及其方法。其设备包括遮光采样室、高度可调节的支撑架、电路仓、指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块、设置有一套采集程序的外设计算机，外设计算机通过电路仓分别连接并控制指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块，支撑架连接在遮光采样室上方并构成手指的放置空间，指纹采集模块设置于遮光采样室的前部并对准手指的指纹处，遮光采样室设有透光开口，指静脉采集模块、内指节纹采集模块设置在遮光采样室内部并通过透光开口对准手指，支撑架上设有光源。同时采集手指多模态数据，保证采集得到的数据手指形变、姿态一致，能够进行准确对齐。准确对齐。准确对齐。

【技术实现步骤摘要】
一种手指多模态数据同步采集设备及其方法


[0001]本专利技术涉及生物特征识别
，特别涉及一种手指多模态数据同步采集设备及其方法。

技术介绍

[0002]近年来，多模态生物特征识别技术基于其高精度和高安全性受到了越来越多的关注。手指作为人体生物特征最丰富的部位之一，是多模态生物特征提取和识别的重要研究对象。能否同步采集到高质量的手指多模态数据决定了后续特征提取和识别工作的性能和精度，是基于手指多模态生物特征识别算法的关键步骤。
[0003]目前，市面上已经出现了一些指纹、指静脉和指节纹的单模态采集设备，以及低分辨率指纹和指静脉同步采集设备。现有的单模态采集设备主要基于光学传感器，分别采集手指各个模态图像数据。由于无法同步采集手指指纹、指静脉，指节纹的数据，单模态采集设备采集得到的数据对应的手指形变、姿态会出现差异，并且三个模态之间需要进行繁琐的数据配准和对齐，不利于三种生物特征的有效结合。
[0004]同时，现有的同步采集设备存在两个问题：
[0005]1、无法同时采集指纹、指静脉和手指内指节纹三个模态的图像数据；
[0006]2、采集得到的图像数据质量普遍较低。对于指纹图像数据，现有的同步采集设备大多只能采集低分辨率图像；对于指静脉图像数据，存在指静脉无法穿透和完全穿透的情况。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种手指多模态数据同步采集设备及其方法，手指多模态数据的同步采集和采集数据的质量在手指多模态特征融合算法中都起到了非常重要的作用，有效解决现有技术中两个问题对于提升手指多模态生物特征识别算法的性能有很大帮助。
[0008]本专利技术提供一种手指多模态数据同步采集设备，包括遮光采样室、高度可调节的支撑架、电路仓、指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块、设置有一套采集程序的外设计算机，所述外设计算机通过电路仓分别连接并控制指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块，所述支撑架连接在遮光采样室上方并构成手指的放置空间，所述指纹采集模块设置于遮光采样室的前部并对准手指的指纹处，所述遮光采样室设有透光开口，所述指静脉采集模块、内指节纹采集模块设置在遮光采样室内部并通过透光开口对准手指，所述支撑架上设有光源。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述指纹采集模块包括棱镜、透镜、按压传感器、指纹采集摄像头和指纹采集所需要的独立可见光源，所述指纹采集摄像头和独立可见光源分别设置在棱镜的两侧，所述透镜设置于玻璃棱镜和指纹采集摄像头之间，所述按压传感器设置在棱镜处并与电路仓连接。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述指静脉采集模块包括指静脉采集近红外摄像头、
近红外光阵列，所述指静脉采集近红外摄像头设置于遮光采样室底部，所述指静脉采集近红外摄像头的镜头对准透光开口，所述近红外光阵列嵌入在支撑架的顶部，所述近红外光阵列以投射式的方式将近红外光源投射到遮光采样室中。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述内指节纹采集模块包括内指节纹采集摄像头、可见光阵列，所述内指节纹采集摄像头设置于遮光采样室底部，所述可见光阵列设置于内指节纹采集摄像头两侧为采集内指节纹图像数据提供光源。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述遮光采样室上表面设有支撑开口，所述支撑架插入支撑开口内，所述光源设置在支撑架的底面，初始状态时所述支撑架完全插入遮光采样室且光源紧贴遮光采样室上表面，当有手指伸入时所述支撑架抬升且光源紧贴手指上表面。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述电路仓包括有电源、控制电路和USB接口，所述电源连接控制电路，所述控制电路连接并控制指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块的启动和关闭，所述USB接口连接外设计算机。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述遮光采样室为喷涂有遮光喷漆的外壳构成。
[0015]一种基于所述手指多模态数据同步采集设备的采集程序，基于MATLAB编程语言，包括
[0016]硬件调用：对于所述指纹采集模块，首先将其硬件调用程序封装为一个JAVA归档文件，然后使用MATLAB调用JAVA归档文件的接口，以调用指纹采集模块；对于所述指静脉采集模块和内指节纹采集模块，直接使用MATLAB集成的摄像头调用程序调用所述指静脉采集模块和内指节纹采集模块的摄像头；
[0017]控制逻辑：控制各采集模块初始化、启动和采集，同时保证采集设备能够同时采集指纹、指静脉和内指节纹数据；
[0018]功能实现：集成了包括样本采样、样本预览和样本管理的功能。
[0019]一种手指多模态数据同步采集方法，包括以下步骤：
[0020]S1.接好电源，并将手指多模态数据同步采集设备的USB接口接入外设计算机，启动采集程序，点击“初始化设备”按钮向控制电路发送信号初始化采集设备，设备初始化完成后，指纹采集模块处于待命状态，指静脉采集摄像头、近红外光阵列、内指节纹采集摄像头和可见光阵列均处于打开状态；
[0021]S2.将手指伸入采集设备，按压指纹采集模块的接触面板；
[0022]S3.采集程序采集手指的指纹显示预览图，同时显示当前指静脉和指节纹摄像头预览图；
[0023]S4.若采集得到的多模态数据符合要求，通过点击“注册”按钮完成一次多模态图像数据采集；采集完成后，采集程序会自动更新当前采集数据的编号；
[0024]S5.若采集得到的多模态数据不符合要求或者需要进行多次采样，则将手指再次按压高分辨率指纹采集模块的接触面板，并重复步骤S3；
[0025]S6.当多次采集完成后，点击“NEXT”按钮继续采集下一个手指的多模态图像数据或退出采集程序完成数据采集。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中，各采集模块的执行步骤具体包括：
[0027]指纹采集模块的按压传感器检测到有手指按压，向控制电路发送信号；控制电路
启动指纹采集摄像头和指纹采集独立的可见光源，并控制指纹采集摄像头、指静脉采集摄像头和内指节纹采集摄像头同时采集当前各模态的图像数据，将采集到的多模态图像数据通过USB接口传输到外设计算机上，运行于外设计算机上的采集程序显示当前采集得到的多模态数据预览图。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029](1)采用了基于受抑完全内反射原理的指纹采集模块，通过调整透镜和指纹采集摄像头及玻璃棱镜之间的距离使得指纹采集模块能够采集高分辨率指纹图像。
[0030](2)能够同时采集高分辨率指纹、指静脉和内指节纹图像数据，保证采集得到的数据手指形变、姿态完全一致，同时保证采集得到的数据之间能够通过摄像头的相对位置进行严格对齐，进而为后续多模态特征融合算法研究提供有利基础。
[0031](3)采样室采用黑色喷漆进行遮光处理，能够有效降低外界环境光对指静脉和内指节纹图像采集的影响，进而提高采集数据的图像质量。
[0032](4)采用了高度可调整的近红外光源，能够有效解决实际采集过程中因个体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手指多模态数据同步采集设备，其特征在于，包括遮光采样室、高度可调节的支撑架、电路仓、指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块、设置有一套采集程序的外设计算机，所述外设计算机通过电路仓分别连接并控制指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块，所述支撑架连接在遮光采样室上方并构成手指的放置空间，所述指纹采集模块设置于遮光采样室的前部并对准手指的指纹处，所述遮光采样室设有透光开口，所述指静脉采集模块、内指节纹采集模块设置在遮光采样室内部并通过透光开口对准手指，所述支撑架上设有光源。2.根据权利要求1所述的手指多模态数据同步采集设备，其特征在于，所述指纹采集模块包括棱镜、透镜、按压传感器、指纹采集摄像头和指纹采集所需要的独立可见光源，所述指纹采集摄像头和独立可见光源分别设置在棱镜的两侧，所述透镜设置于玻璃棱镜和指纹采集摄像头之间，所述按压传感器设置在棱镜处并与电路仓连接。3.根据权利要求1所述的手指多模态数据同步采集设备，其特征在于，所述指静脉采集模块包括指静脉采集近红外摄像头、近红外光阵列，所述指静脉采集近红外摄像头设置于遮光采样室底部，所述指静脉采集近红外摄像头的镜头对准透光开口，所述近红外光阵列嵌入在支撑架的顶部，所述近红外光阵列以投射式的方式将近红外光源投射到遮光采样室中。4.根据权利要求1所述的手指多模态数据同步采集设备，其特征在于，所述内指节纹采集模块包括内指节纹采集摄像头、可见光阵列，所述内指节纹采集摄像头设置于遮光采样室底部，所述可见光阵列设置于内指节纹采集摄像头两侧为采集内指节纹图像数据提供光源。5.根据权利要求1所述的手指多模态数据同步采集设备，其特征在于，所述遮光采样室上表面设有支撑开口，所述支撑架插入支撑开口内，所述光源设置在支撑架的底面，初始状态时所述支撑架完全插入遮光采样室且光源紧贴遮光采样室上表面，当有手指伸入时所述支撑架抬升且光源紧贴手指上表面。6.根据权利要求1所述的手指多模态数据同步采集设备，其特征在于，所述电路仓包括有电源、控制电路和USB接口，所述指纹采集模块、指静脉采集模块、内指节纹采集模块均分别连接电源、控制电路和USB接口，所述电源连接控制电路，所述USB接口连接外设计算机。7.根据权利要求1所述的手指多模态数据同步采...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢光明，徐元荣，周楚昊，张大鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：