專利名稱：離線式活體滾動指紋采集儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生物特征識別技術領域，尤其涉及一種離線式活體滾動指紋采集 儀。
背景技術：
以前指紋采集是先將被采集人的指紋捺印到紙質的指紋捺印卡上，再用掃描儀將 卡上的指紋圖像掃描到計算機進行存儲。這種方法工作量大，并且收集到的圖像質量也難 以保證。活體指紋采集是解決上述問題的一種較好方法。現有的活體指紋采集儀均需要通過USB或者火線(fire wire)與計算機相連，將 采集到的指紋圖像信號實時傳輸給計算機，然后在計算機上進行前景提取、圖像拼接等后 處理。這種活體指紋采集儀的若干缺點在于1.使用環境單一。由于必須要和計算機連接，現有的活體指紋采集儀只能在派 出所、出入境大廳等室內環境使用。在很多需要指紋采集的戶外作業環境，如邊境口岸、戶 籍調查等，由于不具備安裝計算機的條件，公安干警無法使用活體指紋采集儀開展相關業 務；2.傳輸速率受限。由于現有的活體采集儀需要通過USB或者火線進行數據實時數 據傳輸，其性能會受到數據傳輸速率的影響，主要包括采集圖像的幀率和采集圖像的分辨 率。當前的活體指紋采集儀，采集幀率都在15幀/秒左右，如果采集幀率能進一步提高，拼 接出的指紋能有更高的質量；另一方面，目前活體采集儀的圖像的分辨率一般在640*640 左右，如果圖像分辨率能進一步提高，其包含的指紋細節越多，信息量越大。3.使用不便。現有活體采集儀的使用，需要在計算機上安裝相應的軟件。在不同 的計算機上使用采集儀，需要多次安裝軟件。如果計算機的操作系統不同，安裝過程會非常 繁瑣。
發明內容針對上述指紋采集技術的實際境況和問題，本實用新型提供一種活體滾動指紋采 集儀，以解決指紋采集儀器脫離計算機獨立運行進行指紋圖像采集、數據高速傳輸、兼容等 問題。為達到上述目的，本實用新型采取的技術方案是一種離線式活體滾動指紋采集 儀，其特征在于包括外殼、光學指紋采集成像單元、CMOS視頻圖像獲取電路、嵌入式中心 處理主板、存儲器、指示燈板、揚聲器、通訊電路、外圍電路、接口組。外殼，是離線式活體滾動指紋采集儀各部分進行固定，或者部件之間組合、裝配， 最終都需要有外殼作為結構依托。有的部件直接安裝固定在外殼內，如嵌入式中心處理主 板；CMOS視頻圖像獲取電路、存儲器、通訊電路、外圍電路、接口組都通過連接于嵌入式中 心處理主板后固定于外殼上；光學采集成像單元、指示燈板、揚聲器不只連接于嵌入式中心 處理主板，還和外殼邊緣部位固定相連。
3[0010]光學指紋采集成像單元，包括光源、采集棱鏡、成像物鏡，在光路上依次排列，光源 發出的光經采集棱鏡的入射面進入采集棱鏡，被采集棱鏡采集面的活體指紋的反射光線 一部分由采集棱鏡出射面射出，出射棱鏡為四棱或多于四面的棱鏡。光學指紋采集成像單 元將指紋成像于CMOS視頻圖像獲取電路。CMOS視頻圖像獲取電路，采用CM0S、CCD圖像傳感器元件，圖像傳感器元件是將光 學信號轉化為數字電信號的元件，即將指紋光學圖像信號轉換為指紋數字電信號。CMOS視頻圖像獲取電路工作過程概括為光學指紋采集成像單元的形成指紋光 學圖像，并投射于圖像傳感器元件上，圖像傳感器元件將指紋光學圖像轉化為指紋數字電信號。嵌入式中心處理主板，是以嵌入式微處理器為核心，自身帶有存儲器、高速緩存、 多類擴展接口、電源系統的具有高性能運算、處理能力的電路板，它是整個離線式活體滾動 指紋采集儀的運算和處理中心，支持采集儀各環節送來的信號、數據，將運算分析結果和動 作命令送各相對環節顯示或執行。存儲器，除嵌入式中心處理主板自身帶有的存儲器外，為了擴大數據容量，增加片 外存儲器，與嵌入式中心處理主板相接。是指紋信息采集數據進行本地存儲的主要空間。指示燈板，通過指示燈板用燈光的形式提示當前指紋采集的指位、指紋采集狀態， 從而及時調整指紋采集對象，按照規范指位，以及多次采集方式進行指紋采集，以獲得完 整、高質量指紋圖像，通常和揚聲器聯合使用。揚聲器，通過揚聲器以聲音方式提示指紋采集對象當前指紋采集的指位、采集狀 態，方便作出采集指位調整，增加采集次數，以獲得更高質量的指紋圖像，通常和指示燈板 聯合使用。通訊電路，是離線式活體滾動指紋采集儀與其他中心設備或計算機對接的通路， 實現指紋圖像數據的傳輸和共享。特別地，離線式指紋滾動采集儀是單機獨立運行，獨立 獲取指紋圖像，并具有分析、處理能力，同時也具備與其他中心設備、計算機等對接，實現指 紋圖像數據傳輸、共享的功能。外圍電路，包括電源電路系統，主要有離線式活體滾動指紋采集儀嵌入式中心處 理主板、存儲器、光學指紋采集成像單元、CMOS視頻圖像獲取電路等的運行供電需求，同時 還有電源轉換電路，連接火線電路；開關電路，用于開啟或關閉離線式活體滾動指紋采集儀 的開關電路，還包括重啟開關電路，緊急關斷電路；鍵盤電路，指操作控鍵電路，各控鍵為離 線式活體滾動指紋采集儀成像、采集、存儲、傳輸、提示等工作過程中的功能控件，包括普通 采集控鍵、滾動采集控鍵、拼接指紋控鍵、查詢組合控鍵、傳輸控鍵等；還包括擴展電路，用 于離線式活體滾動指紋采集儀功能擴展，與計算機或其他中心設備對接電路的設計等；顯 示電路，用于顯示指紋采集過程中指紋圖像，顯示指紋圖像傳輸過程；其他外圍電路，支持 離線式活體滾動指紋采集儀功能擴展的其他電路結構。接口組，包括多種接口，有存儲器連接接口電路，鍵盤接口電路、顯示器接口電路、 通訊接口電路等。具體講，存儲器通過存儲器接口電路連接到嵌入式中心處理主板；鍵盤電 路通過鍵盤接口連接到嵌入式中心處理主板；顯示電路通過顯示接口連接到嵌入式中心處 理主板；其他中心設備或計算機通過通訊接口連接到離線式活體指紋采集儀；其他接口電 路，其他功能接口電路，支持離線式活體滾動指紋采集儀功能擴展。[0020]從功能上劃分，離線式活體滾動指紋采集儀包括指紋光學成像模塊、指紋采集模 塊、指紋處理模塊、數據存儲模塊、通訊模塊、用戶交互模塊。指紋光學成像模塊，主要是指光學指紋采集成像單元結構，顧名思義，將指紋通過 指紋光學成像模塊，形成光學指紋圖像，該圖像送光學圖像轉換環節進行后續處理。指紋采集模塊，是將指紋光學成像模塊形成的光學指紋圖像進行采集，通過光學 信號轉數字信號轉換電路，即CCD元件，將前一環節光學信號的指紋信息轉換為數字信號 的指紋信息，并送后續處理環節。指紋處理模塊，是將已轉換為數字信號的指紋信息進行分析處理的模塊，主要是 進行指紋大小，方位，以及像素的處理，此外還包括指紋是否完整的判斷，在指紋為部分指 紋信息時，進行指紋滾動采集信號的繼續處理，即拼接指紋信息，形成一個完整的指紋圖像 fn息ο數據存儲模塊，主要是指存儲器電路，將指紋信息處理數據進行本地存儲。通訊模塊，主要是指通訊電路，建立離線式活體滾動指紋采集儀同其他中心設備 或者計算機的對接，進而將本地存儲的指紋信息傳輸給連接設備，共享采集的指紋數據。離 線式活體滾動指紋采集儀支持USB、LAN、WIFI、3G等多種方式與其他中心設備、計算機對 接，實現指紋圖像數據傳輸、共享。用戶交互模塊，主要是指采集指紋信息時，同被采集對象的交互環節。尤其在指紋 滾動采集中，一次采集指紋圖像不完整時，采用指示燈板或者揚聲器提示采集指紋為不完 整指紋，需要進行二次采集，甚至多次采集。該模塊與指紋處理模塊結合，在指紋滾動采集 時采集到完整或拼接出完整指紋信息。本實用新型的有益效果是一、離線式活體滾動指紋采集儀具有獨立運行行，采用嵌入式中心處理器，具有指 紋采集、圖像獲取、分析處理、本地存儲、數據傳輸共享等功能，可以脫離計算機、其他中心 設備單機運行。二、離線式活體滾動指紋采集儀具有指紋采集、圖像獲取狀態自檢功能，及時調整 滾動指紋采集，可進行指紋圖像的拼接，從而獲得完整的，質量更高的指紋圖像信息。三、離線式活體滾動指紋采集儀支持與計算機、其他中心設備的通訊對接，連接方 式靈活多樣，可實現指紋圖像數據傳輸和共享。四、離線式活體滾動指紋采集儀支持平面和活體指紋采集。

圖1為一種離線式活體滾動指紋采集儀結構組成示意圖。圖2為一種離線式活體滾動指紋采集儀功能組成示意圖。圖3為光學指紋采集成像單元組成示意圖。圖4為外圍電路組成示意圖。圖5為接口組組成示意圖。其中，1、一種離線式活體滾動指紋采集儀，1001、外殼，1002、光學指紋采集成像單元，[0040]1003、CMOS視頻圖像獲取電路，1004、嵌入式中心處理主板，1005、存儲器，1006、指示燈板，1007、揚聲器，1008、通訊電路，1009、外圍電路，1010、接 口組，101、指紋光學成像模塊，102、指紋采集模塊，103、指紋處理模塊，104、數據存儲模塊，105、通訊模塊，106、用戶交互模塊，1021、光源，1022、采集棱鏡，1023、成像物鏡，1091、電源電路系統，1092、開關電路，1093、鍵盤電路，1094、顯示電路，1095、其他外圍電路，1101、存儲器連接接口電路，1102、鍵盤接口電路，1103、顯示器接口電路，1104、通訊接口電路，1105、其他接口電路。
具體實施方式
實施例一結合附圖對本實用新型進一步描述。附圖1所示，一種離線式活體滾動指紋采集儀結構組成示意圖。一種離線式活 體滾動指紋采集儀(1)包括外殼(1001)、光學指紋采集成像單元(1002)、CMOS視頻圖像 獲取電路(1003)、嵌入式中心處理主板(1004)、存儲器(1005)、指示燈板(1006)、揚聲器 (1007)、通訊電路(1008)、外圍電路(1009)、接口組(1010)。外殼(1001)，總裝離線式活體滾動指紋采集儀⑴各環節，使之成為一個統一體， 便于安裝、對接使用。嵌入式中心處理主板(1004)直接安裝固定在外殼(1001)內；CMOS視頻圖像獲 取電路(1003)、存儲器(1005)、通訊電路(1008)、外圍電路(1009)、接口組(1010)都通過連接于嵌入式中心處理主板(1004)后固定于外殼(1001)上；光學指紋采集成像單元 (1002)、指示燈板(1006)、揚聲器(1007)不只連接于嵌入式中心處理主板(1004)上，還和 外殼(1001)邊緣部位固定相連。附圖3所示，光學指紋采集成像單元組成示意圖。光學指紋采集成像單元(1002)， 由光源(1021)、采集棱鏡(1022)、成像物鏡(1023)在光路上依次排列而成，光源(1021)發 出的光經采集棱鏡(1022)的入射面進入采集棱鏡(1022)，被采集棱鏡(1022)采集面的活 體指紋的反射光線一部分，由采集棱鏡(1022)出射面射出，出射棱鏡為四棱鏡。光學指紋 采集成像單元(1002)將指紋成像于CMOS視頻圖像獲取電路(1003)。CMOS視頻圖像獲取電路(1003)，采用CCD圖像傳感器元件，它是將光學信號轉換 為數字電信號的元件，即將指紋光學圖像信號轉換為指紋數字電信號。CCD元件體積小重 量輕；功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動，性能穩定，壽命長；靈敏度高，噪聲低，動態范圍 大；響應速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；像素集成度高，尺寸精確，商品化生 產成本低。CMOS視頻圖像獲取電路(1003)工作過程為光學指紋采集成像單元(1002)的形 成指紋光學圖像，并投射于CCD傳感器元件上，CCD元件將指紋光學圖像轉化為指紋數字電信號。嵌入式中心處理主板(1004)，是以嵌入式微處理器為核心，自身帶有存儲器、高速 緩存、多類擴展接口、電源系統的具有高性能運算、處理能力的電路板，它是整個離線式活 體滾動指紋采集儀(1)的運算和處理中心，支持采集儀各環節送來的信號、數據，將運算分 析結果和動作命令送各相對環節顯示或執行。存儲器(1005)，區別于嵌入式中心處理主板(1004)自身帶有的存儲器外，它為了 擴大數據容量，增加的片外存儲器(1005)，與嵌入式中心處理主板(1004)通過存儲器接口 電路(1101)相連，是指紋信息采集數據進行本地存儲的主要空間。指示燈板(1006)，通過指示燈板(1006)用燈光的形式提示當前指紋采集的指位、 指紋采集狀態，從而及時調整指紋采集對象，按照規范指位，以及多次采集方式進行指紋采 集，以獲得完整、高質量指紋圖像，通常和揚聲器(1007)聯合使用。揚聲器(1007)，通過揚聲器(1007)以聲音方式提示指紋采集對象當前指紋采集 的指位、采集狀態，方便作出采集指位調整，增加采集次數，以獲得更高質量的指紋圖像，通 常和指示燈板(1006)聯合使用。通訊電路(1008)，是離線式活體滾動指紋采集儀(1)與其他中心設備或計算機對 接的通路，實現指紋圖像數據的傳輸和共享。特別地，離線式指紋滾動采集儀是單機獨立 運行，獨立獲取指紋圖像，并具有分析、處理能力，同時也具備與其他中心設備、計算機等對 接，實現指紋圖像數據傳輸、共享的功能。附圖4所示，外圍電路組成示意圖。外圍電路(1009)，包括電源電路系統(1091)， 主要有離線式活體滾動指紋采集儀(1)嵌入式中心處理主板(1004)、存儲器(1005)、光學 指紋采集成像單元(1002)、CM0S視頻圖像獲取電路(1003)等的運行供電需求，同時還有電 源轉換電路，連接火線電路；開關電路(1092)，用于開啟或關閉離線式活體滾動指紋采集 儀(1)的開關電路，還包括重啟開關電路，緊急關斷電路；鍵盤電路(1093)，指操作控鍵電 路，各控鍵為離線式活體滾動指紋采集儀(1)成像、采集、存儲、傳輸、提示等工作過程中的功能控件，包括普通采集控鍵、滾動采集控鍵、拼接指紋控鍵、查詢組合控鍵、傳輸控鍵等； 還包括擴展電路，用于離線式活體滾動指紋采集儀(1)功能擴展，與計算機或其他中心設 備對接電路的設計等；顯示電路(1094)，用于顯示指紋采集過程中指紋圖像，顯示指紋圖 像傳輸過程；其他外圍電路(1094)，支持離線式活體滾動指紋采集儀(1)功能擴展的其他 電路結構。附圖5所示，接口組組成示意圖。接口組(1010)，包括多種接口，有存儲器連接接 口電路(1101)，鍵盤接口電路(1102)、顯示接口電路(1103)、通訊接口電路(1104)、其他 接口電路(1105)等。具體講，存儲器(1005)通過存儲器接口電路(1101)連接到嵌入式 中心處理主板(1004)；鍵盤電路(1093)通過鍵盤接口(1102)連接到嵌入式中心處理主板 (1004)；顯示電路(1094)通過顯示接口電路(1103)連接到嵌入式中心處理主板(1004)； 其他中心設備或計算機通過通訊接口電路(1104)連接到離線式活體滾動指紋采集儀(1)； 其他接口電路(1105)，其他功能接口電路，支持離線式活體滾動指紋采集儀(1)功能擴展。附圖2所示，一種離線式活體滾動指紋采集儀功能組成示意圖。從功能上劃分，離 線式活體滾動指紋采集儀(1)包括指紋光學成像模塊(101)、指紋采集模塊(102)、指紋處 理模塊(103)、數據存儲模塊(104)、通訊模塊(105)、用戶交互模塊(106)。指紋光學成像模塊(101)，主要是指光學指紋采集成像單元(1002)結構，顧名思 義，將指紋通過指紋光學成像模塊(101)，形成光學指紋圖像，該圖像送光學圖像轉換環節 進行后續處理。指紋采集模塊(102)，是將指紋光學成像模塊(101)形成的光學指紋圖像進行采 集，通過光學信號轉數字信號轉換電路，即CCD元件，將前一環節光學信號的指紋信息轉換 為數字信號的指紋信息，并送后續處理環節。指紋處理模塊(103)，是將已轉換為數字信號的指紋信息進行分析處理的模塊，主 要是進行指紋大小，方位，以及像素的處理，此外還包括指紋是否完整的判斷，在指紋為部 分指紋信息時，進行指紋滾動采集信號的繼續處理，即拼接指紋信息，形成一個完整的指紋 圖像信息。數據存儲模塊(104)，主要是指存儲器(1005)電路，將指紋信息處理數據進行本 地存儲。通訊模塊(105)，主要是指通訊電路(1008)，建立離線式活體滾動指紋采集儀(1) 同其他中心設備或者計算機的對接，進而將本地存儲的指紋信息傳輸給連接設備，共享采 集的指紋數據。離線式活體滾動指紋采集儀(1)支持USB、LAN、WIFI、3G等多種方式與其他 中心設備、計算機對接，實現指紋圖像數據傳輸、共享。用戶交互模塊(106)，主要是指采集指紋信息時，同被采集對象的交互環節。尤 其在指紋滾動采集中，一次采集指紋圖像不完整時，采用指示燈板(1006)或者揚聲器 (1007)提示采集指紋為不完整指紋，需要進行二次采集，甚至多次采集。該模塊與指紋處理 模塊(103)結合，在指紋滾動采集時采集到完整或拼接出完整指紋信息。
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權利要求一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于包括外殼、光學指紋采集成像單元、CMOS視頻圖像獲取電路、嵌入式中心處理主板、存儲器、指示燈板、揚聲器、通訊電路、外圍電路、接口組，嵌入式中心處理主板直接固定于外殼內，CMOS視頻圖像獲取電路、存儲器、通訊電路、外圍電路、接口組都通過連接于嵌入式中心處理主板后固定于外殼上，光學采集成像單元、指示燈板、揚聲器不只連接于嵌入式中心處理主板，還和外殼邊緣部位固定相連。
2.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的離線 式活體滾動指紋采集儀包括功能模塊有指紋光學成像模塊、指紋采集模塊、指紋處理模塊、 數據存儲模塊、通訊模塊、用戶交互模塊。
3.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的光學 指紋采集成像單元包括光源、采集棱鏡、成像物鏡，采集棱鏡為鏡面不少于3個的棱鏡。
4.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的CMOS 視頻圖像獲取電路采用CMOS、CCD等圖像傳感器傳感器元件。
5.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的外圍 電路包括電源電路系統、開關電路、鍵盤電路、顯示電路，其他外圍電路。
6.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的接口 組包括存儲器連接接口電路，鍵盤接口電路、顯示器接口電路、通訊接口電路，其他接口電 路；存儲器通過存儲器接口電路連接到嵌入式中心處理主板；鍵盤電路通過鍵盤接口連接 到嵌入式中心處理主板；顯示電路通過顯示接口連接到嵌入式中心處理主板；其他中心設 備或計算機通過通訊接口連接到離線式活體指紋采集儀。
7.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的離線 式活體滾動指紋采集儀支持平面指紋、活體指紋兩種指紋采集。
8.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的離線 式活體滾動指紋采集儀支持USB、LAN、WIFI.3G等方式與外界進行數據傳輸通訊。
9.根據權利要求1所述的一種離線式活體滾動指紋采集儀，其特征在于所述的離線 式活體滾動指紋采集儀支持離線式工作，具有兩種工作模式是單機運行模式和連接后臺中 心設備運行模式。
專利摘要一種離線式活體滾動指紋采集儀，包括外殼、光學指紋成像單元、CMOS視頻圖像獲取電路、嵌入式中心處理主板、指示燈板、揚聲器、外圍電路、接口組。嵌入式中心處理主板直接固定于外殼內，CMOS視頻圖像獲取電路、存儲器、通訊電路、外圍電路、接口組都通過連接于嵌入式中心處理主板后固定于外殼上，光學采集成像單元、指示燈板、揚聲器不只連接于嵌入式中心處理主板，還和外殼邊緣部位固定相連。離線式活體滾動指紋采集儀支持平面指紋、活體指紋兩種指紋采集；支持USB、LAN、WIFI、3G等方式與外界進行數據傳輸通訊。所述離線式活體滾動指紋采集儀可脫離計算機獨立采集指紋圖像。
文檔編號G06K9/20GK201765598SQ20102052148
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者劉曉春, 張進, 肖林興 申請人:北京海鑫智圣技術有限公司