專利名稱：：一種無(wú)約束手掌圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)圖像采集
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種生物特征識(shí)別系統(tǒng)專用的無(wú)約束手掌圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
：手掌特征，包括指紋、掌紋、掌形等，是生物識(shí)別技術(shù)(BiometricldentificationTechnology)的一個(gè)重要研究分支。手掌部分的特征具有易用性高、誤認(rèn)影響因素少、準(zhǔn)確性高、安全級(jí)別高、長(zhǎng)期穩(wěn)定等特點(diǎn)。因而指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展一直以來(lái)備受關(guān)注，而掌紋和掌形特征識(shí)別近年來(lái)也逐漸受到重視。手掌圖像采集是手掌特征識(shí)別不可或缺的前提，該領(lǐng)域的研究在近些年取得了一定的進(jìn)展，但仍處在初步階段。當(dāng)前的手掌圖像采集設(shè)備多采用窗口模式(鑲嵌圖)、定位銷定位，優(yōu)點(diǎn)是掌形特征定位算法簡(jiǎn)單。然而這兩種方式，前者窗口大小固定，難以適應(yīng)不同大小的手掌采集；后者的定位銷使用需要用戶有專門指導(dǎo)或訓(xùn)練；兩者還都存在不能普適左右手和舒適度欠佳的缺陷?，F(xiàn)有的基于暗箱中掃描儀的改進(jìn)掌紋采集設(shè)備，以擋板代替了定位銷的強(qiáng)限制，適用于左右手，是手掌圖像采集的主要應(yīng)用方法，但此方法仍未給用戶提供較高的自由度，手掌位置大致固定且方向一致，特征提取算法難度較低；同時(shí)，由于在掃描儀平面上進(jìn)行采集，手掌受到拉伸和壓力，無(wú)法避免色斑的產(chǎn)生，因而影響后續(xù)的識(shí)別過(guò)程。
發(fā)明內(nèi)容(—)要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有采集方法對(duì)用戶限制多、適應(yīng)性和通用性差，手掌提取定位算法簡(jiǎn)單、適用性差的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提出了一種無(wú)約束手掌圖像采集裝置，具有用戶手掌放置位置自由度大，采集過(guò)程快捷方便、舒適度高，掌部無(wú)拉伸導(dǎo)致的色斑和掌紋變形等優(yōu)點(diǎn)，順應(yīng)掌形采集系統(tǒng)易用化的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，本采集裝置所采集圖像手掌部分完整清晰，較好地反應(yīng)了掌形和掌紋的自然狀態(tài)，適用于后續(xù)生物特征識(shí)別工作的各種需要的特征提取。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種無(wú)約束手掌圖像采集裝置，用于不同人群手掌多樣性特征的實(shí)時(shí)采集，該裝置包括—背景幕05，作為手掌圖像采集的背景，避免復(fù)雜背景對(duì)后續(xù)特征提取的干擾；—燈泡形設(shè)備外殼01，該外殼包括頂部弧形透明采集區(qū)域011，下部非透明區(qū)域012和底座013，待采集圖像的手掌掌心向下覆蓋在頂部弧形透明采集區(qū)域011的表面；多個(gè)照明光源02，設(shè)置于頂部弧形透明采集區(qū)域011與下部非透明區(qū)012的交界圓周上，用于對(duì)手掌進(jìn)行照明和補(bǔ)光；—采集用攝像頭03，設(shè)置于底座013上，用于對(duì)手掌圖像進(jìn)行采集；—控制存儲(chǔ)用PC機(jī)04，連接于安裝在底座013上的采集用攝像頭03，運(yùn)行采集監(jiān)控程序，監(jiān)視實(shí)時(shí)采集圖像，并存儲(chǔ)所采集的手掌圖像。上述方案中，所述背景幕05采用吸收光線材質(zhì)制成。上述方案中，所述頂部弧形透明采集區(qū)域011呈弧形，符合手掌的自然形態(tài)，用戶使用舒適度高，手掌皮膚無(wú)緊繃導(dǎo)致的掌紋變形和色斑影響。上述方案中，所述下部非透明區(qū)域012是經(jīng)過(guò)磨砂處理或非透明涂層處理的，在不阻礙環(huán)境光照明的前提下，避免側(cè)面強(qiáng)光源對(duì)圖像采集的干擾和反光，提高圖像的采集質(zhì)量。上述方案中，所述照明光源02為分布在頂部弧形透明采集區(qū)域011與下部非透明區(qū)012的交界圓周上的側(cè)光源，以避免反光影響采集圖像質(zhì)量，光源強(qiáng)度可根據(jù)補(bǔ)光需要調(diào)節(jié)。上述方案中，所述照明光源02采用LED光源，對(duì)稱分布于頂部弧形透明采集區(qū)域011與下部非透明區(qū)012的交界圓周上，根據(jù)使用時(shí)環(huán)境光的亮度，控制LED的發(fā)光數(shù)量，起到有效的補(bǔ)光作用。上述方案中，所述照明光源02下部以擋板形式進(jìn)行遮擋，避免光線直接進(jìn)入攝像頭03，干擾成像質(zhì)量。上述方案中，所述采集用攝像頭03，可根據(jù)對(duì)所采集圖像的質(zhì)量需求，便捷地更換不同精度的采集設(shè)備。上述方案中，所述底座013牢固地固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以卡具實(shí)現(xiàn)圖像采集部件攝像頭03的便捷更換。(三)有益效果本發(fā)明提供的這種無(wú)約束手掌圖像采集裝置，具有如下特點(diǎn)1)對(duì)用戶使用過(guò)程無(wú)約束，不限制用戶手掌左右、大小、位置、角度、手指張合度，用戶舒適度高，無(wú)需特別訓(xùn)練和指導(dǎo)；2)手掌成像質(zhì)量好，采集區(qū)011弧形符合手掌的自然形態(tài)，用戶使用舒適度高，手掌皮膚無(wú)緊繃導(dǎo)致的掌紋變形和色斑影響，掌紋無(wú)變形，基本消除皮膚緊繃出現(xiàn)的色斑；3)設(shè)備外殼下部非透明區(qū)012，通過(guò)磨砂處理，在不阻礙環(huán)境光照明的前提下，避免了側(cè)面強(qiáng)光源對(duì)圖像采集的干擾和反光，提高了圖像的采集質(zhì)量；4)照明光源02根據(jù)環(huán)境光線水平進(jìn)行補(bǔ)光照明，其位置均勻分布在非透明區(qū)邊界線圓周以避免反光影響采集圖像質(zhì)量，光源強(qiáng)度可根據(jù)補(bǔ)光需要進(jìn)行調(diào)節(jié)；5)通過(guò)PC機(jī)04的監(jiān)視器實(shí)時(shí)監(jiān)控手掌圖像狀態(tài)，可選擇理想成像保存為結(jié)果；6)采集方便快捷，搭建簡(jiǎn)單，采集裝置各部件均采用成品，成本低廉。為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中圖1為本發(fā)明提供的無(wú)約束手掌圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為無(wú)約束手掌圖像采集裝置設(shè)備外殼01采集區(qū)011和非透明區(qū)區(qū)012部分示意圖。圖3為所采集的手掌圖像的樣本實(shí)例。具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的無(wú)約束手掌圖像采集裝置如圖1所示，該裝置包括背景幕05，作為手掌圖像采集的背景，避免復(fù)雜背景對(duì)后續(xù)特征提取的干擾。燈泡形設(shè)備外殼01，該外殼包括頂部弧形透明采集區(qū)域011，下部非透明區(qū)域012和底座013，待采集圖像的手掌掌心向下覆蓋在頂部弧形透明采集區(qū)域Oll的表面。多個(gè)照明光源02，設(shè)置于頂部弧形透明采集區(qū)域011與下部非透明區(qū)012的交界圓周上，用于對(duì)手掌進(jìn)行照明和補(bǔ)光。采集用攝像頭03，設(shè)置于底座013上，用于對(duì)手掌圖像進(jìn)行采集?？刂拼鎯?chǔ)用PC機(jī)04，連接于安裝在底座013上的采集用攝像頭03，運(yùn)行采集監(jiān)控程序，監(jiān)視實(shí)時(shí)采集圖像，并存儲(chǔ)所采集的手掌圖像。如圖2所示，本發(fā)明的無(wú)約束手掌圖像采集裝置搭建方法為裝置選取燈泡形的透光材質(zhì)制作設(shè)備外殼01取頂部高為H的區(qū)域作為用戶手掌放置的采集區(qū)Oll，其弧度符合手掌的自然張開姿態(tài)，手掌自然張開掌心向下扣在采集區(qū)Oll的上表面；燈泡形設(shè)備外殼其余區(qū)域進(jìn)行磨砂處理形成非透明區(qū)012，達(dá)到不阻礙環(huán)境光線照明的同時(shí)，防止周圍強(qiáng)光源在外殼處反光而帶來(lái)的對(duì)采集過(guò)程成像質(zhì)量的影響；底座013應(yīng)牢固，能夠方便穩(wěn)固地固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以卡具實(shí)現(xiàn)圖像采集部件攝像頭03的便捷更換。照明光源02采用LED光源，如圖1所示對(duì)稱分布于采集區(qū)011和非透明區(qū)012的邊界上，根據(jù)使用時(shí)環(huán)境光的亮度，控制LED的發(fā)光數(shù)量，從而起到有效的補(bǔ)光作用，光源下部以擋板形式進(jìn)行遮擋，避免光線直接進(jìn)入攝像頭03，干擾成像質(zhì)量。攝像頭03，固定于底座013上，可根據(jù)采集圖像質(zhì)量需要更換不同成像質(zhì)量的攝像設(shè)備。PC機(jī)04，通過(guò)USB1.l接口的數(shù)據(jù)線同攝像頭相連接，工作時(shí)運(yùn)行采集軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控手掌圖像成像狀態(tài)，操作者通過(guò)外設(shè)輸入選擇滿意幀作為采集結(jié)果。背景幕05，以吸收光線材質(zhì)制成，避免復(fù)雜背景對(duì)后續(xù)特征提取的干擾。本發(fā)明中無(wú)約束手掌圖像采集裝置的工作方式為以單色背景幕05為背景，用戶手掌自然張開扣在設(shè)備外殼Ol的頂部采集區(qū)域011表面；設(shè)備外殼下部非透明區(qū)012，通過(guò)磨砂處理，在不阻礙環(huán)境光照明的前提下，避免了側(cè)面強(qiáng)光源對(duì)圖像采集的干擾和反光，提高了圖像的采集質(zhì)量；照明光源02根據(jù)環(huán)境光線水平進(jìn)行補(bǔ)光照明，根據(jù)環(huán)境光源強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)光調(diào)節(jié)；攝像頭03所采集的圖像信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至PC機(jī)04;PC機(jī)04運(yùn)行采集用交互程序，接收并顯示攝像頭采集的實(shí)時(shí)圖像信號(hào)，通過(guò)外設(shè)輸入確定保存特定幀圖像至本地硬盤。本發(fā)明中無(wú)約束手掌圖像采集裝置的實(shí)施例各部件按表1給出的詳細(xì)參數(shù)和說(shuō)明。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1本發(fā)明裝置實(shí)施例選取Despace公司臺(tái)燈部件作為設(shè)備外殼01，如圖2所示取頂部高為H二8cm，y"55°的區(qū)域作為用戶手掌放置的采集區(qū)011，其弧度符合手掌的自然張開姿態(tài)；燈泡形設(shè)備外殼其余區(qū)域進(jìn)行磨砂處理形成非透明區(qū)012，以起到不阻礙環(huán)境光線照明的同時(shí)，防止周圍強(qiáng)光源在外殼處反光而帶來(lái)的對(duì)采集過(guò)程成像質(zhì)量的影響；底座013在原有燈罩配件的基礎(chǔ)上加圓形金屬盤(直徑約25cm)作為固定底盤，能夠方便穩(wěn)固地完成設(shè)備與實(shí)驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)固固定，以卡具實(shí)現(xiàn)圖像采集部件攝像頭03的便捷更換。照明光源02采用功率為1W的白光LED4組共8個(gè)，每?jī)蓚€(gè)一組均勻分布于采集區(qū)011和非透明區(qū)012的邊界線上，底部遮光，可根據(jù)采集時(shí)環(huán)境光線強(qiáng)弱，控制開啟每組中的1個(gè)或2個(gè)LED進(jìn)行補(bǔ)光。攝像頭03采用Logitech公司的QuickCamforNotebooksPro型攝像頭，調(diào)節(jié)焦距使之處于采集區(qū)界面，成像清晰后固定于底座013上，以數(shù)據(jù)線連接PC主機(jī)04。單色背景幕05，采用光線吸收效果良好的黑色條絨布制作，以達(dá)到遮蔽所采集手掌圖像的整個(gè)背景為尺寸依據(jù)，避免特征提取時(shí)的復(fù)雜背景干擾。本發(fā)明裝置采集過(guò)程為以單色背景幕05為背景，用戶手掌自然張開以任意角度和位置扣在設(shè)備外殼01的頂部采集區(qū)域011的表面；設(shè)備外殼下部非透明區(qū)012，通過(guò)磨砂處理，在不阻礙環(huán)境光照明的前提下，避免側(cè)面強(qiáng)光源對(duì)圖像采集的干擾和反光，提高了圖像的采集質(zhì)量；照明光源02根據(jù)環(huán)境光線水平進(jìn)行補(bǔ)光照明；攝像頭03所采集的實(shí)時(shí)圖像信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至PC機(jī);PC機(jī)04運(yùn)行采集用交互程序，接收并顯示攝像頭采集的實(shí)時(shí)圖像信號(hào)，通過(guò)外設(shè)輸入確定保存特定幀圖像至本地硬盤。采集過(guò)程中，對(duì)用戶無(wú)約束，無(wú)需做過(guò)多指導(dǎo)說(shuō)明，采集舒適度高，手掌圖像均符合清晰度需求。圖3為所采集的手掌圖像的樣本實(shí)例。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種無(wú)約束手掌圖像采集裝置，用于不同人群手掌多樣性特征的實(shí)時(shí)采集，其特征在于，該裝置包括一背景幕(05)，作為手掌圖像采集的背景，避免復(fù)雜背景對(duì)后續(xù)特征提取的干擾；一燈泡形設(shè)備外殼(01)，該外殼包括頂部弧形透明采集區(qū)域(011)，下部非透明區(qū)域(012)和底座(013)，待采集圖像的手掌掌心向下覆蓋在頂部弧形透明采集區(qū)域(011)的表面；多個(gè)照明光源(02)，設(shè)置于頂部弧形透明采集區(qū)域(011)與下部非透明區(qū)(012)的交界圓周上，用于對(duì)手掌進(jìn)行照明和補(bǔ)光；一采集用攝像頭(03)，設(shè)置于底座(013)上，用于對(duì)手掌圖像進(jìn)行采集；一控制存儲(chǔ)用PC機(jī)(04)，連接于安裝在底座(013)上的采集用攝像頭(03)，運(yùn)行采集監(jiān)控程序，監(jiān)視實(shí)時(shí)采集圖像，并存儲(chǔ)所采集的手掌圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述背景幕(05)采用吸收光線材質(zhì)制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述頂部弧形透明采集區(qū)域(011)呈弧形，符合手掌的自然形態(tài)，用戶使用舒適度高，手掌皮膚無(wú)緊繃導(dǎo)致的掌紋變形和色斑影響。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述下部非透明區(qū)域(012)是經(jīng)過(guò)磨砂處理或非透明涂層處理的，在不阻礙環(huán)境光照明的前提下，避免側(cè)面強(qiáng)光源對(duì)圖像采集的干擾和反光，提高圖像的采集質(zhì)量。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述照明光源(02)為分布在頂部弧形透明采集區(qū)域(011)與下部非透明區(qū)(012)的交界圓周上的側(cè)光源，以避免反光影響采集圖像質(zhì)量，光源強(qiáng)度可根據(jù)補(bǔ)光需要調(diào)節(jié)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述照明光源(02)采用LED光源，對(duì)稱分布于頂部弧形透明采集區(qū)域(011)與下部非透明區(qū)(012)的交界圓周上，根據(jù)使用時(shí)環(huán)境光的亮度，控制LED的發(fā)光數(shù)量，起到有效的補(bǔ)光作用。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述照明光源(02)下部以擋板形式進(jìn)行遮擋，避免光線直接進(jìn)入攝像頭(03)，干擾成像質(zhì)量。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述采集用攝像頭(03)，可根據(jù)對(duì)所采集圖像的質(zhì)量需求，便捷地更換不同精度的采集設(shè)備。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的無(wú)約束手掌圖像采集裝置，其特征在于，所述底座(013)牢固地固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以卡具實(shí)現(xiàn)圖像采集部件攝像頭(03)的便捷更換。全文摘要本發(fā)明公開了一種無(wú)約束手掌圖像采集裝置，該裝置包括一設(shè)備外殼，分為上部采集區(qū)，下部非透明區(qū)和底座；一照明光源；一采集用攝像頭；一控制、存儲(chǔ)用PC機(jī)；一單色背景幕。該硬件系統(tǒng)采集時(shí)對(duì)用戶左右手類別，手掌放置位置與角度和手掌形狀大小無(wú)限制，弧形采集區(qū)域適應(yīng)手掌自然姿態(tài)，光源可控，所采集手掌圖像清晰、完整，可作為各種基于二維手掌掌形和掌紋、指紋的生物特征識(shí)別系統(tǒng)的手掌圖像采集裝置。本裝置具有搭建簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。利用本裝置建立了高自由度的手掌庫(kù)，所得手掌圖像已用于掌紋、掌形特征識(shí)別系統(tǒng)并獲得很好的效果。文檔編號(hào)H04N7/18GK101763501SQ200810240939公開日2010年6月30日申請(qǐng)日期2008年12月24日優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日發(fā)明者戴雷,李衛(wèi)軍,王守覺(jué)申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所